一種從釩鉻還原渣中分離回收釩和鉻的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種從釩鉻還原渣中分離回收釩和鉻的方法，其中，該方法包括以下步驟：(1)將釩鉻還原渣和氧化性鉻鹽進(jìn)行焙燒，所述焙燒的條件包括：溫度為300-400℃，時(shí)間為60-240min；(2)將步驟(1)的焙燒后的物料進(jìn)行水浸后固液分離，得到含釩浸出液；(3)將步驟(2)中固液分離后的固相進(jìn)行酸浸和/或堿浸后固液分離，得到含鉻浸出液。通過采用本發(fā)明的方法，能夠在較低的焙燒溫度下直接將釩鉻還原渣中的釩進(jìn)行氧化，并且經(jīng)過隨后的水浸提取釩以及酸浸和/或堿浸提取鉻，將釩鉻還原渣中的釩和鉻成功分離。
【專利說明】一種從釩鉻還原渣中分離回收釩和鉻的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種從釩鉻還原渣中分離回收釩和鉻的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]釩和鉻是重要的戰(zhàn)略資源，廣泛應(yīng)用于國防、冶金、材料及化工等領(lǐng)域。但在釩和鉻的生產(chǎn)、利用過程中，不可避免的要產(chǎn)生五價(jià)釩和六價(jià)鉻。眾所周知，五價(jià)釩和六價(jià)鉻作為重金屬，其化合物具有強(qiáng)毒性，嚴(yán)重危害環(huán)境并對(duì)人體產(chǎn)生巨大損傷。根據(jù)媒體報(bào)道，在重金屬污染較重的區(qū)域，癌癥的發(fā)病率明顯較高。基于環(huán)境危害及對(duì)人體健康以及重金屬本身附加值的考慮，五價(jià)釩和六價(jià)鉻在排放之前必須進(jìn)行處理回收。由于釩和鉻性質(zhì)極其相近，其在濕法冶金中流向基本相同，因此如何實(shí)施釩鉻分離是釩鉻回收的關(guān)鍵。
[0003]到目前為止，從釩鉻還原渣中提取和分離釩鉻的方法主要有鈉鹽焙燒和亞熔鹽法，把將釩和鉻同時(shí)溶解于溶液中，再從溶液中將釩和鉻分離。然而，普通的鈉鹽焙燒和亞熔鹽法的焙燒溫度高(一般為410-820°C )，普通鈉鹽焙燒溫度要求高，且提取率也受限；而亞熔鹽同時(shí)把釩鉻進(jìn)入同一個(gè)溶液中，再從釩鉻溶液中分別分離釩和鉻的技術(shù)較為困難，且成本較高不經(jīng)濟(jì)， 并且現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)低溫氧化選擇氧化釩并再分步溶解提取釩和鉻的研究很少。
[0004]CN102329964B公開了一種從釩鉻還原廢渣中分離回收釩和鉻的工藝方法，其中，該方法主要包括:(I)用水洗滌釩鉻還原廢渣中的水溶性鹽，經(jīng)過濾后分別得到濾餅(I)與洗滌液，洗滌液蒸發(fā)結(jié)晶后析出水溶性鹽晶體；(2)將濾餅(I)置于堿性溶液中，并加入氧化劑進(jìn)行釩的氧化浸出，浸出后得到的漿料經(jīng)過濾后得到濾餅(II)及浸出液；(3)將步驟
(2)得到的濾餅(II)用水進(jìn)行洗滌，經(jīng)過濾后分別得到含釩洗滌液及濾餅(III) ；(4)對(duì)步驟(3)得到的含釩洗滌液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，得到濃縮溶液；(5)將步驟(2)得到的浸出液及步驟(4)得到的濃縮溶液進(jìn)行合并，冷卻結(jié)晶獲得正釩酸鈉晶體；(6)對(duì)步驟(3)的濾餅(III)在硫酸溶液中浸出以提取其中的鉻，得到液固混合漿料；(7)向步驟(6)得到的漿料中加入氧化劑氧化其中的鐵離子并調(diào)節(jié)PH值以沉淀雜質(zhì)，進(jìn)行過濾分離，分別得到酸性浸出液及終渣；(8)對(duì)步驟(7)得到的酸性浸出液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，析出物為堿式硫酸鉻。該方法制得的正釩酸鈉產(chǎn)品純度在93%以上，堿式硫酸鉻中Cr2O3含量可達(dá)到24%，F(xiàn)e含量小于0.1%，符合HG/T2678-2007中對(duì)于堿式硫酸鉻I類產(chǎn)品的要求。然而，該專利的方法步驟繁多較為復(fù)雜，提取成本高，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中分離釩鉻還原渣的方法中存在的步驟繁多、方法復(fù)雜且難于工業(yè)化生產(chǎn)以及焙燒溫度較高的缺陷，提供一種新的簡單易于工業(yè)化生產(chǎn)的且能夠在低溫下進(jìn)行焙燒的從釩鉻還原渣中分離回收釩和鉻的方法。
[0006]本發(fā)明的發(fā)明人深入研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將釩鉻還原渣與氧化性鉻鹽一起焙燒時(shí)，可以在較低的焙燒溫度下將釩氧化為五價(jià)釩，從而通過水浸提取釩以及酸浸或堿浸提取鉻，實(shí)現(xiàn)將釩鉻還原渣中的釩和鉻進(jìn)行分離的目的。本發(fā)明便是基于此完成的。
[0007]由此，本發(fā)明提供一種從釩鉻還原渣中分離回收釩和鉻的方法，其中，該方法包括以下步驟:
[0008](I)將釩鉻還原渣和氧化性鉻鹽進(jìn)行焙燒，所述焙燒的條件包括:溫度為300-400°C，時(shí)間為 60-240min ；
[0009](2)將步驟(1)的焙燒后的物料進(jìn)行水浸后固液分離，得到含釩浸出液；
[0010](3)將步驟(2)中固液分離后的固相進(jìn)行酸浸和/或堿浸后固液分離，得到含鉻浸出液。
[0011]通過采用本發(fā)明的方法，能夠在較低的焙燒溫度下直接將釩鉻還原渣中的釩進(jìn)行氧化，并且經(jīng)過隨后的水浸提取釩以及酸浸和/或堿浸提取鉻，將釩鉻還原渣中的釩和鉻成功分離。
[0012]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。

【具體實(shí)施方式】
[0013]以下對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0014]本發(fā)明提供一種從釩鉻還原渣中分離回收釩和鉻的方法，其中，該方法包括以下步驟:
[0015](I)將釩鉻還原渣和氧化性鉻鹽進(jìn)行焙燒，所述焙燒的條件包括:溫度為300-400°C，時(shí)間為 60-240min ；
[0016](2)將步驟(1)的焙燒后的物料進(jìn)行水浸后固液分離，得到含釩浸出液；
[0017](3)將步驟(2)中固液分離后的固相進(jìn)行酸浸和/或堿浸后固液分離，得到含鉻浸出液。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的方法可以適用于對(duì)本領(lǐng)域各種釩鉻還原渣進(jìn)行釩和鉻分離的處理，例如所述釩鉻還原渣可以是提釩廠廢水中釩鉻沉淀濾餅，也可以是磷化工含釩鉻廢水的處理渣。并且，本發(fā)明的方法適用于對(duì)任何釩和鉻含量的釩鉻還原渣的處理，優(yōu)選情況下，本發(fā)明的方法特別適用于處理的釩鉻還原渣中釩元素的含量為1.5-15重量％，鉻元素的含量為4-30重量％。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，步驟(1)是對(duì)所述釩鉻還原渣進(jìn)行焙燒的步驟，主要將所述釩鉻還原渣中的釩進(jìn)行氧化，以得到五價(jià)釩的釩酸鹽。然而，由于本發(fā)明將釩鉻還原渣和氧化性鉻鹽進(jìn)行焙燒，因此，本發(fā)明的焙燒的溫度較現(xiàn)有技術(shù)的低。優(yōu)選情況下，所述焙燒的條件包括:溫度為350-400°C，時(shí)間為90-120min。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，所述氧化性鉻鹽是指能夠在焙燒中將釩鉻還原渣中的釩氧化的化合價(jià)較為高的鉻鹽，優(yōu)選化合價(jià)為六價(jià)的鉻的鉻酸鹽和/或重鉻酸鹽，例如可以為鉻酸鈉、重鉻酸鈉、鉻酸鉀、重鉻酸鉀、鉻酸鋅、重鉻酸鋅、鉻酸鈣、重鉻酸鈣、鉻酸鎂和重鉻酸鎂中的一種或多種，優(yōu)選為鉻酸鈉、重鉻酸鈉、鉻酸鉀和重鉻酸鉀中的一種或多種，更優(yōu)選為鉻酸鈉和/或重鉻酸鈉。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明，所述氧化性鉻鹽的用量可以在較寬的范圍內(nèi)變動(dòng)，例如可以根據(jù)所述釩鉻還原渣的組成進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，優(yōu)選情況下，所述釩鉻還原渣中含有的釩元素與氧化性鉻鹽中含有的鉻元素的摩爾比為1:0.15-0.6，更優(yōu)選為1:0.18-0.6，更進(jìn)一步優(yōu)選為1:0.18—0.5ο
[0022]為了使得所述釩鉻還原渣中的釩充分氧化，通常的焙燒過程中需要通入空氣和/或氧氣，本發(fā)明對(duì)通入空氣和/或氧氣的方式和通入量并沒有特別地限定，可以為本領(lǐng)域常規(guī)的含釩物料焙燒時(shí)的通入空氣和/或氧氣的方式和通入量，例如打開全部或部分的爐門以通入空氣。
[0023]根據(jù)本發(fā)明，將經(jīng)過步驟(1)的接觸反應(yīng)后物料進(jìn)行步驟(2)的水浸，使得物料中的釩酸鹽溶解入水中，并進(jìn)行固液分離，得到液相和固相。所述液相為含釩浸出液，而固液分離后的固相中殘留著不溶于水的含有鉻的物質(zhì)。
[0024]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的情況下，該方法還包括從含釩浸出液中提取釩，作為從含釩浸出液中提取釩的方法可以為本領(lǐng)域所公知的沉釩的方法，例如為銨鹽沉釩、水解沉釩等。
[0025]根據(jù)本發(fā)明，在步驟(2)中，本發(fā)明中對(duì)于水浸所采用的水并無任何限定，所述水浸采用的水可以是去離子水、蒸餾水、自來水和工業(yè)回用水等中的一種或多種。
[0026]根據(jù)本發(fā)明，在步驟(2)中，本發(fā)明對(duì)所述水浸中物料和水的質(zhì)量比并沒有特別的限定，可以以任何比例進(jìn)行。但是出于提高釩浸出率和節(jié)約水資源的考慮，優(yōu)選地，所述焙燒后的物料和水的質(zhì)量比為1:1.5-10，更優(yōu)選為1:2-8，更進(jìn)一步優(yōu)選為1:4-6。
[0027]根據(jù)本發(fā)明，在步驟(2)中，優(yōu)選情況下，所述水浸的條件包括:溫度為80_85°C，時(shí)間為0.5-4h。
[0028]根據(jù)本發(fā)明，步驟(3)為將步驟(2)中固液分離后的固相進(jìn)行酸浸和/或堿浸后固液分離，得到含鉻浸出液。
[0029]根據(jù)本發(fā)明，在步驟(3)中，優(yōu)選情況下，所述酸浸的條件包括:pH為2.5以下，溫度為20-120°C，時(shí)間為0.5-4h。更優(yōu)選地，所述酸浸的條件包括:pH為0.5-2.5，溫度為60-90°C，時(shí)間為0.5-2h。此外，本發(fā)明對(duì)所述酸浸所采用的酸并沒有特別地限定，例如可以為有機(jī)酸、無機(jī)酸，優(yōu)選為無機(jī)酸，例如鹽酸、硫酸、硝酸等中的一種或多種。
[0030]在本發(fā)明中，可以將步驟(2)中固液分離后的固相和酸溶液的用量以任意比值進(jìn)行酸浸就可獲得含鉻浸出液，但是為了將鉻更好地浸取出來，從而獲得更高的鉻浸出率，優(yōu)選地，所述酸浸采用的酸溶液與步驟(2)中固液分離后的固相的重量比為2-5:1。優(yōu)選所述酸溶液為酸的水溶液。
[0031]根據(jù)本發(fā)明，在步驟(3)中，優(yōu)選情況下，所述堿浸的條件包括:pH為8以上，溫度為20-120°C，時(shí)間為0.5-4h。更優(yōu)選地，所述堿浸中所使用的堿溶液的濃度為3-5mol/L，所述堿浸的溫度為60-120°C，所述堿浸的時(shí)間為0.5-2h。此外，本發(fā)明對(duì)所述堿溶液并沒有特別地限定，例如可以為氫氧化鈉水溶液、氫氧化鉀水溶液、氫氧化鋰水溶液等中的一種或多種。
[0032]在本發(fā)明中，可以將步驟(2)中固液分離后的固相和堿溶液的用量以任意比值進(jìn)行堿浸就可獲得含鉻浸出液，但是為了將鉻更好地浸取出來，從而獲得更高的鉻浸出率，優(yōu)選地，所述堿浸采用的堿溶液與步驟(2)中固液分離后的固相的重量比為2-5:1。
[0033]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的情況下，該方法還包括從含鉻浸出液中提取鉻，作為從含鉻浸出液中提取鉻的方法可以采用本領(lǐng)域所公知的還原沉鉻的方法，例如通過采用亞硫酸鈉、硫磺、焦亞硫酸鈉、草酸、葡萄糖等作為還原性物質(zhì)將水溶液中六價(jià)態(tài)的鉻還原成三價(jià)鉻。
[0034]采用本發(fā)明的方法可以使得所述釩鉻還原渣的釩浸出率為95重量％以上且鉻浸出率為98重量％以上，并所得的釩的浸出液中的鉻含量非常低，同時(shí)所得的鉻的浸出液中的釩含量也非常低，實(shí)現(xiàn)了即對(duì)釩鉻還原渣對(duì)釩和鉻分別提取的同時(shí)，又實(shí)現(xiàn)了釩和鉻充分的分離，并且分離方法簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0035]以下將通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0036]以下實(shí)施例和對(duì)比例中，
[0037]釩鉻還原渣為經(jīng)過沉釩后的上層液通過還原和調(diào)堿而得的固體廢棄物；
[0038]釩浸出率是指所得釩的浸出液中釩的含量/釩鉻還原渣中的釩的含量X 100重
fi% ;
[0039]鉻浸出率是指所得鉻的浸出液中鉻的含量/(釩鉻還原渣中的鉻的含量+加入的氧化性鉻鹽中的鉻含量)XlOO重量％。
[0040]實(shí)施例1
[0041]本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的從釩鉻還原渣中分離回收釩和鉻的方法。
[0042]將500g f凡鉻還原洛(f凡元素的含量為5.67重量％ ,鉻元素的含量為23.12重量％ )和17g鉻酸鈉在350°C下焙燒90min(敞開爐門通入空氣);將焙燒后的物料和水以1:4的重量比進(jìn)行水浸，該水浸的溫度為80°C，時(shí)間為2h，然后進(jìn)行固液分離，所得液相為釩的浸出液，其中，釩濃度為13.73g/L，鉻濃度0.2g/L，釩浸出率為96.86重量％ ;將所得固相(477g)在1520g的pH為2的硫酸水溶液中、于60°C下進(jìn)行酸浸30min，并進(jìn)行固液分離，所得液相為鉻的浸出液，其中，鉻的濃度為77.48g/L，釩的濃度為0.02g/L，鉻浸出率為98.16 重量％。
[0043]實(shí)施例2
[0044]本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的從釩鉻還原渣中分離回收釩和鉻的方法。
[0045]將500gf凡鉻還原洛(f凡元素的含量為15重量％ ,鉻元素的含量為4.5重量％ )和37.8g重鉻酸鈉在400°C下焙燒120min(敞開爐門通入空氣);將焙燒后的物料和水以1:2的重量比進(jìn)行水浸，該水浸的溫度為85°C，時(shí)間為4h，然后進(jìn)行固液分離，所得液相為釩的浸出液，其中，釩濃度為72.69g/L，鉻濃度0.llg/L，釩浸出率為96.92重量％ ;將所得固相(439g)在2000g的pH為0.5的鹽酸水溶液中、于90°C下進(jìn)行酸浸30min，并進(jìn)行固液分離，所得液相為鉻的浸出液，其中，鉻的濃度為18.37g/L，釩的濃度為0.015g/L，鉻浸出率為98重量％。
[0046]實(shí)施例3
[0047]本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的從釩鉻還原渣中分離回收釩和鉻的方法。
[0048]將500gf凡鉻還原洛(f凡元素的含量為1.5重量％ ,鉻元素的含量為30重量％)、
4.68g鉻酸鈉和5.66g重鉻酸鈉在380°C下焙燒10min (敞開爐門通入空氣)；將焙燒后的物料和水以1:8的重量比進(jìn)行水浸，該水浸的溫度為80°C，時(shí)間為3h，然后進(jìn)行固液分離，所得液相為釩的浸出液，其中，釩濃度為1.815g/L，鉻濃度Og/L，釩浸出率為96.5重量％ ；將所得固相(496.2g)在1620g的3mol/L氫氧化鈉水溶液中、在80°C下進(jìn)行堿浸30min，并進(jìn)行固液分離，所得液相為鉻的浸出液，其中，鉻的濃度為94.lg/L，釩的濃度為Og/L，鉻浸出率為98重量％。
[0049]實(shí)施例4
[0050]本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的從釩鉻還原渣中分離回收釩和鉻的方法。
[0051]根據(jù)實(shí)施例1的方法，所不同的是，焙燒的溫度為300°C，所得釩的浸出液中，釩濃度為13.58g/L，鉻濃度0.23g/L，釩浸出率為95重量％ ;所得鉻的浸出液中，鉻的濃度為77.36g/L，釩的濃度為0.03g/L，鉻浸出率為98.02重量％。
[0052]對(duì)比例I
[0053]根據(jù)實(shí)施例1的方法，所不同的是，不加入鉻酸鈉，所得釩的浸出液中，釩濃度為
4.2g/L，鉻濃度Og/L，釩浸出率為30重量所得鉻的浸出液中，鉻的濃度為77.5g/L，釩的濃度為4.9g/L，鉻浸出率為98重量％。
[0054]對(duì)比例2
[0055]根據(jù)實(shí)施例1的方法，所不同的是，不加入鉻酸鈉，且焙燒的溫度為800°C，所得釩的浸出液中，釩濃度為9.79g/L，鉻濃度0.35g/L，釩浸出率為70重量％ ;所得鉻的浸出液中，鉻的濃度為76.8g/L，釩的濃度為2.lg/L，鉻浸出率為98重量％。
[0056]以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0057]另外需要說明的是，在上述【具體實(shí)施方式】中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說明。
[0058]此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種從釩鉻還原渣中分離回收釩和鉻的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)將釩鉻還原渣和氧化性鉻鹽進(jìn)行焙燒，所述焙燒的條件包括:溫度為300-40(TC，時(shí)間為 60-240min ； (2)將步驟(1)的焙燒后的物料進(jìn)行水浸后固液分離，得到含釩浸出液； (3)將步驟(2)中固液分離后的固相進(jìn)行酸浸和/或堿浸后固液分離，得到含鉻浸出液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟(1)中，所述釩鉻還原渣中含有的釩元素與氧化性鉻鹽中含有的鉻元素的摩爾比為1:0.15-0.6。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，步驟(1)中，所述釩鉻還原渣中含有的釩元素與氧化性鉻鹽中含有的鉻元素的摩爾比為1:0.18-0.6，優(yōu)選為1:0.18-0.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟(1)中，所述焙燒的條件包括:溫度為350-400°C，時(shí)間為 90-120min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述氧化性鉻鹽為鉻酸鈉、重鉻酸鈉、鉻酸鉀、重鉻酸鉀、鉻酸鋅、重鉻酸鋅、鉻酸鈣、重鉻酸鈣、鉻酸鎂和重鉻酸鎂中的一種或多種，優(yōu)選為鉻酸鈉、重鉻酸鈉、鉻酸鉀和重鉻酸鉀中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟(2)中，所述水浸的條件包括:溫度為80-85°C，時(shí)間為 0.5-4h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的方法，其中，步驟(2)中，所述焙燒后的物料和水的重量比為I:1.5-10，優(yōu)選為1:2-8。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟(3)中，所述酸浸的條件包括:pH為2.5以下，溫度為20-120°C，時(shí)間為0.5-4h。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟(3)中，所述堿浸的條件包括:pH為8以上，溫度為20-120°C，時(shí)間為0.5-4h。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述釩鉻還原渣中釩元素的含量為1.5-15重量％，鉻元素的含量為4-30重量％。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，該方法還包括從所述含釩浸出液中提取釩，從所述含鉻浸出液中提取鉻。
【文檔編號(hào)】C22B34/22GK104178638SQ201410371591
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】伍珍秀, 蔣霖, 付自碧, 高官金, 彭一村 申請(qǐng)人:攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司