熔鹽電解精煉方法及回收處理其陰極析出物的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種熔鹽電解精煉方法及回收處理其陰極析出物的方法。所述回收處理方法包括：將陰極析出物置于酸濃度不小于0.01mol/L的稀酸水溶液中進(jìn)行浸取，得浸取液；繼續(xù)使用浸取，得飽和浸取液；調(diào)節(jié)其pH值，形成沉淀；過濾，得澄清溶液；進(jìn)行結(jié)晶處理，得到電解質(zhì)結(jié)晶。所述精煉方法包括采用上述回收處理方法來處理含有目標(biāo)產(chǎn)品的陰極析出物。本發(fā)明的有益效果包括：能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)熔鹽電解精煉的陰極析出物所夾帶的電解質(zhì)進(jìn)行分離和回收，且不影響陰極析出物后處理工藝效果；回收能耗低、工藝經(jīng)濟(jì)性好、環(huán)境壓力小。
【專利說明】熔鹽電解精煉方法及回收處理其陰極析出物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熔鹽電解精煉產(chǎn)物的分離處理技術(shù)及附加產(chǎn)物回收【技術(shù)領(lǐng)域】，具體來講，涉及一種回收處理熔鹽電解精煉工藝(例如，熔鹽電解精煉提取釩/鈦工藝)所得到的陰極析出物的方法，以及一種包括該回收處理熔鹽電解精煉陰極析出物方法的熔鹽電解精煉方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，熔鹽電解精煉提取釩/鈦，一般采用粗釩/鈦?zhàn)鳛殛?yáng)極，金屬材料為陰極，以堿金屬或堿土金屬鹵化物并向其中加入一定量低價(jià)離子所形成的混合物作為電解質(zhì)，組成電解池進(jìn)行電解，粗釩/粗鈦在陽(yáng)極溶出并以離子形式進(jìn)入熔鹽，在電場(chǎng)力及濃度梯度作用下遷移至陰極析出形成陰極析出物，冷卻后的陰極析出物為塊狀固體。陰極析出物中除結(jié)晶析出的金屬粉末外還含有大量的電解質(zhì)，根據(jù)電解條件的變化，電解質(zhì)的含量波動(dòng)范圍為25%~80%ο
[0003]為了獲得合格的金屬粉產(chǎn)品，必須分離陰極析出物中的金屬粉與電解質(zhì)，該處理過程稱為陰極產(chǎn)物后處理。常用的后處理方法為濕法冶金處理，所述濕法冶金處理通常包括:破碎、浸出、磨碎、洗滌、濕法分級(jí)、脫水、烘干等工序。其中浸出時(shí)，為滿足工藝條件需保證1:5~1:10的固液比，并且后續(xù)需要3~5次稀酸及清水的洗滌，該過程得到的陰極洗水中包含一定量的電解質(zhì)及低價(jià)金屬離子，其中電解質(zhì)濃度一般在I~5wt%，直接排放將增加工藝整體成本并給環(huán)境造成較大的壓力。并且溶液濃度較低，進(jìn)行蒸發(fā)回收不具備經(jīng)濟(jì)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)問題中的至少一項(xiàng)。
[0005]例如，本發(fā)明的目的之一在于提供一種能夠從熔鹽電解精煉(例如，熔鹽電解精煉提取釩、鈦)工藝所得到的陰極析出物中分離并回收電解質(zhì)的方法。
[0006]本發(fā)明的一方面提供了一種回收處理熔鹽電解精煉的陰極析出物的方法。所述方法包括以下步驟:將陰極析出物放置于稀酸水溶液中進(jìn)行浸取，得到浸取液，其中，所述稀酸水溶液的酸濃度持續(xù)控制為不小于0.01mol/L ;繼續(xù)使用所述浸取液浸取陰極析出物，直至得到飽和浸取液；調(diào)節(jié)所述飽和浸取液的PH值，使其中包含的低價(jià)金屬離子因水解而沉淀；過濾所述沉淀，得到澄清溶液；對(duì)所述澄清溶液進(jìn)行結(jié)晶處理，以得到電解質(zhì)結(jié)晶。
[0007]在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，所述方法還可以包括:在將陰極析出物放置于稀酸水溶液中進(jìn)行浸取的步驟之前，采用多孔過濾材料包裹陰極析出物。
[0008]在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，所述方法還可以包括:在得到飽和浸取液步驟之后，對(duì)所述飽和浸取液進(jìn)行過濾。
[0009]在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，所述稀酸水溶液的酸濃度持續(xù)控制為0.03~lmol/L。
[0010]本發(fā)明的另一方面提供了一種熔鹽電解精煉方法。所述方法以堿金屬氯化物和/或堿土金屬氯化物的熔融鹽作為電解質(zhì)來進(jìn)行電解，并在陰極形成含有目標(biāo)產(chǎn)品的陰極析出物，所述方法還包括采用如上所述的回收處理熔鹽電解精煉的陰極析出物的方法來處理所述含有目標(biāo)產(chǎn)品的陰極析出物。例如，所述方法的陽(yáng)極可以為粗鈦或粗釩。熔融鹽可以為熔融態(tài)的氯化鈉和/或氯化鉀。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明熔鹽電解精煉方法及回收處理其陰極析出物的方法的有益效果包括:能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)熔鹽電解精煉提取金屬工藝所得到的陰極析出物夾帶的電解質(zhì)進(jìn)行分離和純凈回收，并且不影響陰極析出物后處理工藝效果；蒸發(fā)結(jié)晶前電解質(zhì)水溶液濃度已達(dá)到飽和，因此可以有效降低回收能耗，對(duì)提高工藝經(jīng)濟(jì)性、減小環(huán)境壓力有積極意義。
【具體實(shí)施方式】
[0012]在下文中，將結(jié)合示例性實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的熔鹽電解精煉方法及回收處理其陰極析出物的方法。
[0013]本發(fā)明一方面的回收處理熔鹽電解精煉的陰極析出物的方法包括以下步驟:將陰極析出物放置于稀酸水溶液(例如，鹽酸水溶液)中進(jìn)行浸取，得到浸取液，該浸取液為含有電解質(zhì)和金屬離子的水溶液，其中，稀酸水溶液的酸濃度持續(xù)控制為不小于0.01mol/L，優(yōu)選地，可以為0.03~lmol/L ;繼續(xù)使用浸取液浸取陰極析出物，直至得到飽和浸取液，例如，本步驟可以通過反復(fù)利用浸取液來浸取多塊陰極析出物來實(shí)現(xiàn)；調(diào)節(jié)所述飽和浸取液的pH值(例如，將飽和浸取液的pH值調(diào)節(jié)為大于7)，使其中包含的低價(jià)金屬離子因水解而沉淀；過濾所述沉淀，得到澄清溶液，該澄清溶液為較為純凈的電解質(zhì)飽和溶液；對(duì)所述澄清溶液進(jìn)行結(jié)晶處理(例如，可采用蒸發(fā)結(jié)晶的方式)，以得到電解質(zhì)結(jié)晶。
`[0014]在本發(fā)明的回收處理熔鹽電解精煉的陰極析出物的方法的一個(gè)示例性實(shí)施例中，所述方法在上述基礎(chǔ)之上還可以包括:在將陰極析出物放置于稀酸水溶液中進(jìn)行浸取的步驟之前，采用多孔過濾材料包裹陰極析出物，從而在完成浸取后，多孔過濾材料中直接可以得到陰極析出物中所含的精煉金屬產(chǎn)物；或者，所述方法在上述基礎(chǔ)之上還可以包括:在得到飽和浸取液步驟之后，對(duì)所述飽和浸取液進(jìn)行過濾，這樣也能夠得到陰極析出物中所含的精煉金屬產(chǎn)物。
[0015]在本發(fā)明的回收處理熔鹽電解精煉的陰極析出物的方法的一個(gè)優(yōu)選地示例性實(shí)施例中，可以將飽和浸取液的pH值控制為8~10。
[0016]本發(fā)明的另一方面的熔鹽電解精煉方法以堿金屬氯化物和/或堿土金屬氯化物的熔融鹽作為電解質(zhì)來進(jìn)行電解，并在陰極形成含有目標(biāo)產(chǎn)品的陰極析出物，陽(yáng)極可以為粗鈦或粗釩，該方法還包括采用如上所述的回收處理熔鹽電解精煉的陰極析出物的方法來處理含有目標(biāo)產(chǎn)品的陰極析出物，以有效分離陰極析出物中的精煉金屬產(chǎn)品和所夾雜的電解質(zhì)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)電解質(zhì)的回收和利用。這里，熔融鹽可以為熔融態(tài)的氯化鈉和/或氯化鉀。
[0017]下面以熔鹽電解精煉提取鈦為例，來詳細(xì)說明本發(fā)明的示例性實(shí)施例。
[0018]在熔鹽電解精煉提取鈦的過程中，采用粗鈦為陽(yáng)極，電解質(zhì)采用NaCl-KCl混合鹽，其中包含一定量的TiClx (2<x< 3)，電解結(jié)束時(shí)在陰極收集到陰極析出物。陰極析出物由金屬鈦粉和電解質(zhì)組成，金屬鈦粉被電解質(zhì)包裹。在陰極析出物中，電解質(zhì)質(zhì)量含量根據(jù)工藝條件不同為25~80%。在現(xiàn)有技術(shù)工藝中，為得到純凈的金屬鈦粉，必須對(duì)陰極析出物進(jìn)行后處理，其中得到的洗水溶液電解質(zhì)濃度為I~5wt%，直接對(duì)其進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶不具備經(jīng)濟(jì)性。
[0019]采用本發(fā)明的方法對(duì)上述熔鹽電解精煉鈦得到的陰極析出物進(jìn)行處理，以更加經(jīng)濟(jì)地分離處理陰極析出物，并回收其中含有的電解質(zhì)。具體來講，使用多孔過濾材料包裹陰極析出物，然后，放置于稀酸水溶液中浸取，所述多孔過濾材料優(yōu)選濾布或?yàn)V紙，稀酸濃度大于0.01mol/L。該步驟主要作用為使NaCl-KCl及雜質(zhì)元素氯化物(如TiCl3、FeCl2、AlCl3等)溶入水中；為防止上述雜質(zhì)元素氯化物水解，應(yīng)將稀酸水溶液的酸濃度持續(xù)控制為大于
0.01mol/L,這樣可以避免因浸出過程中電解質(zhì)中包含的TiCl2消耗酸溶液中的H+使pH值升高而造成的雜質(zhì)元素水解等不良影響。多孔過濾材料的作用是:在浸出時(shí)防止金屬鈦粉進(jìn)入溶液。然后，重復(fù)利用上述步驟在同一浸出液中溶解多塊陰極析出物(浸取調(diào)節(jié)浸出液的酸濃度始終大于0.01mol/L),以使電解質(zhì)溶液達(dá)到飽和。接下來，向該飽和電解質(zhì)溶液中加入堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)其PH值大于7，使雜質(zhì)類元素因水解而沉淀；過濾，得到澄清的NaCl-KCl飽和溶液。最后，采用蒸發(fā)結(jié)晶的方式處理該澄清溶液，得到純凈干燥的NaCl-KCl混合鹽。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括:能夠在不影響金屬粉質(zhì)量的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)陰極析出物所夾帶的電解質(zhì)的純凈回收，回收能耗較低，對(duì)提高工藝經(jīng)濟(jì)性、減小環(huán)境壓力有積極意義。
[0021]示例 I
[0022]在熔鹽電解精煉鈦工藝中，單次出爐陰極析出物4kg，其中電解質(zhì)含量25%，其中，TiCl3、FeCl2、AlCl3等雜質(zhì)的含量約為1.5%。配置濃度0.02mol/L的稀鹽酸水溶液20kg，采用濾布包裹陰極析出物放置于稀鹽酸溶液中浸取，30min后電解質(zhì)完全溶解，取走濾布中剩余的鈦粉，向所得溶液中配入鹽酸，使酸濃度維持在0.02mol/L。取陰極析出物繼續(xù)按上述方式進(jìn)行浸取，累計(jì)浸取陰極析出物20kg后，再放置陰極析出物進(jìn)入溶液不再溶解，且得到的溶液中有NaCl結(jié)晶析出。此時(shí)得到NaCl-KCl混合鹽飽和溶液(其中含有TiCl3、FeCl2、AlCl3等雜質(zhì))，向其中加入NaOH,調(diào)節(jié)pH值為10,使上述雜質(zhì)水解而沉淀。過濾掉沉淀,得到澄清的NaCl-KCl飽和溶液，蒸發(fā)結(jié)晶得到干燥的NaCl-KCl混合鹽。
[0023]經(jīng)稱量，得到精煉鈦粉14.7kg，得到NaCl-KCl混合鹽4.85kg，NaCl-KCl混合鹽的純度按重量百分含量計(jì)為99.4%。
[0024]示例 2
[0025]在熔鹽電解精煉鈦工藝中，單次出爐陰極析出物1kg，其中電解質(zhì)含量80%，其中，TiCl3、FeCl2, AlCl3等雜質(zhì)的含量約為0.5%。配置濃度lmol/L的稀鹽酸水溶液7kg，采用濾布包裹陰極析出物放置于稀鹽酸溶液中浸取，20min后電解質(zhì)完全溶解，取走濾布中剩余的鈦粉，向所得溶液中配入鹽酸，使酸濃度維持在0.5wt%。取陰極析出物繼續(xù)按上述方式進(jìn)行浸取，累計(jì)浸取陰極析出物2.2kg后，再放置陰極析出物進(jìn)入溶液不再溶解，且得到的溶液中有NaCl結(jié)晶析出。此時(shí)得到NaCl-KCl混合鹽飽和溶液(其中含有TiCl3、FeCl2、AlCl3等雜質(zhì))，向其中加入NaOH，調(diào)節(jié)pH值為8，使上述雜質(zhì)水解而沉淀。過濾掉沉淀，得到澄清的NaCl-KCl飽和溶液，蒸發(fā)結(jié)晶得到干燥的NaCl-KCl混合鹽。
`[0026]經(jīng)稱量，得到精煉鈦粉0.42kg，得到NaCl-KCl混合鹽1.7kg，NaCl-KCl混合鹽的
純度按重量百分含量計(jì)為99.2%。[0027]可以看出，采用本發(fā)明方法回收陰極析出物中電解質(zhì)是可行的，并且整個(gè)過程控制溶液的PH值，不會(huì)造成低價(jià)金屬氯化物水解，不影響金屬粉末品質(zhì)，并且重復(fù)利用浸取液使溶液達(dá)到飽和，既節(jié)約用水又降低回收能耗，對(duì)提高工藝經(jīng)濟(jì)性、減小環(huán)境壓力有積極意義。
[0028]盡管上面已經(jīng)結(jié)合示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該清楚，在不脫離權(quán)利要求的精神`和范圍的情況下，可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行各種修改。
【權(quán)利要求】
1.一種回收處理熔鹽電解精煉的陰極析出物的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 將陰極析出物放置于稀酸水溶液中進(jìn)行浸取，得到浸取液，其中，所述稀酸水溶液的酸濃度持續(xù)控制為不小于0.01mol/L ； 繼續(xù)使用所述浸取液浸取陰極析出物，直至得到飽和浸取液； 調(diào)節(jié)所述飽和浸取液的PH值，使其中包含的低價(jià)金屬離子因水解而沉淀； 過濾所述沉淀，得到澄清溶液； 對(duì)所述澄清溶液進(jìn)行結(jié)晶處理，以得到電解質(zhì)結(jié)晶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收處理熔鹽電解精煉的陰極析出物的方法，其特征在于，所述方法還包括:在將陰極析出物放置于稀酸水溶液中進(jìn)行浸取的步驟之前，采用多孔過濾材料包裹陰極析出物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收處理熔鹽電解精煉的陰極析出物的方法，其特征在于，所述方法還包括:在得到飽和浸取液步驟之后，對(duì)所述飽和浸取液進(jìn)行過濾。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收處理熔鹽電解精煉的陰極析出物的方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)所述飽和浸取液的PH值的步驟將飽和浸取液的pH值控制為大于7。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的回收處理熔鹽電解精煉的陰極析出物的方法，其特征在于，將飽和浸取液的pH值控制為8~10。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收處理熔鹽電解精煉的陰極析出物的方法，其特征在于，所述稀酸水溶液的酸濃度持續(xù)控制為0.03~lmol/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收處理熔鹽電解精煉的陰極析出物的方法，其特征在于，所述稀酸水溶液由鹽酸與水混合形成。
8.一種熔鹽電解精煉方法，其特征在于，所述方法以堿金屬氯化物和/或堿土金屬氯化物的熔融鹽作為電解質(zhì)來進(jìn)行電解，并在陰極形成含有目標(biāo)產(chǎn)品的陰極析出物，所述方法還包括采用如權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的回收處理熔鹽電解精煉的陰極析出物的方法來處理所述含有目標(biāo)產(chǎn)品的陰極析出物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔鹽電解精煉方法，其特征在于，所述方法的陽(yáng)極為粗鈦或粗釩。
10.根據(jù)權(quán)利 要求1所述的熔鹽電解精煉方法，其特征在于，所述熔融鹽為熔融態(tài)的氯化鈉和/或氯化鉀。
【文檔編號(hào)】C25C3/28GK103556187SQ201310560607
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】鄧斌, 穆宏波, 朱福興, 閆蓓蕾, 穆天柱 申請(qǐng)人:攀鋼集團(tuán)研究院有限公司