技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種從釩渣分解液中分離釩鉻的方法。

背景技術(shù)

釩、鉻是重要的戰(zhàn)略金屬，廣泛應用于鋼鐵、冶金、化工等領(lǐng)域。釩、鉻均為兩性金屬，性質(zhì)十分相似，通常以共生的方式存在于礦物礦渣中，例如，以釩鐵、鉻鐵尖晶石的形態(tài)存在于釩渣中。

釩渣是重要的釩提取原料，傳統(tǒng)的提釩工藝主要是鈉化焙燒，但是焙燒工藝的釩回收率低，產(chǎn)生HCl、Cl₂等有毒有害氣體，并且釩渣中的鉻難以被提取，殘留在尾渣中毒性六價鉻嚴重污染環(huán)境。針對傳統(tǒng)焙燒工藝的缺陷，中國專利CN?101812588A提出了一種氫氧化鉀溶液常壓提取釩渣中釩鉻的方法，反應溫度從傳統(tǒng)工藝的750-850℃降至180-260℃，釩鉻的轉(zhuǎn)化率大大提高，尾渣中釩含量為0.2-1％(以五氧化二釩計)，鉻含量為0.2-1％(以三氧化二鉻計)，并且反應過程中不產(chǎn)生任何有害氣體，具有良好的應用前景。但該方法采用65-90％的氫氧化鉀溶液分解釩渣，反應后的溶出液的堿濃度非常高，如何實現(xiàn)高濃度氫氧化鉀溶液中釩鉻的分離提取是該工藝實施的關(guān)鍵。

釩鉻分離是釩冶金領(lǐng)域的重要研究課題，許多人進行了探索研究，提出了各種分離方法，如化學法、萃取法、離子交換法等。中國專利CN1073414A在pH＝2-5條件下，采用FeCl₃沉淀釩，再用化學還原法回收鉻。該技術(shù)難以得到高純度的五氧化二釩和氧化鉻，而且工藝路線復雜，處理成本偏高，并且不適合在堿性條件下操作。中國專利申請CN?101121962A采用伯仲復合胺萃取劑將大部分的釩萃取到有機相，然后用堿液反萃得到釩酸鹽，含鉻萃余液加還原劑和氫氧化鈉后生成水合氧化鉻。該方法可以實現(xiàn)釩鉻的完全分離，但萃取平衡液的pH為6-8.5，因此不適合高堿溶液中的釩鉻分離。美國專利US?4344924采用季胺萃取劑在堿性條件下從水中一步萃取釩鉻，再調(diào)節(jié)pH值洗滌法分離釩鉻。該技術(shù)操作簡單，可以得到高純度的釩鉻產(chǎn)品，但由于萃取劑容量有限，難以得到高濃度的釩液；而且萃取pH值保持在13-13.5，不適用高堿溶液釩鉻的萃取。由于氫氧化鉀溶液分解釩渣是一個全新的工藝，未見有高濃度氫氧化鉀溶液中釩鉻分離的專利或相關(guān)文獻報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中從含高濃度氫氧化鉀的釩渣分解液中分離釩鉻困難的問題，提供一種從釩渣分解液中分離釩鉻的方法。

本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過大量研究發(fā)現(xiàn)：強堿性溶液中釩和鉻以正釩酸鹽和鉻酸鹽的形式存在，兩種鉀鹽的溶解度隨著堿濃度以及溫度的不同會表現(xiàn)出明顯的差異性，因此，可以利用這種溶解度的差異分步結(jié)晶得到釩鉻。發(fā)明人根據(jù)上述發(fā)現(xiàn)開發(fā)了一種用蒸發(fā)結(jié)晶和冷卻結(jié)晶的方法從含低濃度氫氧化鉀的釩渣分解液中分離鉻酸鉀，從含高濃度氫氧化鉀的釩渣分解液中分離釩酸鉀的方法，得到的釩酸鉀和鉻酸鉀結(jié)晶品質(zhì)好，純度高，保證了后期產(chǎn)品轉(zhuǎn)化過程中釩鉻的純度；整個操作過程流程簡單，操作方便，易于實施；分離過程不添加輔料，高濃度蒸發(fā)后含高堿結(jié)晶母液循環(huán)用于釩渣的分解，不會產(chǎn)生任何有害廢水廢渣，也不會造成資源的浪費，經(jīng)濟效益、環(huán)保效益顯著。

因此，本發(fā)明提供了一種從釩渣分解液中分離釩鉻的方法，該方法包括以下步驟：

(1)結(jié)晶分離鉻酸鉀：將釩渣分解液蒸發(fā)至氫氧化鉀濃度為550-700g/L，冷卻后析出鉻酸鉀晶體，攪拌溶液養(yǎng)晶，過濾得到鉻酸鉀晶體，收集結(jié)晶母液；

(2)結(jié)晶分離釩酸鉀：將步驟(1)中得到的結(jié)晶母液蒸發(fā)至氫氧化鉀濃度為750-1000g/L，冷卻后向母液中添加釩酸鉀晶種，析出釩酸鉀晶體，攪拌溶液養(yǎng)晶，過濾得到釩酸鉀晶體。

根據(jù)本發(fā)明提供的方法，其中，所述釩渣分解液是由用氫氧化鉀溶液分解釩渣的過程中得到的，該過程是由釩渣分解液分離釩鉻的前序步驟，已由中國專利申請CN?101812588A公開。該過程得到的反應溶出液為含有釩酸鉀、鉻酸鉀和氫氧化鉀的溶液，其中，氫氧化鉀的濃度一般為200-750g/L。實施本發(fā)明的方法前，將上述反應溶出液稀釋至氫氧化鉀為150-300g/L，即得所述釩渣分解液，其中，釩酸鉀濃度可以為30-80g/L，鉻酸鉀的濃度可以為3-10g/L。

由于釩酸鉀在堿性氫氧化鉀溶液中的溶解度和過飽和度非常高，因此在較低堿濃度下得到的鉻酸鉀中幾乎不含有釩；而在高堿濃度下鉻酸鉀的溶解度非常小，大部分鉻酸鉀在步驟(1)中已經(jīng)析出，得到的釩酸鉀結(jié)晶中鉻含量很低，因此，通過蒸發(fā)及冷卻結(jié)晶的方法，可以實現(xiàn)釩鉻從釩渣分解液中的分步結(jié)晶分離。