处理含铬碱性水溶液的方法
【专利摘要】本发明公开了一种处理含铬碱性水溶液的方法，其方法步骤为：（1）将含铬碱性水溶液与钡沉淀剂按摩尔比Cr/Ba=0.8～2进行混合反应，然后液固分离，得到含有铬酸钡的沉淀和含氢氧化钠溶液；（2）所述铬酸钡沉淀按摩尔比Ba/Pb=1:1～2加入Pb(NO3)2溶液进行反应，经液固分离得到铬酸铅沉淀和含硝酸钡溶液；（3）所述含硝酸钡溶液经蒸发、高温煅烧得到BaO。本处理方法操作简单，不需要调节溶液的酸碱度，可回收碱性溶液中的碱，可有效处理含铬碱性溶液，尤其是高碱条件下的含铬溶液；具有生产成本低、经济效益好的特点。
【专利说明】处理含铬碱性水溶液的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种含铬溶液的处理方法，尤其是一种处理铬盐工程中或者铬化工行业中含铬碱性水溶液的方法。
【背景技术】
[0002]钒钛磁铁矿中冶炼流程中，在提钒炼钢过程中，铬随着钒一起被氧化进入钒渣，钒渣经钠化焙烧水浸得到含有钒酸钠和铬酸钠的水溶液，目前主要是采用铵沉钒工艺回收钒，但是该工艺存在着氨氮废水无法处理的弊端，成为钒钛磁铁矿领域钒化工的一个瓶颈。而钙法沉钒工艺被认为清洁的生产工艺，其工艺是向钒溶液中加入Ca(OH)2或CaO得到钒酸钙的沉淀，经固液分离得到钒酸钙；上清液返回浸出工序，而上清液中含有大量的Cr(VI),在循环浸出过程中逐渐富集。
[0003]中国科学院过程工程研究所开拓了亚熔盐法液相氧化-反应/分离钒的清洁生产工艺，该工艺是通过高碱全湿法冶金体系，达到钒的高效溶出。在溶出过程中，铬会随钒的溶出而部分溶出。在该工艺中，中间体钒酸钠的晶体转化和碱液的循环利用是该工艺是否顺利进行的关键环节，而在这两个工艺中，都存在高碱度的含铬溶液处理问题。
[0004]另外，在铬盐工程中或者铬化工行业中，也产生大量的碱性或者高碱性废水，而无法得到有效的处理。
[0005]目前含铬废水处理主要有:(1)还原沉淀法:还原沉淀法是目前应用较为广泛的含铬废水处理方法；基本原理是在酸性条件下向废水中加入还原剂，将Cr6+还原成Cr3+，然后再加入石灰或氢氧化钠，使其在碱性条件下生成氢氧化铬沉淀，从而去除铬离子。(2)电解还原法:电解还原法是铁阳极在直流电作用下，不断溶解产生亚铁离子，在酸性条件下，将Cr6+还原为Cr3+。(3)离子交换法:离子交换法是借助于离子交换剂上的离子和水中的离子进行交换反应除去水中有害离子；目前在水处理中广泛使用的是离子交换树脂，先对含铬废水先调PH值，沉淀一部分Cr3+后再行处理；将废水通过H型阳离子交换树脂层，使废水中的阳离子交换成H+而变成相应的酸，然后再通过OH型阴离子交换成0H_，与留下的H+结合生成水；吸附饱和后的离子交换树脂，用NaOH进行再生。上述三种方法处理含铬废水全部是在酸性条件下，而对碱性含铬水溶液如采用该方法显然不妥，存在着酸耗高，溶液中的碱无法回收等问题。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是提供一种无需调节酸碱度、可回收碱液的处理含铬碱性水溶液的方法。 [0007]为解决上述技术问题，本发明所采取的方法步骤为:(I)将含铬碱性水溶液与钡沉淀剂按摩尔比Cr/Ba=0.8~2进行混合反应，然后液固分离，得到含有铬酸钡的沉淀和含氢氧化钠碱溶液；
(2)所述铬酸钡沉淀按摩尔比Ba/Pb=l:1~2加入Pb (NO3)2溶液进行反应,经液固分离得到铬酸铅沉淀和含硝酸钡溶液；
(3)所述含硝酸钡溶液经蒸发、高温煅烧得到BaO。
[0008]本发明所述步骤(1)中的反应温度为20~100°C。
[0009]本发明所述步骤(1)中的钡沉淀剂为BaO、Ba (OH) 2、BaCl2中的一种或几种。
[0010]本发明所述步骤(3)得到的BaO返回步骤(1)中作为钡沉淀剂循环使用。
[0011]本发明所述步骤(1)得到的含氢氧化钠溶液可直接进行回收、直接用于水热碱法湿法冶金工艺或者直接用于烟气脱硫配料使用。
[0012]本发明所述步骤(1)中含铬碱性水溶液的碱度低于100g/L(Na0H)时，含氢氧化钠碱溶液中加入CaSO4W沉淀溶液中剩余的钡，得到的硫酸钡沉淀与步骤(3)中的硝酸钡一起煅烧。
[0013]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明方法操作简单，不需要调节溶液的酸碱度，可回收碱性溶液中的碱，可有效处理含铬碱性溶液，尤其是高碱条件下的含铬溶液；具有生产成本低、经济效益好的特点。
[0014]本发明可实现钡盐的循环利用，避免二次污染，具有环境效益好的特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0016]图1是本发明的流程结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]下述各个实施例中，选用的含铬碱性水溶液为:(I)钒渣钠化焙烧工艺，经浸出-钙化沉钒-浸出循环富集的上清液，其含Na0H=50~200g/L、Cr6+=0.5~2g/L，以下称为1#含铬碱性水溶液；(2)亚熔盐过程产生的钒酸钠晶体，采用钙盐沉淀将浸出液中的V与Me (Na/K)相分尚，分尚后上清液，含NaOH=IOO~200g/L、Cr6+=I~3g/L,以下称为2#含铬碱性水溶液。
[0018]实施例1:图1所示，本处理含铬碱性水溶液的方法采用下述处理步骤。
[0019](I)按摩尔比Cr/Ba=0.8称取固体Ba(OH)2 0.4g加入到IOOmL的1#含铬碱性水溶液(碱性含铬溶液)中，其含铬6+=lg/L、Na0H=100g/L，开通搅拌，反应温度20°C，反应时间30mino
[0020](2)反应终点，抽滤过滤，得到铬酸钡沉淀和含氢氧化钠溶液；采用化学和仪器分析液相铬的含量为8mg/L。
[0021](3)铬酸钡沉淀按摩尔比Ba/Pb=l加入Pb(NO3)2溶液进行反应,经液固分离得到铬酸铅沉淀和含硝酸钡溶液；
(4)含硝酸钡溶液经蒸发，在650°C焙烧得到氧化钡；BaO返回步骤(1)中作为钡沉淀剂循环使用。
[0022]实施例2:本处理含铬碱性水溶液的方法采用下述处理步骤。
[0023](I)按摩尔比Cr/Ba=I称取固体Ba(OH)2 0.6g加入到lOOmLl#含铬碱性水溶液中，其含铬6+=lg/L、Na0H=100g/L，开通搅拌，反应温度50°C，反应时间30min。
[0024](2)反应终点，抽滤过滤，得到铬酸钡沉淀和含氢氧化钠溶液；采用化学和仪器分析分析液相铬的含量为5mg/L。
[0025](3)铬酸钡沉淀按摩尔比Ba/Pb=l.5加入Pb (NO3)2溶液进行反应,经液固分离得到铬酸铅沉淀和含硝酸钡溶液；
(4)含硝酸钡溶液经蒸发，在650°C焙烧得到氧化钡。
[0026]实施例3:本处理含铬碱性水溶液的方法采用下述处理步骤。
[0027](1)按摩尔比Cr/Ba=L 5称取固体BaCl2加入到IOOmL 2#含铬碱性水溶液中，其含铬6+=2g/L、Na0H=200g/L,开通搅拌，反应温度100°C，反应时间30min。
[0028](2)反应终点，抽滤过滤，得到铬酸钡沉淀和含氢氧化钠溶液；采用化学和仪器分析液相铬的含量为8mg/L ;含氢氧化钠溶液可直接进行回收、直接用于水热碱法湿法冶金工艺或者直接用于烟气脱硫配料使用。
[0029](3)铬酸钡沉淀按摩尔比Ba/Pb=l.2加入Pb (NO3)2溶液进行反应,经液固分离得到铬酸铅沉淀和含硝酸钡溶液；
(4)含硝酸钡溶液经蒸发，在650°C焙烧得到氧化钡。
[0030]实施例4:本处理含铬碱性水溶液的方法采用下述处理步骤。
[0031](1)按摩尔比Cr/Ba=2称取固体BaO加入到IOOmL的2#含铬碱性水溶液中，其含铬6+=2g/L、Na0H=200g/L,开通搅拌，反应温度75°C。
[0032](2)反应终点，抽滤过滤，得到铬酸钡沉淀和含氢氧化钠溶液；采用化学和仪器分析液相铬的含量为8mg/L。
[0033](3)铬酸钡沉淀按摩尔比Ba/Pb=l.5加入Pb (NO3)2溶液进行反应,经液固分离得到铬酸铅沉淀和含硝酸钡溶液；
(4)含硝酸钡溶液经蒸发，在650°C焙烧得到氧化钡。
[0034]实施例5:本处理含铬碱性水溶液的方法采用下述处理步骤。
[0035](1)将1#含铬碱性水溶液稀释至含有Na0H=50g/L，按摩尔比Cr/Ba=I称取固体Ba (OH) 2 0.6g加入到IOOmL的1#含铬碱性水溶液中，其含铬6+=lg/L，Na0H=100g/L,开通搅拌，反应温度25°C，反应时间30min。
[0036](2)反应终点，抽滤过滤，得到铬酸钡沉淀和含有碱的溶液；采用化学和仪器分析液相铬的含量为4mg/L，含钡0.015g/L。
[0037](3)向该溶液中按Ba/Ca摩尔比=1加入硫酸钙,搅拌IOmin,经抽滤过滤,得到硫
酸钡沉淀。
[0038](4)铬酸钡沉淀按摩尔比Ba/Pb=2加入Pb (NO3) 2溶液进行反应,经液固分离得到铬酸铅沉淀和含硝酸钡溶液；
(5)含硝酸钡溶液经蒸发，与硫酸钡沉淀在650°C—起焙烧得到氧化钡。
【权利要求】
1.一种处理含铬碱性水溶液的方法，其特征在于，其方法步骤为:(1)将含铬碱性水溶液与钡沉淀剂按摩尔比Cr/Ba=0.8~2进行混合反应，然后液固分离，得到含有铬酸钡的沉淀和含氢氧化钠溶液； (2)所述铬酸钡沉淀按摩尔比Ba/Pb=l:1~2加入Pb (NO3)2溶液进行反应,经液固分离得到铬酸铅沉淀和含硝酸钡溶液； (3)所述含硝酸钡溶液经蒸发、高温煅烧得到BaO。
2.根据权利要求1所述的处理含铬碱性水溶液的方法，其特征在于:所述步骤(1)中的反应温度为20~100°C。
3.根据权利要求1所述的处理含铬碱性水溶液的方法，其特征在于:所述步骤(1)中钡沉淀剂为BaO、Ba (OH) 2、BaCl2中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的处理含铬碱性水溶液的方法，其特征在于:所述步骤(3)得到的BaO返回步骤(1)中作为钡沉淀剂循环使用。
5.根据权利要求1所述的处理含铬碱性水溶液的方法，其特征在于:所述步骤(1)得到的含氢氧化钠溶液可直接进行回收、直接用于水热碱法湿法冶金工艺或者直接用于烟气脱硫配料使用。
6.根据权利要求1一 5任意一项所述的处理含铬碱性水溶液的方法，其特征在于:所述步骤(1)中含铬碱性水溶液的碱度低于100g/L(NaOH)时，含氢氧化钠碱溶液中加入CaSO4以沉淀溶液中剩余的 钡，得到的硫酸钡沉淀与步骤(3)中的硝酸钡一起煅烧。
【文档编号】C02F9/04GK103880214SQ201410110498
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月24日 优先权日:2014年3月24日
【发明者】高明磊, 陈东辉, 石立新, 李兰杰, 周冰晶 申请人:河北钢铁股份有限公司承德分公司