[發明專利]一種電解分離含釩鉻熔鹽中的釩和鉻的方法

在審

• 申請號: 201810117370.1
• 申請日: 2018-02-06
• 公開（公告）號: CN108277507A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 王麗君;劉仕元;吳順;王旗;譚博;何曉波;周國治
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C25C3/26
• 分類號: C25C3/26;C25C3/32
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

一種電解分離含釩鉻熔鹽中的釩和鉻的方法，屬于提釩化工技術領域。其包括以下步驟：經過預處理的釩渣(含VCl₃和CrCl₃)、氯化鈉、氯化鉀按一定比例混勻放入氧化鋁坩堝中，氧化鋁坩堝放入豎爐中，豎爐中通有高純氬氣。將豎爐升溫到一定溫度，保溫一定時間。保溫結束后，將銀氯化銀參比電極，鎢絲工作電極，石墨棒通過法蘭上的孔插入熔鹽中，使用電化學工作站循環伏安測定熔體氧化還原峰；獲得的氧化還原峰，根據釩的還原峰電位進行恒電位電解，電解一段時間后，把鎢電極拔出熔鹽液面一定距離。使用另一個鎢絲進行鉻的恒電位電解。本方法較傳統的萃取分離釩鉻得到金屬釩和鉻的流程短，可以一步電解得到金屬釩和鉻。釩鉻的分離率達到90％以上。

技術領域

本發明涉及提釩化工技術領域，更具體講，涉及一種采用電化學分離含釩鉻氯化物熔鹽體系中釩和鉻的方法。

背景技術

釩熔點高，有延展性，質堅硬，抗腐蝕性強，可以提高鋼的強度和韌性，碳化釩可以提高抗氫腐蝕能力。中國每年生產大量的釩，約85％應用于冶煉合金鋼。鉻可以提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，是耐熱鋼的重要合金元素。

中國每年產生40萬噸左右釩渣，釩渣中含有大量的有價金屬釩和鉻。釩渣中V₂O₃含量為13-19wt.％，Cr₂O₃的含量為1-6wt.％。釩渣主要物相有：尖晶石相(釩鐵尖晶石、錳釩尖晶石和鈦鐵尖晶尖)、硅酸鹽相(錳鐵橄欖石)和金屬鐵相。釩主要以三價形式存在于釩鐵尖晶石(FeV₂O₄)中，鉻也主要以三價形式存在于鐵鉻尖晶石(FeCr₂O₄)中。現在工業上釩渣的綜合利用主要采用焙燒-浸出方法，使五價釩、六價鉻同時進入溶液。如何分離釩鉻是綜合利用釩鉻的寶貴資源的重要課題之一。在專利200610089232《一種從含釩鉻溶液中分離回收釩和鉻的方法》中公開了釩鉻分離的方法，采用萃取分離釩鉻；在專利201410204195.1《一種電解分離含釩鉻溶液中釩和鉻的方法》通過電化學方法進行了溶液中五價釩和六價鉻的分離。但是鉻的價態從三價變為六價，鉻的毒性增加一百倍。釩的價態從三價變為五價，釩毒性也大大增加。為了降低高價釩鉻對于環境的危害，研究三價釩和三價鉻有效提取的新工藝是非常有意義的。在專利201611174538.X《一種提取固體中鐵和錳的方法》提出了選擇性提取鐵錳的方法，同時，在專利201610211017.0《一種提取鋼鐵廠釩渣中鈦、鐵、錳、釩和鉻的方法》我們提出了提釩鉻新工藝，得到了三價釩和三價鉻。因此經過兩次處理后，得到的是含VCl₃和CrCl₃的熔鹽體系。由于釩與鉻的性質非常相近，釩鉻的分離是非常困難的。

發明內容

本發明目的是為了從含三氯化釩和三氯化鉻原料中有效分離釩鉻。具體而言，其應用于分離經過預處理的釩渣(含VCl₃和CrCl₃)中的釩和鉻的方法。

一種電解分離含釩鉻熔鹽中的釩和鉻的方法，包括以下步驟：

1).將經過預處理的釩渣(含VCl₃和CrCl₃)、氯化鈉、氯化鉀按一定比例混勻。將混合物放入氧化鋁坩堝中，將氧化鋁坩堝放入豎爐中，豎爐采用法蘭密封。豎爐中通有高純氬氣，氬氣從豎爐底部進入，頂部出。將豎爐升溫到一定溫度，保溫一定時間；

2)將步驟1)保溫結束后，將銀氯化銀參比電極，鎢絲工作電極，石墨棒通過法蘭上的孔插入熔鹽中，使用電化學工作站循環伏安測定熔體氧化還原峰；

3)將步驟2)獲得的氧化還原峰，根據釩的還原峰電位進行恒電位電解，電解一段時間后，把鎢電極拔出熔鹽液面一定距離。使用另一個鎢絲進行鉻的恒電位電解；

4)電解完后，電極在氬氣保護下冷卻，將電解產物從鎢絲上取出，使用乙醇、去離子水沖洗數次，低溫烘干得到分離的釩和鉻金屬。