本发明涉及有色金属湿法冶金领域，特别涉及一种硫酸水溶液中高效分离铬、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、印染甚至国防科技及某些尖端技术领域必不可少的原料。就金属铬而言，我国铬矿储量仅占世界的0.1%，铬对外依存度高，资源缺口很大。资源循环是弥补铬资源紧缺的有效途径和必然选择。由含铬二次资源（如电镀污泥等）采用酸浸的湿法冶金方法回收铬时，经常面临铬、铁分离难题。铬、铁性质相似，难以分离，而工业铬产品对铁含量有严格要求，如工业碱式硫酸铬产品含铁量应小于0.1%。
为实现硫酸水溶液中铬、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“选择性络合-优先水解沉淀铁”的方法分离硫酸水溶液中的铬、铁。采用络合剂与含铬、铁的混合溶液进行络合反应，控制反应温度、时间和pH值等条件以选择性地络合铁，防止铁在后续沉淀环节快速大量水解沉淀并夹带铬而致铬明显损失。在选择性络合铁之后，采用碱性物质调整溶液pH值，使铁优先于铬发生水解沉淀，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。
技术实现要素：
本发明可以用于硫酸水溶液中铬、铁分离，为铬、铁分离提供了一种新的方法。本发明通过在络合阶段选择性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，又能优先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、铁的硫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、丙酸、酒石酸的至少一种。
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、铁的硫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中所述络合剂的加入量按溶液中铁的物质的量1～4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、铁的硫酸混合溶液，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，实现铁离子的选择性络合，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。
本方法用络合剂选择性络合铁，改变溶液中铁离子赋存形态，通过铁优先水解沉淀，实现与铬的分离。铬在精制沉淀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，本发明提供了一种选择性络合-优先水解沉淀铁的分离方法，具体步骤如下。
A、将含铬、铁的硫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、丙酸、酒石酸的至少一种。
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30～60min，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，所述的络合剂加入量为溶液中铁离子的物质的量的1～4倍。
优选步骤A中含铬、铁的硫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，优选含铬、铁的硫酸混合溶液为含铬二次资源（如电镀污泥等）采用硫酸浸出得到的酸浸液。
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1.8倍计，加入到250mL含铬、铁的硫酸混合溶液中，溶液中[Cr3+]=1g/L，[Fe3+]=1g/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，向溶液中加入氧化镁调节溶液pH值至2.5，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+]＝0.93g/L，[Fe3+]=0.06g/L，铁的沉淀率达到94.1%，铬的损失率8.9%。
实施例2
甲酸的量按铁的物质的量3.8倍计，加入到250mL含铬、铁的硫酸混合溶液中，溶液中[Cr3+]=6g/L，[Fe3+]=10g/L。络合反应过程中用硫酸调整溶液pH并保持pH=1.7，80°C保温10h后，向溶液中加入氢氧化镁调节溶液pH值至2.2，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+]＝5.53g/L，[Fe3+]=0.22g/L，铁的沉淀率达到97.8%，铬的损失率9.7%。
实施例3
乙酸钠的量按铁的物质的量1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+]＝1.75g/L，[Fe3+]=0.18g/L，铁的沉淀率达到94%，铬的损失率9.8%。
实施例4
乙酸的量按铁的物质的量3倍计，加入到250mL含铬、铁的硫酸混合溶液中，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=0.5，90°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+]＝1.79g/L，[Fe3+]=0.15g/L，铁的沉淀率达到95%，铬的损失率7.58%。
实施例5
丙酸的量按铁的物质的量4倍计，加入到250mL含铬、铁的硫酸混合溶液中，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=1.7，70°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+]＝1.75g/L，[Fe3+]=0.11g/L，铁的沉淀率达到96.33%，铬的损失率9.79%。
实施例6
酒石酸的量按铁的物质的量3.5倍计，加入到250mL含铬、铁的硫酸混合溶液中，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=2，90°C保温4h后，向溶液中加入氧化镁调节溶液pH值至3，在80°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+]＝1.8g/L，[Fe3+]=0.14g/L，铁的沉淀率达到95.3%，铬的损失率7.2%。