专利名称：一种氢氧化钾溶液中电化学分解铬铁矿提取铬的方法
技术领域：
本发明涉及一种电化学分解铬铁矿提取铬的方法，特别涉及一种氢氧化钾溶液中电化学分解铬铁矿提取铬的方法。
背景技术：
铬铁矿是一种尖晶石构型的矿物，是目前唯一可供开采的铬矿石。铬铁矿成分复杂，主要成分为铁、镁和铬的氧化物，通式可表示为(Fe，Mg)Cr204。铬铁矿的产地主要为巴西和古巴，生产国则主要是印度、伊朗、巴基斯坦、阿曼、津巴布韦、土耳其和南非，共占世界产量的80%。对中国而言，铬铁矿主要存在于四川、西藏、甘肃、青海等省份，是我国的短缺矿种，储量少，产量低，每年消费量的80%以上依靠进口。铬铁矿主要用于冶金工业、耐火材料和化学工业中。在冶金工业，铬铁矿主要用于生产铬铁合金和金属铬。其中铬铁合金作为钢的添加料生产多种高强度、抗腐蚀、耐磨、耐高温、耐氧化的特种钢，如不锈钢、耐酸钢、耐热钢、滚珠轴承钢、弹簧钢、工具钢等；金属铬主要用于与钴、镍、钨等元素冶炼特种合金。这些特种钢和特种合金是航空、宇航、汽车、造船，以及国防工业生产枪炮、导弹、火箭、舰艇等不可缺少的材料。在耐火材料上，铬铁矿用来制造铬砖、铬镁砖和其他特殊耐火材料。在化学工业上，铬铁矿主要用来于生产重铬酸钠，进而制取其他铬化合物，用于颜料、纺织、电镀、制革等工业，还可制作催化剂和触媒剂
坐寸ο以铬铁矿为原料生产 铬盐产品的方法主要有有钙焙烧法和无钙焙烧法。其中有钙焙烧法是铬盐传统生产方法，在国外已逐步被淘汰，至今我国大多数铬盐厂依然采用此法。有钙焙烧法是将铬铁矿与纯碱和钙质填料混合均匀后，于1100-1200°C的回转窑内通空气进行氧化焙烧，熟料经冷却、粉碎和水浸得到300g/L的铬酸钠碱性液。碱性液经中和除铝、浓缩、硫酸酸化和二次酸性蒸发脱除芒硝，再经冷却结晶得产品重铬酸钠(亦称红矾钠)。有钙焙烧法铬转化率仅76%，三废排放量大，每吨红矾钠产品约排放2. 0-3. O吨高毒铬渣，铬渣含铬量高(为4-5%)，难于解毒和综合利用，中间产物铬酸钙为致癌物，此外还排放大量含铬废气，环境污染严重。为解决有钙焙烧法重污染问题，国外开发出无钙焙烧法，该法不用局外填料，而是将浸洗后渣进行分选，所得粗渣(含未反应的铬铁矿及镁铁矿)作填料返回焙烧，而将含硅、铝高的细渣排出，即利用返渣全部取代含钙填料，以达到减少排渣量的目的。无钙焙烧法的铬转化率可达90%，铬渣排出量在工业化装置中是最小的，为O. 8吨/吨红矾钠，渣中六价铬含量低，减少了污染，同时控制了致癌物铬酸钙的生成，但并未彻底解决铬渣污染问题。CN1418823、CN102275992A、CN85102681、CN1579947、CN101066779 等分别就有钙焙烧或无钙化焙烧工艺进行优化改进，一定程度上提高了铬转化率同时减少铬渣排放，但以上工艺与传统焙烧法在焙烧原理、操作过程及操作温度方面基本相同，无法避免焙烧温度过高、能耗大等传统工艺的问题，且仅能部分降低而非从本质上解决铬渣污染问题。CN102643977A提出一种铬铁矿的熔融液相焙烧方法。将包含铬铁矿，选自纯碱、碳酸氢钠、硫酸钠和氢氧化钠中的一种或多种和任选的铬酸钠的混合料在卧式回转窑中在氧气存在下于350-1500°C下熔融液相焙烧，得到铬酸钠。该方法使铬铁矿在熔盐体系中呈熔融液相，大大地提高了铬转化率，增加了产量，从根本上解决了无钙焙烧工艺易结壁的问题，但该法操作温度依然较高，且设备较为复杂。CN85100396提出连续多段逆流流态化浸出铬铁矿碱性焙烧熟料的方法和设备。根据广义流态化的原理，把流态化塔、螺旋输送器和提升塔紧密组合成一组浸出单元，以铬酸钠熟料为原料，物料在浸出系统中仅停留lh，浸出率就可达99%。但该方法机械化程度要求较高，设备投资大。US7968066B2提出一种碱金属铬酸盐的生产方法,将铬铁矿与碱金属氢氧化物混合后加热至200-550°C,在氧化剂存在条件下进行氧化溶出反应,获得碱金属氢氧化物、碱金属铬酸盐及富铁尾渣混合料浆，对上述料浆进行稀释、固液分离、结晶等操作后可获得合格的铬酸盐产品。此法相对于传统焙烧法操作温度降低约700°C，铬回收率提升至近100%，但其操作温度依然较高，且碱液循环蒸发浓缩环节能耗依然较大。CN101659444及CN101481144分别提出由铬铁矿制备铬酸钠(钾)的清洁方法，铬铁矿在MeOH-MeNO3-H2O (Me代表Na或K)介质中与氧化性气体反应，硝酸钠(钾)只作为催化介质，在反应中不被消耗；反应后得到碱液、铬酸钠(钾)及铁渣的混合反应产物。经混合反应产物的浸取，碱液与晶渣混合物(铬酸钠(钾)晶体与铁渣的混合物)的液固分离，铁渣与铬酸钠(钾)混合物的溶解，铁渣与铬酸钠(钾)溶液的液固分离，对铬酸钠(钾)溶液进行蒸发结晶，并对得到的铬酸 钠晶体淋洗与干燥后，最终得到合格的铬酸钠(钾)产品；结晶母液与碱液一起进行循环，用于分解铬铁矿。以上方法中铬转化率均大于99%，渣中含铬率小于0.5%。但该法向体系中引入NaNO3,使后续分离复杂化，且操作温度依然较高(200^400 0C )。CN101817561A提出一种铬铁矿加压浸出清洁生产铬酸钠的方法。该方法包括以下步骤1)铬铁矿在NaOH溶液中与氧化性气体进行加热氧化反应，反应后得到含Na2Cr04、NaOH及其它水溶性杂质的溶液以及富铁尾渣、铬酸钠晶体的固液混合物；2)稀释步骤I)得到的产物，使部分结晶的铬酸钠全部进入液相，得到含NaOH、Na2CrO4及水溶性杂质组份的溶液及富铁尾渣的固液混合料浆；3)将步骤2)得到的固液混合料浆进行固液分离，分别得到富铁尾渣和含NaOH、Na2CrO4及水溶性杂质组份的稀释溶液；4)向步骤3)得到的稀释液中加入氧化钙除杂，固液分离后得到除杂液和含钙废渣；5)将步骤4)得到的除杂溶液蒸发结晶，得到铬酸钠晶体与结晶母液，固液分离后铬酸钠晶体用饱和铬酸钠溶液淋洗，经干燥后即可得到合格的铬酸钠产品。该法反应体系成分简单，体系中未引入难分离相，有利于铬酸钠的高效分离。但该法需采用加压操作，对设备要求较高。因此，本领域需要开发一种成本较低，提取效率高，无污染、工艺条件温和，且能够实现铬共提的电化学分解铬铁矿的方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种氢氧化钾溶液中电化学分解铬铁矿提取铬的方法，所述方法的成本较低，提取效率高，无污染、工艺条件温和，且能够实现铬提取。本发明是通过如下技术方案实现的
一种氢氧化钾溶液中电化学分解铬铁矿提取铬的方法，所述方法为向含有铬铁矿、氢氧化钾及水的混合浆料中，通入氧化性气体，进行电化学氧化反应，反应后混合料浆经固液分离得到尾渣和含有铬碱的溶液。本发明选用电化学氧化反应，能够通过电化学直接或间接氧化作用，实现更低温和和反应介质喊浓度条件下络铁矿中络铁尖晶石的闻效氧化分解，实现络的闻效提取。优选地，本发明所述电化学氧化反应在电解槽中进行，优选在常压电解槽中进行，进一步优选所述电化学氧化反应在常压电解槽中搅拌进行。优选地，所述电解槽阳极电流密度控制在500A/m2以上，例如505A/m2、512A/m2、554A/m2、598A/m2、607A/m2、682A/m2、707A/m2、748A/m2、787A/m2、834A/m2、882A/m2、947A/m2、1052A/m2、1175A/m2、1232A/m2、1385A/m2、1445A/m2、1476A/m2 等，优选 500_1500A/m2。优选地，所述电化学氧化的时间彡4h，例如4. 2h、5. 4h、6. 9h、7. 8h、8. 4h、9. 5h、12h、13h、14h、15h、16h、17h 等，优选 4_15h，进一步优选 6_10h。优选地，所述电解槽的电极材质为铁基材料中的任意I种或至少2种的组合，优选自不锈钢、纯铁或铸铁中的任意I种或至少2种的组合；电极形态优选为板状或棒状。所述电解槽的阳极可以是不锈钢板、不锈钢棒、纯铁板、纯铁棒、铸铁板或铸铁棒中的任意I中；所述电解槽的阴极可以是不锈钢板、不锈钢棒、纯铁板、纯铁棒、铸铁板或铸铁棒中的任意I中。作为优选技术方案，本发明所述氢氧化钾溶液中电化学分解铬铁矿提取铬的方法包括如下步骤( I)制备含 有铬铁矿、氢氧化钾水溶液的原料浆料；(2)将步骤(I)得到的原料浆料置于电解槽中，通入氧化性气体，进行电化学氧化反应，制得反应衆料；(3)将步骤(2)得到的反应浆料固液分离，得到富铁尾渣和含铬、碱的溶液。在本发明中，步骤(I)所述铬铁矿可经过或未经过预处理，所述预处理的作用是提高铬铁矿的反应活性，所述预处理是本领域公知的技术。本发明所述预处理包括机械活化或焙烧活化中的任意I种；所述机械活化包括滚筒球磨、行星球磨或搅拌球磨中的任意I种。机械活化是固体原料在机械力作用下产生晶格畸变和局部破坏，形成各种缺陷，导致内能增大，反应活性增强的一种方法，包括破碎、粉末、球磨等，例如滚筒球磨、行星球磨或搅拌球磨等。机械活化方法是本领域公知的技术，本发明不做具体限定。优选地，步骤(I)所述原料浆料中，氢氧化钾与铬铁矿的质量比> 3:1，例如
3.2:1,3. 6:1,4. 3:1,4. 8:1,5. 1:1,5. 8:1,6. 3:1,6. 8:1,7. 2:1,7. 8:1,8. 4:1 等，优选3:1 8:1,进一步优选4:1 6:1。优选地，所述原料浆料中，氢氧化钾水溶液的质量浓度为50-75%，例如52%、56%、60%、63%、66%、69%、71%、73%、74% 等。优选地，步骤(I)所述原料浆料配制完成后，先进行预热，然后再进行步骤(2)。优选地，所述预热的温度优选为 150-200 V，例如 150。。、160 V、165 °C、175°C、180 V、190 V、200°C 等，进一步优选 150-180°C。在本发明中，步骤(2)所述氧化性气体选自空气、氧气、富氧空气或臭氧气体中的任意I种或至少2种的组合；优选氧气或空气。所述氧化性气体的组合可以是空气\臭氧气体、氧气\臭氧气体等。优选地，步骤(2)所述电解槽为常压电解槽。优选地，步骤(2)所述电化学氧化反应在搅拌条件下进行；搅拌速率优选为搅拌速率优选为 700-1000rpm,例如 700rpm、750rpm、850rpm、900rpm、950rpm、IOOOrpm 等；优选700-1000rpmo优选地，步骤(2)所述电解槽阳极电流密度控制在500A/m2以上，例如500A/m2、、550A/m2、600A/m2、650A/m2、700A/m2、750A/m2、800A/m2、900A/m2、1000A/m2、1200A/m2 等，优选500-1500A/m2。优选地，步骤(2 )所述电化学氧化的时间彡4h，例如4h、6h、8h、IOh、12h、14h、、16h等，优选6-10h。优选地，步骤(2)所述电解槽的电极材质为铁基材料中的任意I种或至少2种的组合，优选自不锈钢、纯铁或铸铁中的任意I种或至少2种的组合；电极形态优选为板状或棒状。优选地，步骤(2)所述电解槽的阳极为铁基阳极板或铁基阳极棒；优选铸铁板或铸铁棒；优选地，步骤(2)所述电解槽的阴极为铁基棒或碳基棒；优选不锈钢棒。在本发明中，步骤(3)所述反应浆料先用稀释剂进行稀释，得到稀释后的反应浆料，然后再进行固液分离。 优选地，所述反应浆料用稀释剂稀释后，其中的氢氧化钾的含量为100_500g/L，例如 105g/L、113g/L、128g/L、141g/L、170g/L、205g/L、247g/L、288g/L、320g/L、365g/L、406g/L、448g/L、475g/L、496g/L、498g/L 等。优选地，所述稀释剂为水或质量浓度在300g/L以下的氢氧化钾的水溶液，优选纯水。所述稀释剂典型但非限制性的实例有浓度为20g/L的氢氧化钾水溶液、8g/L的氢氧化钾水溶液。具体的稀释剂的选择，本领域技术任意可以根据实际情况进行选择。作为本发明的优选技术方案，所述一种氢氧化钾溶液中电化学分解铬铁矿提取铬的方法包括如下步骤( I)制备含有铬铁矿、氢氧化钾水溶液的原料浆料将铬铁矿与氢氧化钾水溶液混合加热制得混配得到原料浆料，并预热至150-200°C ；其中，氢氧化钾与铬铁矿质量比为3:1以上，氢氧化钾水溶液质量浓度为50-75% ；(2)电化学氧化反应将步骤(I)得到的原料浆料加入常压电解槽中，向溶液中通入氧化性气体，并施加机械搅拌，控制阳极电流密度500A/m2以上，进行电化学氧化反应至少4h,反应完毕得到反应楽料；其中，阳极为不锈钢板、不锈钢棒、铁板或铁棒中的任意I种，阴极为不锈钢棒或铁棒；(3)固液分离用稀释剂对步骤(2)所得反应浆料进行稀释，稀释至浆料中的氢氧化钾浓度为100-500g/L，得到含氢氧化钾、铬酸钾及水溶性杂质组分的溶液及富铁尾渣的固液混合浆料；然后在60-130°C条件下将所得到的固液混合浆料进行过滤分离，分别得到富铁尾渣及含铬碱溶液。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果(I)从反应体系看，体系中未引入新的物质(如氧化剂等)，后续分离容易；(2)本发明提供的铬铁矿电化学氧化反应，采用常压操作，反应温度为15(T200°C，与传统工艺相比，大大降低了反应温度，从而降低了能耗，有利于工业化推广；(3)该方法得到的尾渣中含铬量低，铬单次提取率均可达95%以上；(4)本发明不添加任何辅料，排渣量大大减少，且不会产生对人和环境有害的粉尘与废气。
图1是本发明一种实施方式所述氢氧化钾溶液中电化学分解铬铁矿提取铬的方法的工艺流程图。
具体实施方式
作为本发明的一种实施方式，本发明所述一种氢氧化钾溶液中电化学分解铬铁矿提取铬的方法，包括如下步骤( I)配料预热将筛分为-200目的铬铁矿与氢氧化钾水溶液混合加热制得原料浆料，并预热至150-200°C，其中氢氧化钾与铬铁矿的质量比> 3:1，氢氧化钾水溶液质量浓度为 50-75% ；(2)电解将步骤(I)得到的原料浆料加入常压电解槽中，向溶液中通入氧化性气体并施加机械搅拌，控制气体流量为0. 7-1. 4L/min，搅拌速率为700-1000rpm，以不锈钢板为阳极，以不锈钢棒为阴极，控制阳极电流密度> 500A/m2,电解4h以上，反应完毕得反应浆料；(3)稀释用稀释剂对步骤(2)所得反应浆料进行稀释，稀释至料浆中的氢氧化钾浓度为100-500g/L左右，得到含氢氧化钾、铬酸钾及水溶性杂质组分的溶液及富铁尾渣的固液混合料浆；(4)固液分离在60_130°C条件下将步骤(3)得到的混合料浆进行过滤分离，分别得到富铁尾渣及含铬碱溶液，将尾渣洗涤、干燥后利用ICP测定其中铬含量，计算得铬溶出率。图1是本实施方式所述一种氢氧化钾溶液中电化学分解铬铁矿提取铬的方法的工艺流程图。为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。实施例1一种氢氧化钾溶液中电化学分解铬铁矿提取铬的方法，包括如下步骤(I)配料预热将筛分为-200目的铬铁矿与氢氧化钾水溶液混合加热制得混配料浆，并预热至150°C，其中氢氧化钾与铬铁矿质量比为6:1，氢氧化钾水溶液质量浓度为70%，即称取铬铁矿35g，K0H247. OOg (含15%水分)，纯水52. 95g ；(2)电解将步骤(I)得到的原料浆料加入常压电解槽中，向溶液中通入氧气并施加机械搅拌，控制气体流量为1. OL/min，搅拌速率为850rpm，以铁板为阳极，以不锈钢棒为阴极，控制阳极电流密度1000A/m2，电解6h ；(3)稀释用纯水对步骤(2)所得反应浆料进行稀释，稀释至料浆氢氧化钾浓度为300g/L左右，得到含氢氧化钾、铬酸钾及水溶性杂质组分的溶液及富铁尾渣的固液混合料浆；(4)固液分离在90°C条件下将步骤(3)得到的混合料浆进行过滤分离，分别得到富铁尾渣及含铬碱溶液，将尾渣洗涤、干燥后利用ICP测定其中铬含量，计算得铬溶出率分别为 95. 10%。实施例2一种氢氧化钾溶液中电化学分解铬铁矿提取铬的方法，包括如下步骤(I)配料预热将筛分为-200目的铬铁矿与氢氧化钾水溶液混合加热制得混配料浆，并预热至180°C，其中氢氧化钾与铬铁矿质量比为6:1，氢氧化钾水溶液质量浓度为70%，即称取铬铁矿35g，K0H247. 06g (含15%水分)，纯水52. 95g ；(2)电解将步骤(I)得到的原料浆料加入常压电解槽中，向溶液中通入氧化性气体并施加机械搅拌，控制气体流量为1. OL/min，搅拌速率为800rpm，以铁板为阳极，以不锈钢棒为阴极，控制阳极电流密度1200A/m2，电解8h ；(3)稀释用纯水对步骤(2)所得反应浆料进行稀释，稀释至料浆氢氧化钾浓度为300g/L左右，得到含氢氧化钾、铬酸钾及水溶性杂质组分的溶液及富铁尾渣的固液混合料浆；
(4)固液分离在90°C条件下将步骤(3)得到的混合料浆进行过滤分离，分别得到富铁尾渣及含铬碱溶液，将尾渣洗涤、干燥后利用ICP测定其中铬含量，计算得铬溶出率分别为98. 7%。实施例3—种氢氧化钾溶液中电化学分解铬铁矿提取铬的方法，包括如下步骤(I)配料预热将筛分为-200目的铬铁矿与氢氧化钾水溶液混合加热制得混配料浆，并预热至150°C，其中氢氧化钾与铬铁矿质量比为4:1，氢氧化钾水溶液质量浓度为60%，即称取铬铁矿 40g, K0H188. 24g (含 15% 水)，纯水 78. 43g ；(2)电解将步骤(I)得到的原料浆料加入常压电解槽中，向溶液中通入氧化性气体并施加机械搅拌，控制气体流量为1. OL/min，搅拌速率为900rpm，以不锈钢板为阳极，以铁棒为阴极，控制阳极电流密度1300A/m2，电解12h ；(3)稀释用纯水对步骤(2)所得反应浆料进行稀释，稀释至料浆氢氧化钾浓度为300g/L，得到含氢氧化钾、铬酸钾及水溶性杂质组分的溶液及富铁尾渣的固液混合料浆；(4)固液分离在90°C条件下将步骤(3)得到的混合料浆进行过滤分离，分别得到富铁尾渣及含铬碱溶液，将尾渣洗涤、干燥后利用ICP测定其中铬含量，计算得铬溶出率分别为95. 7%。实施例4一种氢氧化钾溶液中电化学分解铬铁矿提取铬的方法，包括如下步骤(I)配料预热将筛分为-200目的铬铁矿与氢氧化钾水溶液混合加热制得混配料浆，并预热至150°C，其中氢氧化钾与铬铁矿质量比为5:1，氢氧化钾水溶液质量浓度为60%，即称取铬铁矿30g, K0H176. 5g (含15%水分)，纯水73. 5g ；
(2)电解将步骤(I)得到的原料浆料加入常压电解槽中，向溶液中通入氧化性气体并施加机械搅拌，控制气体流量为1. OL/min，搅拌速率为950rpm，以不锈钢板为阳极，以不锈钢棒为阴极，控制阳极电流密度1200A/m2，电解8h ；(3)稀释用纯水对步骤(2)所得反应浆料进行稀释，稀释至料浆氢氧化钾浓度为250g/L左右，得到含氢氧化钾、铬酸钾及水溶性杂质组分的溶液及富铁尾渣的固液混合料浆；(4)固液分离在80°C条件下将步骤(3)得到的混合料浆进行过滤分离，分别得到富铁尾渣及含铬碱溶液，将尾渣洗涤、干燥后利用ICP测定其中铬含量，计算得铬溶出率分别为97. 6%。实施例5一种氢氧化钾溶液中电化学分解铬铁矿提取铬的方法，包括如下步骤(I)配料预热将筛分为-200目的铬铁矿与氢氧化钾水溶液混合加热制得混配料浆，并预热至180°C，其中氢氧化钾与铬铁矿质量比为5:1，氢氧化钾水溶液质量浓度为60%，即称取铬铁矿30g, K0H176. 5g (含15%水分)，纯水73. 5g ；(2)电解将步骤(I)得到的原料浆料加入常压电解槽中，向溶液中通入氧化性气体并施加机械搅拌，控制气体流量为1. 2L/min，搅拌速率为950rpm，以不锈钢板为阳极，以不锈钢棒为阴极，控制阳极电流密度1200A/m2，电解6h ；(3)稀释用纯水对步骤(2)所得反应浆料进行稀释，稀释至料浆氢氧化钾浓度为200g/L左右，得到含氢氧化钾、铬酸钾及水溶性杂质组分的溶液及富铁尾渣的固液混合料浆； (4)固液分离在90°C条件下将步骤(3)得到的混合料浆进行过滤分离，分别得到富铁尾渣及含铬碱溶液，将尾渣洗涤、干燥后利用ICP测定其中铬含量，计算得铬溶出率分别为99. 3%。实施例6一种氢氧化钾溶液中电化学分解铬铁矿提取铬的方法，包括如下步骤(I)配料预热将筛分为-200目的铬铁矿与氢氧化钾水溶液混合加热制得混配料浆，并预热至150°C，其中氢氧化钾与铬铁矿质量比为6:1，氢氧化钾水溶液质量浓度为60%，即称取铬铁矿25g，K0H176. 5g (含15%水分)，纯水73. 5g ；(2)电解将步骤(I)中预热至180°C的混合料浆加入常压电解槽中，向溶液中通入氧化性气体并施加机械搅拌，控制气体流量为1. OL/min，搅拌速率为900rpm，以不锈钢板为阳极，以不锈钢棒为阴极，控制阳极电流密度1000A/m2，电解6h ；(3)稀释用纯水对步骤(2)所得反应浆料进行稀释，稀释至料浆氢氧化钾浓度为200g/L左右，得到含氢氧化钾、铬酸钾及水溶性杂质组分的溶液及富铁尾渣的固液混合料浆；(4)固液分离在80°C条件下将步骤(3)得到的混合料浆进行过滤分离，分别得到富铁尾渣及含铬碱溶液，将尾渣洗涤、干燥后利用ICP测定其中铬含量，计算得铬溶出率分别为95. 6%。实施例1一种氢氧化钾溶液中电化学分解铬铁矿提取铬的方法，包括如下步骤
(I)配料预热将筛分为-200目的铬铁矿与氢氧化钾水溶液混合加热制得原料浆料，并预热至150°C，其中氢氧化钾与铬铁矿的质量比为3:1，氢氧化钾水溶液质量浓度为50% ;即称取铬铁矿35g，K0H123. 53g (含15%水分)，纯水86. 47g ；(2)电解将步骤(I)得到的原料浆料加入常压电解槽中，向溶液中通入氧化性气体并施加机械搅拌，控制气体流量为0. 7L/min，搅拌速率为700rpm，以不锈钢板为阳极，以不锈钢棒为阴极，控制阳极电流密度500A/m2，电解22h以上，反应完毕得反应浆料；(3)稀释用浓度为300g/L的氢氧化钾水溶液对步骤(2)所得反应浆料进行稀释，稀释至料浆中的氢氧化钾浓度为500g/L左右，得到含氢氧化钾、铬酸钾及水溶性杂质组分的溶液及富铁尾渣的固液混合料浆；(4)固液分离在80°C条件下将步骤(3)得到的混合料浆进行过滤分离，分别得到富铁尾渣及含铬碱溶液，将尾渣洗涤、干燥后利用ICP测定其中铬含量，计算得铬溶出率为95. 6%。实施例8一种氢氧化钾溶液中电化学分解铬铁矿提取铬的方法，包括如下步骤(I)配料预热将筛分为-200目的铬铁矿与氢氧化钾水溶液混合加热制得原料浆料，并预热至170°C，其中氢氧化钾与铬铁矿的质量比为8:1，氢氧化钾水溶液质量浓度为75% ;即称取铬铁矿35g，K0H329. 41g (含15%水分)，纯水43. 92g ；(2)电解将步骤(I)得到的原料浆料加入常压电解槽中，向溶液中通入氧化性气体并施加机械搅拌，控制气体流量为1. 4L/min，搅拌速率为lOOOrpm，以不锈钢板为阳极，以不锈钢棒为阴极，控制阳极电流密度1700A/m2，电解4h以上，反应完毕得反应浆料；
(3)稀释用浓度为40g/L的氢氧化钾水溶液对步骤(2)所得反应浆料进行稀释，稀释至料浆中氢氧化钾的浓度为100g/L左右，得到含氢氧化钾、铬酸钾及水溶性杂质组分的溶液及富铁尾渣的固液混合料浆；(4)固液分离在60°C条件下将步骤(3)得到的混合料浆进行过滤分离，分别得到富铁尾渣及含铬碱溶液，将尾渣洗涤、干燥后利用ICP测定其中铬含量，计算得铬溶出率分别为96. 4%。申请人:声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
权利要求
1.一种氢氧化钾溶液中电化学分解铬铁矿提取铬的方法，其特征在于，所述方法为向含有铬铁矿、氢氧化钾及水的混合浆料中，通入氧化性气体，进行电化学氧化反应，反应后混合料浆经固液分离得到尾渣和含铬碱溶液。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电化学氧化反应在电解槽中进行，优选在常压电解槽中进行，进一步优选所述电化学氧化反应在常压电解槽中搅拌进行； 优选地，所述电解槽阳极电流密度控制在500A/m2以上，优选500-1500A/m2 ； 优选地，所述电化学氧化的时间> 4h,优选4-15h,进一步优选6-10h ； 优选地，所述电解槽的阳极材质为铁基材料中的任意I种或至少2种的组合，优选自不锈钢、纯铁或铸铁中的任意I种或至少2种的组合；电极形态优选为板状或棒状； 优选地，所述电解槽的阴极材质为金属材料和/或碳材料，电极形态优选为棒状。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤 (O制备含有铬铁矿、氢氧化钾水溶液的原料浆料； (2)将步骤(I)得到的原料浆料置于电解槽中，通入氧化性气体，进行电化学氧化反应，制得反应衆料； (3)将步骤(2)得到的反应浆料固液分离，得到富铁尾渣和含铬、碱的溶液。
4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，步骤(I)所述铬铁矿经过预处理，所述预处理包括机械活化或焙烧活化中的任意I种；所述机械活化包括滚筒球磨、行星球磨或搅拌球磨中的任意I种； 优选地，步骤(I)所述原料浆料中，氢氧化钾与铬铁矿的质量比> 3:1，优选3: f 8:1，进一步优选4:1 6:1 ； 优选地，所述原料浆料中，氢氧化钾水溶液的质量浓度为50-75%。
5.如权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，步骤(I)所述原料浆料配制完成后，先进行预热，然后再进行步骤(2)； 优选地，所述预热的温度优选> 150°C，进一步优选150-200°C。
6.如权利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述氧化性气体选自空气、氧气、富氧空气或臭氧气体中的任意I种或至少2种的组合；优选氧气或空气。
7.如权利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述电解槽为常压电解槽； 优选地，步骤(2)所述电化学氧化反应在搅拌条件下进行；搅拌速率优选为·700-1000rpm,优选 800_950rpm ； 优选地，步骤(2)所述电解槽阳极电流密度控制在500A/m2以上，优选500-1500A/m2 ； 优选地，步骤(2)所述电化学氧化的时间> 4h,优选4-15h,进一步优选6_10h。
8.如权利要求1-7之一所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述电解槽的阳极材质为铁基材料中的任意I种或至少2种的组合，优选自不锈钢、纯铁或铸铁中的任意I种或至少2种的组合；电极形态优选为板状或棒状； 优选地，步骤(2)所述电解槽的阳极为铁基阳极板或铁基阳极棒；优选铸铁板或铸铁棒; 优选地，步骤(2)所述电解槽的阴极铁基棒；优选不锈钢棒。
9.如权利要求1-8之一所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述反应浆料先用稀释剂进行稀释，得到稀释后的反应浆料，然后再进行固液分离；优选地，所述反应浆料用稀释剂稀释后，其中的氢氧化钾的含量为100-500g/L ； 优选地，所述稀释剂为水或质量浓度在300g/L以下的氢氧化钾的水溶液，优选纯水。
10.如权利要求1-9之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤 (O制备含有铬铁矿、氢氧化钾水溶液的原料浆料将铬铁矿与氢氧化钾水溶液混合，混配得到原料浆料，并预热至150-200°c ； 其中，氢氧化钾与铬铁矿质量比为3:1以上，氢氧化钾水溶液质量浓度为50-75% ； (2)电化学氧化反应将步骤(I)得到的原料浆料加入常压电解槽中，向溶液中通入氧化性气体，并施加机械搅拌，控制阳极电流密度500A/m2以上，进行电化学氧化反应至少4h，反应完毕得到反应衆料； 其中，阳极为不锈钢板、不锈钢棒、铁板或铁棒中的任意I种，阴极为不锈钢棒或铁棒； (3)固液分离用稀释剂对步骤(2)所得反应浆料进行稀释，稀释至浆料中的氢氧化钾浓度为100-500g/L，得到含氢氧化钾、铬酸钾及水溶性杂质组分的溶液及富铁尾渣的固液混合浆料；然后在60-130°C条件下将所得到的固液混合浆料进行过滤分离，分别得到富铁尾渣及含铬碱溶液。
全文摘要
本发明涉及一种氢氧化钾溶液中电化学分解铬铁矿提取铬的方法，所述方法为向含有铬铁矿、氢氧化钾及水的混合浆料中，通入氧化性气体，进行电化学氧化反应，反应后混合料浆经固液分离得到尾渣和含铬碱的溶液。所述方法成本低，提取效率高，无污染、工艺条件温和，铬提取率可达95%以上。
文档编号C22B34/32GK103060838SQ201210592788
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月29日 优先权日2012年12月29日
发明者郑诗礼, 杜浩, 王中行, 王少娜, 张懿 申请人:中国科学院过程工程研究所