CN106244804B - 氯盐酸性体系优先络合‑选择性沉铁的铬铁分离方法 - Google Patents

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Abstract

本发明采用甲酸钠等做络合剂，通过选择合适的络合剂对盐酸溶液中的铁进行优先络合，改变其离子存在形态，避免在沉淀阶段铁快速大量水解沉淀及由此带来的铬夹带损失。本发明通过调整络合剂及其用量、初始溶液pH、络合温度、络合时间等来提高铁离子的络合效果，进而通过氧化镁等碱性介质调整溶液pH值，实现铁优先水解沉淀以及与铬的有效分离。固液分离后的铬溶液可直接用于制备不同铬盐。与现有其他技术相比，操作工艺简单，无需特殊复杂设备，是一种经济有效、易于操作的新方法。

Description

氯盐酸性体系优先络合-选择性沉铁的铬铁分离方法
技术领域
本发明涉及有色金属湿法冶金领域，特别涉及一种盐酸溶液中高效分离铬、铁的方法。
背景技术
铬及其化合物在工业生产中有着广泛的应用，是冶金工业、金属加工、电镀、皮革制造、油漆、印染甚至现代高科技工业、国防科技以及其他尖端技术领域必不可少的原料。这些领域在消耗大量铬的同时，每天都要排放大量含铬废水。作为一种战略资源在全球范围内铬的储量并不丰富，因此，基于铬属稀缺资源且有着巨大的环境风险，综合回收二次资源中铬的更具有更加实际的经济效益和社会效益。电镀污泥浸出液中的Cr和Fe由于性质非常相似，难以有效分离。
为实现酸性水溶液中铬、铁有效分离以便后续铬的精制，常用的方法有溶剂萃取法、针铁矿沉铁法、草酸亚铁沉淀法、莫尔盐结晶法和选择性磷酸沉淀法等。其中，以P204作萃取剂，在水相料液pH值1.5条件下，铁萃取率可达99%以上，但铬会发生明显共萃，铬损失率较大；针铁矿法对水溶液中铬、铁的初始浓度有要求，对原料适应性差；草酸亚铁沉淀法需严格控制草酸加入量，工艺条件不易控制，而且工艺成本较高；莫尔盐结晶法虽然对溶液中和的负荷轻，但蒸发耗时长、冷却操作不易；选择性磷酸沉淀法是在对溶液中铬、铁还原成低价态的前提下，经选择性磷酸沉铬达到高效分离铬、铁的目的，但该法消耗大量还原剂，工艺成本较高。
本发明采用“优先络合-选择性沉铁”的方法分离盐酸溶液中的铬、铁。由于氯离子本身具有很强的络合能力，对溶液中的铁、铬的赋存形态有重大影响，因此在盐酸溶液中必须选用合适的络合剂与铬、铁的混合溶液进行络合反应，控制反应温度、时间和pH值等条件使络离子优先与铁络合，并对铁在后续沉淀过程中的形态转变进行控制而减少水解沉淀所带来的铬的损失。在络合剂优先络合铁之后，采用碱性物质调整溶液pH值，选择性沉淀铁，达到高效分离铬、铁的目的。本技术工艺简单、成本低、铬损失率低、过程环保。
发明内容
本发明可以用于盐酸溶液中铬、铁分离，为铬、铁分离提供了一种新的方法。本发明选择合适的络合剂在络合阶段优先络合水溶液中的铁离子，使其不再以简单离子形态存在，在沉淀阶段既避免铁快速大量水解，又能先于铬离子进行水解沉淀，从而实现与铬的高效分离。
本发明通过下列技术方案实现。
A、将含铬、铁的盐酸混合溶液与络合剂混合，所述络合剂为甲酸钠、甲酸、乙酸钠、乙酸、烟酰胺中的至少一种。
B、往络合反应后的溶液中加入碱性物质，控制溶液pH值为2.2～3，反应15～90min，经固液分离，即得铁渣和含铬溶液。
进一步地，步骤A中所述含铬、铁的盐酸混合溶液中铬离子浓度范围为1～6g/L，铁离子浓度范围为1～10g/L。
进一步地，步骤A中，所述络合剂加入量按溶液中铁的物质的量2～5倍计。
进一步地，步骤A中控制溶液pH值为1～2。
进一步地，步骤A中反应温度为60～90℃，时间控制在2～10h。
进一步地，步骤B中反应温度为60～90℃。
进一步地，步骤B中所述碱性物质为氧化镁、氢氧化镁、碳酸镁、氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙中的至少一种。
本发明采用甲酸钠等作络合剂，氧化镁等碱性物质作沉淀剂处理含铬、铁的盐酸混合溶液，络合过程中控制溶液pH值、络合剂加入量及反应温度和时间，实现铁离子的优先络合，既避免铁快速大量水解沉淀，又能先于铬离子进行水解沉淀。该工艺方法可以保证铁沉淀率达到95%以上，沉淀后液中铁的浓度降低至0.2g/L以下，铬的共沉淀损失降至10%以下，实现了铬、铁高效分离。
本方法用合适的络合剂与氯离子竞争优先络合铁，改变溶液中铁离子赋存形态，通过选择性沉淀铁，实现与铬的分离。铬在精制结晶后溶液可以返回前端处理铬铁混合溶液，实现络合剂的循环使用。与现有其他技术相比，操作工艺简单，经济环保，工艺技术具有明显创新性。本发明为铬、铁分离提供了一种经济有效的新途径。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本申请。
由于铬与铁性质非常相似，难以实现有效分离，针对该技术问题，本发明提供了一种优先络合-选择性沉铁的分离方法，具体步骤如下。
A、将含铬、铁的盐酸混合溶液与络合剂混合，所述的络合剂为甲酸钠、甲酸、乙酸钠、乙酸、烟酰胺中的至少一种。
B、往络合反应后的溶液中加入碱性物质，控制溶液pH值为2.2～3，搅拌反应15～90min，经固液分离后得到铁渣和含铬溶液。
在上述步骤A中，络合剂选择性地与溶液中的铁离子进行络合反应，络合加入量为溶液中铁离子的物质的量的2～5倍。
优选步骤A中含铬、铁的盐酸混合溶液中铬离子浓度范围为1～6g/L，铁离子浓度范围为1～10g/L。
优选步骤A中控制溶液pH值为1～2。
优选步骤A中反应温度为60～90℃，时间控制在2～10h。
在上述步骤B中，采用碱性物质作沉淀剂使络合反应后的溶液中的铁优先水解沉淀，而铬则保留在水溶液中，从而实现了铬、铁的有效分离。
优选步骤B中反应温度为60～90℃，可以使铁沉淀速度加快，沉淀晶型完整减少铬的夹带。
优选步骤B中所述碱性物质为氧化镁、氢氧化镁、碳酸镁、氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙中的至少一种，上述物质为弱碱性物质，可以防止局部pH过高现象的发生。
该工艺方法可以保证铁沉淀率达到95%以上，铬溶液中铁的浓度降低至0.2g/L以下，铬的损失降至10%以下。以下为本发明的部分具体实施例，这些实施例的给出是对本发明的进一步详细说明，而不意味着对本发明的限制。
实施例1
甲酸钠的量按铁的物质的量2倍计，加入到250mL含铬、铁的混合溶液中，溶液中[Cr3+]=1.68g/L，[Fe3+]=4g/L。络合反应过程中用硫酸调整溶液pH并保持pH=1.7，90°C保温2h后，向溶液中加入氧化镁调节溶液pH值至2.5，在60°C下继续搅拌反应90min后固液分离。通过以上条件控制，固液分离后所得滤液中[Cr3+]＝1.57g/L，[Fe3+]=0.08g/L，铁的沉淀率达到98%，铬的损失率6.6%。
实施例2
甲酸的量按铁的物质的量2.8倍计，加入到250mL含铬、铁的混合溶液中，溶液中[Cr3+]=6g/L，[Fe3+]=8g/L。络合反应过程中用硫酸调整溶液pH并保持pH=1.7，70°C保温6h后，向溶液中加入氧化镁调节溶液pH值至2.5，在80°C下继续搅拌反应30min后固液分离。通过以上条件控制，固液分离后所得滤液中[Cr3+]＝5.55g/L，[Fe3+]=0.2g/L，铁的沉淀率达到97.5%，铬的损失率7.5%。
实施例3
乙酸钠的量按铁的物质的量2.8倍计，加入到250mL含铬、铁的混合溶液中，溶液中[Cr3+]=1.94g/L，[Fe3+]=3g/L。络合反应过程中用硫酸调整溶液pH并保持pH=1.7，90°C保温6h后，向溶液中加入碳酸钙调节溶液pH值至2.2，在90°C下继续搅拌反应30min后固液分离。通过以上条件控制，固液分离后所得滤液中[Cr3+]＝1.74g/L，[Fe3+]=0.2g/L，铁的沉淀率达到93.43%，铬的损失率10%。
实施例4
乙酸的量按铁的物质的量5倍计，加入到250mL含铬、铁的混合溶液中，溶液中[Cr3 +]=2.94g/L，[Fe3+]=3.8g/L。络合反应过程中用硫酸调整溶液pH并保持pH=1，90°C保温6h后，向溶液中加入氧化钙调节溶液pH值至2.5，在90°C下继续搅拌反应15min后固液分离。通过以上条件控制，固液分离后所得滤液中[Cr3+]＝2.67g/L，[Fe3+]=0.2g/L，铁的沉淀率达到94.8%，铬的损失率9.2%。
实施例5
烟酰胺的量按铁的物质的量4倍计，加入到250mL含铬、铁的混合溶液中，溶液中[Cr3+]=1.64g/L，[Fe3+]=2.8g/L。络合反应过程中用硫酸调整溶液pH并保持pH=2，60°C保温10h后，向溶液中加入氢氧化镁调节溶液pH值至3，在60°C下继续搅拌反应30min后固液分离。通过以上条件控制，固液分离后所得滤液中[Cr3+]＝1.52g/L，[Fe3+]=0.11g/L，铁的沉淀率达到94.1%，铬的损失率7.4%。

Claims (3)

1.一种氯盐酸性体系优先络合-选择性沉铁的铬铁分离方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、将含铬、铁的盐酸混合溶液与络合剂混合，所述络合剂为甲酸钠、甲酸、乙酸钠、乙酸、烟酰胺中的至少一种；所述络合剂加入量按溶液中铁的物质的量2～5倍计，控制溶液pH值为1～2，反应温度为60～90℃，时间控制在2～10h；
B、往络合反应后的溶液中加入碱性物质，控制溶液pH值为2.2～3，反应温度为60～90℃，反应15～90min，经固液分离，即得铁渣和含铬溶液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A中所述含铬、铁的盐酸混合溶液中铬离子浓度范围为1～6g/L，铁离子浓度范围为1～10g/L。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B中所述碱性物质为氧化镁、氢氧化镁、碳酸镁、氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙中的至少一种。
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