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一种从钒铬渣中分离回收钒和铬的方法 Download PDF

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Abstract

一种从钒铬渣中分离回收钒和铬的方法。它包括以下步骤：（1）将钒铬渣加入硫酸溶液中浸渍，过滤后得溶有钒离子、铬离子的滤液；（2）在碱性条件下将滤液沉淀得液固混合浆料；（3）在液固混合浆料中加入过量的氧化剂，以得含高价钒离子和高价铬离子的混合溶液；（4）在酸性及加温条件下加入沉钒剂，以得含钒的沉淀物和滤液；（5）含钒的沉淀物煅烧到五氧化二钒；冷却静置滤液，以析出硫酸钠晶体、分离出含铬离子的滤液；（6）在碱性条件下沉淀含铬离子的滤液，然后将所得清液进行蒸发，得到铬酸钠晶体。本发明不仅具有工艺过程简单，操作容易，设备投资比较少的优点，而且钒和铬的提出率均较高，五氧化二钒和铬酸钠晶体的纯度也比较高。

Description

一种从钒铬渣中分离回收钒和铬的方法
技术领域
本发明涉及将钒和铬从钒铬渣中分离并回收的方法。
背景技术
钒铬渣是冶金、生产黄磷或生产特钢冶炼添加剂等企业在生产过程中产生的，且在我国的年产生量极多。由于在钒铬渣中仍然含有一定量的钒（V）和铬（Cr），若将钒铬渣直接当废弃物排放掉，不仅会造成资源的极大浪费，而且不会严重污染环境。因此，对钒铬渣进行资源化利用（将钒和铬从钒铬渣中分离并回收）就显得十分必要。目前，从钒铬渣中分离回收钒和铬的方法已经有很多，曹宏斌等提出的方法｛曹宏斌，林晓等.含铬钒渣的资源化综合利用研究[J].钢铁钒钛，2012-2，33(1)：35-39.｝就是其中之一。该方法的具体步骤有：无卤钠化焙烧→浸取分离→磷酸钠结晶→深度除杂→伯胺萃取分离钒铬→铬还原制超细氧化铬等。从最终取得的技术效果看，该方法无疑是较好的。然而，该方法却存在工艺过程较复杂，难以精确操作，设备投资较大等不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺过程简单，操作容易，设备投资小的从钒铬渣中分离回收钒和铬的方法。
实现所述目的之技术方案是这样一种从钒铬渣中分离回收钒和铬的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）将钒铬渣加入硫酸溶液中充分搅拌，然后静置、浸渍，过滤后得溶有钒离子、铬离子的滤液；其中，以钒铬渣中所含钒的质量占3.1％、铬的质量占18.8％为计算基准，在硫酸溶液的质量浓度为20～50％的情况下，硫酸溶液∶钒铬渣＝2～8L∶1Kg；浸渍温度为20～100℃，浸渍时间以不再有新的钒离子、铬离子浸渍出来为度；
（2）在步骤（1）得到的所述滤液中加入氢氧化钠，并充分搅拌，沉淀后得液固混合浆料；所述氢氧化钠的加入量，以不再生成新的沉淀为度；
（3）向步骤（2）得到的液固混合浆料中加入过量的双氧水、或者通入过量的空气或氧气，以充分氧化该液固混合浆料中的钒离子和铬离子，得混合溶液；
（4）用硫酸溶液调节步骤（3）所得混合溶液的pH值到1～3；然后，加入沉钒剂三聚氰胺，在50～100℃条件下充分搅拌，接着沉淀、过滤，得含钒的沉淀物和滤液；其中，三聚氰胺与钒铬渣中钒的摩尔量之比为0.5～2；
（5）将步骤（4）所得含钒的沉淀物进行煅烧，得到五氧化二钒；
另外，将步骤（4）所得滤液冷却静置，以析出硫酸钠晶体；然后过滤，以分离出硫酸钠晶体和含铬离子的滤液；
（6）用氢氧化钠溶液调节步骤（5）所得含铬离子的滤液的pH至6～10，以沉淀杂质；然后对除去杂质的清液进行蒸发，得到铬酸钠晶体。
从方案中可以看出，本发明在从钒铬渣内分离回收钒和铬的各个步骤中，仅选用了最普通的酸和碱；在除杂和分离的过程中，也只采用了普通技术人员容易掌握的方法。因此，与现有技术相比较，本发明不仅具有工艺过程简单，操作容易的优点，而且，设备投资也比较少。并且，本发明还找到了一种新型的沉钒剂——三聚氰胺，比传统的铵盐沉钒更加环保。另外，验证还表明，钒和铬的回收率均较高，体现回收了钒的五氧化二钒和体现回收了铬的铬酸钠晶体的纯度也比较高。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
一种从钒铬渣中分离回收钒和铬的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）将钒铬渣加入硫酸（H2SO4）溶液中充分搅拌，然后静置、浸渍，过滤后得溶有钒离子、铬离子的滤液；其中，以钒铬渣中所含钒的质量占3.1％、铬的质量占18.8％为计算基准，在硫酸溶液的质量浓度为20～50％的情况下，硫酸溶液∶钒铬渣＝2～8L∶1Kg；浸渍温度为20～100℃，浸渍时间以不再有新的钒离子、铬离子浸渍出来为度（通常为0.5～2h）。
本步骤的作用是将混杂在钒铬渣中的钒离子、铬离子从钒铬渣分离出来。
（2）在步骤（1）得到的所述滤液中加入氢氧化钠（NaOH），并充分搅拌，沉淀后得液固混合浆料；所述氢氧化钠的加入量，以不再生成新的沉淀为度。
从步骤（1）中分离出的钒离子、铬离子，主要是以低价离子形态存在，为利于将它们氧化成易分离开的高价钒离子和高价铬离子，本步骤的作用是将它们置于容易被氧化的碱性环境。
（3）向步骤（2）得到的液固混合浆料中加入过量的双氧水（H2O2）、或者通入过量的空气或氧气（O2），以充分氧化该液固混合浆料中的钒离子和铬离子，得混合溶液。
本领域的技术人员清楚，所谓“过量”肯定是有度的，也即只要能将低价钒离子和低价铬离子充分氧化为高价钒离子和高价铬离子即可。
本领域的技术人员应当能够看出了，以下就是将均已经是高价的钒离子和铬离子，以存在于化合物中的形态分离出来的步骤。
（4）用硫酸溶液调节步骤（3）所得混合溶液的pH值到1～3；然后，加入沉钒剂三聚氰胺，在50～100℃条件下充分搅拌，接着沉淀、过滤，得含钒的沉淀物（C3H6N6VO2）和滤液；其中，三聚氰胺与钒铬渣中钒的摩尔量之比为0.5～2；
（5）将步骤（4）所得含钒的沉淀物进行煅烧，得到五氧化二钒（V2O5）；
另外，将步骤（4）所得滤液冷却静置，以析出硫酸钠（Na2SO4）晶体；然后过滤，以分离出硫酸钠晶体和含铬离子的滤液。
（6）用氢氧化钠溶液调节步骤（5）所得含铬离子的滤液的pH至6～10，以沉淀杂质；然后对除去杂质的清液进行蒸发，得到铬酸钠（Na2CrO4）晶体。
进一步讲，为让尽量多的钒离子、铬离子从钒铬渣分离出来，在步骤（1）中，所述硫酸溶液的质量浓度为20～30％，硫酸溶液∶钒铬渣＝2～5L∶1Kg；所述浸渍温度为60～80℃；
为取得更好效果，在步骤（4）中用硫酸溶液调节所述混合溶液的pH值为1.8～2.2；所述搅拌时的温度为90～100℃。
为取得更好效果，步骤（5）所述煅烧的温度为400～600℃；控制在450～550℃时更好。
更进一步讲，为更快，并得到更纯的铬酸钠晶体，步骤（6）中所述的含铬离子的滤液的pH值为8～10；所述蒸发时的温度为50～100℃；控制在80～100℃范围内更好。
本发明通过了试验验证，试验步骤与具体实施方式所述步骤相同，试验用钒铬渣中，其钒含量正好为3.1％，铬含量正好为18.8％。在得到五氧化二钒后，通过X射线荧光光谱法分析测定其纯度，并对照所用钒铬渣的量及钒含量百分比计算出回收率；在得到铬酸钠晶体通过X射线荧光光谱法分析法测定其纯度，并对照所用钒铬渣的量及其铬含量百分比计算出回收率。试验结果见验证表。
注：表中各例所用均为钒铬渣100g。步骤（1）中的浸渍时间，因是“以不再有新的钒离子、铬离子浸渍出来为度”，故未填写，实际浸渍时间均没超过2小时。步骤（2）中NaOH的加入量，因是“以不再生成新的沉淀为度”，故未填写，实际加入量控制在让其滤液的pH＝10时的效果较好。步骤（3）中加氧化剂的目的是充分氧化步骤（2）得到的液固混合浆料中的钒离子和铬离子，故未填写具体加入量。步骤（4）中“三聚氰胺与钒铬渣中钒的摩尔量之比”在表中用“三聚氰胺加入系数K”表示。
验证表1：
验证表2：
验证表3：
从试验验证中可以看出，本发明不仅具有工艺过程简单、操作容易，设备投资比较少的优点，而且，钒和铬的回收率均较高，五氧化二钒和铬酸钠晶体的纯度也比较高。

Claims (5)

1.一种从钒铬渣中分离回收钒和铬的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）将钒铬渣加入硫酸溶液中充分搅拌，然后静置、浸渍，过滤后得溶有钒离子、铬离子的滤液；其中，以钒铬渣中所含钒的质量占3.1％、铬的质量占18.8％为计算基准，在硫酸溶液的质量浓度为20～50％的情况下，硫酸溶液∶钒铬渣＝2～8L∶1Kg；浸渍温度为20～100℃，浸渍时间以不再有新的钒离子、铬离子浸渍出来为度；
（2）在步骤（1）得到的所述滤液中加入氢氧化钠，并充分搅拌，沉淀后得液固混合浆料；所述氢氧化钠的加入量，以不再生成新的沉淀为度；
（3）向步骤（2）得到的液固混合浆料中加入过量的双氧水、或者通入过量的空气或氧气，以充分氧化该液固混合浆料中的钒离子和铬离子，得混合溶液；
（4）用硫酸溶液调节步骤（3）所得混合溶液的pH值到1～3；然后，加入沉钒剂三聚氰胺，在50～100℃条件下充分搅拌，接着沉淀、过滤，得含钒的沉淀物和滤液；其中，三聚氰胺与钒铬渣中钒的摩尔量之比为0.5～2；
（5）将步骤（4）所得含钒的沉淀物进行煅烧，得到五氧化二钒；煅烧的温度为400～600℃；
另外，将步骤（4）所得滤液冷却静置，以析出硫酸钠晶体；然后过滤，以分离出硫酸钠晶体和含铬离子的滤液；
（6）用氢氧化钠溶液调节步骤（5）所得含铬离子的滤液的pH至6～10，以沉淀杂质；然后对除去杂质的清液进行蒸发，得到铬酸钠晶体。
2.如权利要求1所述从钒铬渣中分离回收钒和铬的方法，其特征在于，步骤（1）中所述硫酸溶液的质量浓度为20～30％，硫酸溶液∶钒铬渣＝2～5L∶1Kg；所述浸渍温度为60～80℃。
3.如权利要求1或2所述从钒铬渣中分离回收钒和铬的方法，其特征在于，在步骤（4）中用硫酸溶液调节所述混合溶液的pH值为1.8～2.2；所述搅拌时的温度为90～100℃。
4.如权利要求1或2所述从钒铬渣中分离回收钒和铬的方法，其特征在于，步骤（6）中所述的含铬离子的滤液的pH值为8～10；所述蒸发时的温度为50～100℃。
5.如权利要求3所述从钒铬渣中分离回收钒和铬的方法，其特征在于，步骤（6）中所述的含铬离子的滤液的pH值为8～10；所述蒸发时的温度为50～100℃。
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