专利名称：一种从含钒、铬的溶液中选择性分离和提取钒与铬的方法
技术领域：
本发明涉及一种有效提取钒、铬的方法，具体涉及一种从含钒、铬的溶液中选择性分离和提取钒、铬的方法，属于钒的湿法冶金领域。
技术背景
现代化工业技术中，钒和铬是重要的有价金属元素，均被广泛应用于冶金工业及化学工业。现有以钒钛磁铁矿为原料的高炉冶炼_转炉吹炼_钒渣钠化焙烧_水浸提钒工序中，由于铬与钒的性质相似，钒钛磁铁矿中的钒、铬在高炉冶炼中均被还原进铁水，在转炉氧化冶炼中，铬随钒一起被氧化进入钒渣中。在后期的焙烧浸出过程中，部分铬随钒一起被浸出，形成含钒、铬的混合溶液。铬混在含钒浸出液中影响沉钒过程的沉钒率和钒产品的纯度。此外，含高价态钒和铬的溶液毒性大，严重危害环境。因此，有效选择性分离和回收钒与铬是钒湿法冶金过程的关键。
目前处理含钒、铬溶液的方法有溶剂萃取分离法、离子交换吸附分离法及选择性沉淀分离法。公开号为CN1121962A的专利研究了用伯胺复合胺作萃取剂对含钒、铬溶液进行逆流式接触以选择性萃取钒从而实现钒、铬分离的方法，该方法用碱液将钒反萃到水相， 含钒液按铵盐沉钒法提钒，萃余液按还原_中和法提铬。该方法的缺点是，萃取剂的容量有限，难以得到高浓度的钒，且处理工艺冗长，操作复杂。公开号为CN102337411的专利研究了用离子交换树脂从高铬低钒沉钒废水中回收钒和铬的方法。高价态的钒和铬一起被树脂吸附并洗脱，通过铵盐沉钒法实现洗脱液中钒、铬分离，沉钒后溶液用还原_中和-沉淀法提取铬。该方法以离子交换树脂法提纯-沉淀分离法提取钒和铬，缺点是不能实现钒、铬的高度分离及获得高纯度钒和铬制品，且操作复杂。对于提取钒、铬后的二次含钒、铬废液，工业上常用还原剂将其还原并沉淀获取钒铬渣，钒铬渣再经焙烧，以选择性氧化继而选择性浸出以实现钒、铬分离，该方法的缺点是钒铬渣的的后续处理量大，而且选择性浸出时所需的硫酸用量很大，使得该方法的成本高，且环境污染严重
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种成本较低、操作较简单的从含钒、铬溶液中有效分离并提取钒与铬的方法，该方法能够获得高纯度的钒和铬制品， 实现了资源的高效回收利用且环境友好。
本发明的技术方案是这样实现的一种从含钒、铬的溶液中选择性分离和提取钒与铬的方法，它包括以下步骤，(I)调节待处理含钒、铬溶液PH至I. 5^4. 5，依据废液中V(V)摩尔浓度与3倍Cr (VI) 的摩尔浓度之和按化学计量数加入O. 6^0. 8倍的NaHSO3,在55飞5°C下加热搅拌3 4h，使含钒、铬溶液中的V(V)和Cr(VI)分别还原为V(IV)与Cr(III)；3(2)调节第(I)步所得溶液的pH值为3. 0 5· 5，然后按H202/V摩尔比为20 30的比例加入30wt%H202，在35 45°C下搅拌6 8h，以选择性地将V(IV)氧化成V(V)，然后在90 99°C 下加热使H2O2分解，直至溶液不再产生气泡，且用淀粉碘化钾试纸检验不变蓝；(3)将第(2)步所得溶液pH调至2. 5^5. 5，加入以大孔弱碱性阴离子交换树脂装柱的交换柱内，由该交换柱选择性吸附含钒阴离子，将贯穿前的流出液收集以备用；(4)用O.8^4. O倍树脂体积的洗涤剂将残留在离子交换柱内的铬洗涤下来，并将得到的洗涤液加入贯穿前的流出液形成铬溶液以提铬；(5)用Γ8倍树脂体积的2 5%Na0H(质量浓度)溶液洗脱负载钒的树脂，得到含钒的洗脱液；(6)第(5)步的洗脱液采用碱性铵盐沉淀法制得偏钒酸铵，然后在55(T600°C下煅烧得到V2O5产品；(7)调节第(4)步所得的铬溶液pH至8.(Γ8. 8，铬以水合物沉淀Cr (OH) 3.ηΗ20的形式析出，在1000 1150°C下煅烧(时间3h)即得到Cr2O3粉末。
第(3)步交换柱选择性吸附含钒阴离子时，以流出液中含钒浓度为I. 3mmol/L作为贯穿点。
第(4)步所选用的残留铬的洗涤剂为饱和碳酸溶液。
本发明用来调节pH的酸和碱分别为H2SO4和NaOH。
本发明设备要求简单，工艺成本低，能实现钒和铬的高效分离及其高纯度提取。用本方法回收钒和铬，总回收率分别可达82 90%和94% 99%，终产品纯度分别可达96 99%和 94、7%。树脂经39T5%HC1溶液转型后重复使用。
具体实施方式
本发明从含钒、铬溶液中选择性分离和提取钒与铬的方法，它包括以下步骤，(1)调节待处理含钒、铬溶液PH至I.5^4. 5，依据废液中V(V)摩尔浓度与3倍Cr (VI) 的摩尔浓度之和按化学计量数加入O. 6^0. 8倍的NaHSO3,在55飞5°C下加热搅拌3 4h，使含钒、铬溶液中的V(V)和Cr(VI)分别还原为V(IV)与Cr(III);化学反应式表示如下
权利要求
1.一种从含钒、铬的溶液中选择性分离和提取钒与铬的方法，其特征在于它包括以下步骤 (1)调节待处理含钒、铬溶液PH至I.5 4. 5，依据废液中V (V)摩尔浓度与3倍Cr (VI)的摩尔浓度之和按化学计量数加入O. 6^0. 8倍的NaHSO3,在55飞5°C下加热搅拌3 4h，使含钒、铬溶液中的V(V)和Cr(VI)分别还原为V(IV)与Cr(III)； (2)调节第(I)步所得溶液的pH值为3.0 5· 5，并按H2O2"摩尔比为20 30的比例加入30wt%H202，在35 45°C下搅拌6 8h，选择性地将V (IV)氧化成V(V)，然后在90 99°C下加热使H2O2分解，直至溶液不再产生气泡，且用淀粉碘化钾试纸检验不变蓝； (3)将第(2)步所得溶液pH调至2.5^5. 5，加入以大孔弱碱性阴离子交换树脂装柱的离子交换柱内以选择性吸附含钒阴离子，将贯穿前的流出液收集以备用； (4)用O.8^4. O倍树脂体积的洗涤剂将残留在离子交换柱内的铬洗涤下来，并将得到的洗涤液加入贯穿前的流出液形成铬溶液以提铬； (5)用31倍树脂体积的质量浓度为2 5%的NaOH溶液洗脱负载钒的树脂，得到含钒的洗脱液； (6)第(5)步的洗脱液采用碱性铵盐沉淀法制得偏钒酸铵，然后在55(T600°C下煅烧得到V2O5产品； (7)调节第(4)步所得的铬溶液pH至8.(Γ8. 8，铬以水合物沉淀Cr (OH) 3.ηΗ20的形式析出，在100(Tl150°C下煅烧即得到Cr2O3粉末。
2.根据权利要求I所述的从含钒、铬的溶液中选择性分离和提取钒与铬的方法，其特征在于使用离子交换树脂于交换柱内吸附钒时，以流出液中含钒浓度为I. 3mmol/L作为贯穿点。
3.根据权利要求I所述的从含钒、铬的溶液中选择性分离和提取钒与铬的方法，其特征在于步骤(4)中用来洗涤柱内残留的铬的洗涤剂为饱和碳酸溶液。
全文摘要
本发明公开了一种从含钒、铬的溶液中选择性分离和提取钒与铬的方法，(1)加入NaHSO3使V(V)和Cr(VI)还原为V(IV)与Cr(III)；(2)加入H2O2将V(IV)氧化成V(V)；(3)由离子交换柱选择性吸附含钒阴离子，收集贯穿前流出液；(4)将离子交换柱内的铬洗涤下来，并加入贯穿前的流出液以提铬；(5)用NaOH洗脱负载钒的树脂，得到含钒洗脱液；(6)洗脱液制得偏钒酸铵，煅烧得到V2O5；(7)调节铬溶液pH使铬以Cr(OH)3·nH2O的形式析出，煅烧即得Cr2O3粉末。本发明能实现钒和铬的高效分离及其高纯度提取，总回收率分别可达82~90%和94%~99%，终产品纯度分别可达96~99%和94~97%。
文档编号C22B3/42GK102925686SQ20121045589
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者李鸿乂, 李翠, 谢兵, 王雨, 张涛, 汪亮 申请人:重庆大学