从含铬、铁、铝的酸性金属溶液中同时分离铬、铁、铝的方法
【专利摘要】本发明涉及一种从含铬、铁、铝的酸性金属溶液中同时分离铬、铁、铝的方法，首先对含铬、铁、铝的酸性金属溶液进行一级中和，调节pH至4.0-5.0，进行铬、铁、铝的同时沉淀；然后固液分离，获得一级滤渣和分离液；一级滤渣用所述含铬、铁、铝的酸性金属溶液中和，至所述含铬、铁、铝的酸性金属溶液的pH为2.8-3.5；再经固液分离，分离的固体经洗涤获得铬、铁、铝氢氧化物混合物；该方法流程简单，处理过程无需高温，能耗较低，而且使用的添加剂成本较低，利用本发明的方法能同时去除酸性溶液中的铬、铁和铝，且、铁、铝去除率大于95%的条件下，铜、镍、钴的损失率＜4%。
【专利说明】从含铬、铁、铝的酸性金属溶液中同时分离铬、铁、铝的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及从电镀污泥酸浸液或金属表面酸洗液中分离铬、铁、铝的方法，属于化学分离领域。
【背景技术】
[0002]湿法冶金提炼镍、铜、锌、钴产品时，都面临酸性溶液中去除铁铝离子，而电镀污泥酸浸液和金属表面酸洗中，除了铁离子，还有铬、铝离子需要分离。常规除铁方法为黄钠铁矾法和针铁法，两者都需要加高温(90°C左右)和加碱，流程长，能耗与碱耗成本高。这些方法不能同时去除铬和铝，需要其他方法除铬铝。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种从电镀污泥酸浸液或金属表面酸洗液中分离铬、铁、铝的方法，具有流程短、消耗小，并能同时去除铬、铁、铝的特点。
[0004]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0005]一种从含铬、铁、铝的酸性金属溶液中同时分离铬、铁、铝的方法，具体包括以下步骤:
[0006](I)取含铬、铁、铝的酸性金属溶液，调节pH至4.0-5.0进行铬、铁、铝的同时沉淀；
[0007](2)固液分离，获得一级滤渣以及分离液；
[0008](3)取所述含铬、铁、铝的酸性金属溶液与所述一级滤渣进行中和，至所述含铬、铁、铝的酸性金属溶液的PH为2.8-3.5 ；
[0009](4)固液分离，分离的固体经洗涤、干燥后获得铬、铁、铝氢氧化物混合物；
[0010]其中，
[0011]优选的，所述含铬、铁、铝的酸性金属溶液选自金属表面酸处理液，电镀污泥酸浸液，铜、锌、镍、钴矿的酸浸溶液和其它物料的镍、铜、锌、钴的酸溶液。所述含铬、铁、铝的酸性金属溶液的pH值一般都要在3.0以下，当pH值过大时，铬、铁、铝已经可以发生沉淀，所以根据本领域技术人员的基本常识，也就不需要再处理了，实际上，即使对所处理的含铬、铁、铝的酸性金属溶液的PH值不进行特别限定，也是本领域技术人员可以理解的范畴。
[0012]优选的，所述含铬、铁、铝的酸性金属溶液中，铬的浓度不大于15g/L，铁的浓度不大于20g/L，铝的浓度不大于3.0g/L,且铬、铁、铝三者浓度均不为零。考虑三者浓度之和如果无限接近于零，那么就没有处理的必要的，因此，本发明实际隐含了对于铬、铁、铝三者浓度的下限值的定义，即是指本领域一般技术人员容易理解的需要处理的浓度下限值。
[0013]优选的，步骤⑴中，当所述含铬、铁、铝的酸性金属溶液中含有二价铁时，需要先进行氧化处理，将二价铁氧化成三价铁；有利于后续形成氢氧化物沉淀；氧化处理的氧化剂选自双氧水，空气、氯酸盐等。
[0014]优选的，步骤(I)中，所述调节pH的试剂选自氢氧化钠、碳酸钠、氧化钙、碳酸钙、碳酸镁和以上任一物质或物质组合的水溶液；更优选为碳酸钙、碳酸镁、碳酸钙和碳酸镁混合物或以上任一单一物质或物质组合的水溶液。
[0015]优选的，步骤(I)中，所述沉淀的温度为25_100°C，更优选为30_50°C。
[0016]优选的，步骤(2)中，所述分离液中残留离子态铬、铁、铝总和< 200mg/L。
[0017]优选的，步骤(3)中，还可以取所述含铬、铁、铝的酸性金属溶液的氧化液与所述一级滤渣用进行中和。优先使用所述含铬、铁、铝的酸性金属溶液的原液进行中和，有利于降低酸耗和碱耗。
[0018]步骤⑵，固液分离后得到除去铬、铁、铝的溶液。
[0019]步骤(3)用含铬、铁、铝的酸性金属溶液或氧化液与一级滤洛进行中和,可以使一级滤渣中夹带的部分镍、铜、锌、钴氧化物全部酸溶；同时也可能会溶解极少部分的固态铬、铁、铝氢氧化物。通过固液分离和洗涤方式得到铬、铁、铝的氢氧化物，这可以做生产铬盐或铬铁的原料。
[0020]优选的，步骤(2)和步骤(4)中，所述固液分离的设备选自板框压滤机、管式过滤机、带式过滤机等固液分离设备，更优选板框压滤机。
[0021]优选的，步骤(4)中，分离的液体返回步骤(I)循环利用。
[0022]优选的，步骤(4)中，所述洗涤的洗涤剂为pH = 2.0-3.5的洗水。
[0023]更优选的，步骤(4)中，所述洗涤的洗涤剂为pH = 2.0-3.5的硫酸、硝酸、盐酸中一种或多种酸的水溶液。
[0024]优选的，步骤(4)中，所述洗涤洗涤剂与固体体积之比为2-5:1。
[0025]而且从本发明方法原理来看，本发明以上任一所述的一种从含铬、铁、铝的酸性金属溶液中同时分离铬、铁、铝的方法必然是适用于从含铬的酸性金属溶液中分离铬、从含铁的酸性金属溶液中分离铁、从含铝的酸性金属溶液中分离铝、从含铬和铁的酸性金属溶液中同时分离铬和铁、从含铬和铝的酸性金属溶液中同时分离铬和铝、从含铁和铝的酸性金属溶液中同时分离铁和铝。
[0026]而且上述各种优选条件同样也对应的适用于所述含铬的酸性金属溶液、含铁的酸性金属溶液、含铝的酸性金属溶液、含铬和铁的酸性金属溶液、含铬和铝的酸性金属溶液、含铁和铝的酸性金属溶液。
[0027]本发明的技术效果及优点在于:
[0028]本发明方法流程简单，处理过程无需高温，能耗较低，而且使用的添加剂(氧化剂和PH调节剂均价格低廉)成本较低，操作管理简单，利用本发明的方法能同时去除酸性溶液中的铬、铁和铝，且铬、铁或铝去除率大于96%，而铜、镍、锌或钴的损失率均< 4%。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1 一种从含铬、铁、铝的酸性金属溶液中同时分离铬、铁、铝的工艺流程图
【具体实施方式】
[0030]以下通过特定的具体实例说明本发明的技术方案。应理解，本发明提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤；还应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
[0031]本发明提供一种如附图1所示的从含铬、铁、铝的酸性金属溶液中同时分离铬、铁、铝的方法，一般包括以下步骤:
[0032](I)取含铬、铁、铝的酸性金属溶液，调节pH至4.0-5.0进行一级中和反应，同行络、铁、招的同时沉淀；
[0033]其中，所述含铬、铁、铝的酸性金属溶液选自金属表面酸处理液，电镀污泥酸浸液，铜、锌、镍、钴矿的酸浸溶液和其它物料的镍、铜、锌、钴酸溶液。所述含铬、铁、铝的酸性金属溶液中，铬的浓度不大于15g/L、铁的浓度不大于20g/L、铝的浓度不大于3.0g/L，且铬、铁、铝三者浓度均不为零。
[0034]当所述含铬、铁、铝的酸性金属溶液中含有二价铁时，则进行先氧化处理，将二价铁氧化成三价铁；有利于后续形成氢氧化物沉淀；氧化处理的氧化剂选自双氧水，空气、氯酸盐等。
[0035]一级中和过程pH值的控制对于沉淀过程非常关键，本发明正是利用金属离子的溶度积差，即各种离子饱和浓度与PH值差异来达到形成铬、铁、铝氢氧化物固体沉淀的目的。可用的调节试剂选自氢氧化钠、碳酸钠、氧化钙、碳酸钙、碳酸镁和以上任一物质或物质组合的水溶液；更优选为碳酸钙、碳酸镁、碳酸钙和碳酸镁混合物或以上任一单一物质或组合的水溶液。沉淀的温度在25-100°C。
[0036](2)固液分离，获得一级滤渣以及分离液；
[0037]经过步骤(I) 一级中和反应的沉淀，可基本使原液中的铬、铁、铝离子同时完全沉淀下来，通过分离获得的分离液中残留离子态铬、铁、铝总和< 200mg/L。固液分离设备选自板框压滤机、管式过滤机、带式过滤机等固液分离设备，更优选板框压滤机。
[0038](3)取所述含铬、铁、铝的酸性金属溶液与所述一级滤渣进行中和，至所述含铬、铁、铝的酸性金属溶液的PH为2.8-3.5 ；
[0039](4)固液分离，分离的固体经洗涤、干燥后获得铬、铁、铝氢氧化物混合物；
[0040]由于一级中和过程中当pH值调至4.0-4.5时，伴随水中铬、铁、铝氢氧化物的沉淀，同时还有少量铜、镍、钴离子也会形成氢氧化物沉淀，由于这部分离子以沉淀形式析出，很难通过水洗分离；所以本发明采用原液PH回调的方式，利用酸性原液对滤渣进行酸解，只要控制好回调的PH值，便可使这部分沉淀溶解后又返回至原液中而避免铜、镍、钴离子的损失。分离的固体再经滤饼体积量2-5倍的pH = 2.0-3.5酸水洗涤、干燥即可获得铬、铁、铝的氢氧化物，这可以做生产铬盐或铬铁的原料。而分离获得酸液又可返回步骤(I)作为一级中和沉淀的原料继续循环利用。其中，酸水可以是硫酸、硝酸、盐酸中一种或多种酸的水溶液。
[0041]而且从本发明方法原理来看，本发明以上任一所述的一种从含铬、铁、铝的酸性金属溶液中同时分离铬、铁、铝的方法必然是适用于从含铬的酸性金属溶液中分离铬、从含铁的酸性金属溶液中分离铁、从含铝的酸性金属溶液中分离铝、从含铬和铁的酸性金属溶液中同时分离铬和铁、从含铬和铝的酸性金属溶液中同时分离铬和铝、从含铁和铝的酸性金属溶液中同时分离铁和铝。
[0042]而且上述各种优选条件同样也对应的适用于所述含铬的酸性金属溶液、含铁的酸性金属溶液、含铝的酸性金属溶液、含铬和铁的酸性金属溶液、含铬和铝的酸性金属溶液、含铁和铝的酸性金属溶液。
[0043]以下通过几个具体实施例对本发明的方法步骤和处理效果做进一步的例证:
[0044]实施例1:从电镀污泥硫酸溶液中同时分离铬、铁、铝电镀污泥硫酸溶液(原液):pH:2.0，浓度(单位:g/L):Fe3+:3.5、Cr3+:4.1、Al3+:0.5、Ni2+:6.8、Cu2+:3.4、Zn2+:6.2。
[0045]分离过程:
[0046](I)在空气搅拌下加白云石(碳酸钙和碳酸镁)粉料，一级中和至PH5.0，温度43 °C，进行沉淀；
[0047](2)用板框压滤机进行固液分离，获得一级滤渣和分离液，分离液主要浓度(g/L)为:Fe3+:0.02，Cr3+:0.03、Al3+:0.01、Ni2+:5.4、Cu2+:2.8、Zn2+:5.5 ；
[0048](3) 一级滤渣用原液中和至原液pH为2.8冲和后原液返回步骤(I)继续沉淀；
[0049](3)真空抽滤，滤饼加3倍量pH3.0的洗水漂洗，干燥后得到的固体成分(wt% )，Fe:11.5, Cr:4.8, Al:1.7, Cu:0.12, N1:0.05, Zn:0.06。
[0050]本实施例铬、铁、铝去除率分别为99 %、99 %、99 %，铜、镍、锌的损失率分别为1.5%Λ.3%Λ.3%。
[0051]实施例2:从不锈钢酸洗液中同时分离铬和铁
[0052]不锈钢酸洗液(原液):ρΗ:1.5，浓度(g/L):Fe 总:15.7、Cr3+:1.7、Ni2+:1.6。
[0053]分离过程:
[0054](I)中和曝气氧化至pH2.0,作为氧化原液；
[0055](2)取氧化原液加氢氧化钠中和至ρΗ4.5，温度35°C，进行沉淀；
[0056](2)用板框压滤机进行固液分离，获得一级滤渣和分离液，分离液浓度(g/L)为:Fe3+:0.022、Cr3+:0.010、Ni2+:3 ；
[0057](3)分离的一级滤渣用氧化原液中和至氧化原液pH3.2 ；
[0058](4)用板框压滤后，滤饼用3倍体积量pH3.0的酸水洗涤，干燥后获得固体成分(wt% )结果为:Fe:18.9、Cr:2.0, N1:0.005。
[0059]本实施例铬、铁去除率分别为99%、99%、99%，镍的损失率为1.1%。
[0060]实施例3:从红土矿硫酸浸液同时分离铬、铁、铝
[0061]红土矿硫酸浸液(原液)，pH:1.8，浓度(mg/L):Fe总:13.6、Cr3+:0.30、A13+:0.24、Ni2+:2.8、Co2+:0.11。
[0062]分离过程:
[0063](I)先中和曝气氧化，Fe2+转化为Fe3+，作为氧化原液；
[0064](2)加石灰水中和至ρΗ4.0，温度47°C，沉淀；
[0065](3)固液分离后，获得一级滤渣和分离液，分离液离子浓度(mg/L):Fe+3:0.011、Cr3+:0.002、Al3+:0.001、Ni2+:2.2、Co2+:0.09。
[0066](4) 一级滤渣用原液中和至原液ρΗ3.5 ；
[0067](5)板框压滤后，滤饼用4倍体积量ρΗ3.0的洗水洗涤，干燥后固体成分(wt% )，结果如下:Fe:12.UCr:0.28, Al:0.21、N1:0.07, Co:0.002。
[0068]本实施例铬、铁、铝去除率分别为99%、99%、99%，镍、钴的损失率分别为1.0%、1.4%。
[0069]以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种从含铬、铁、铝的酸性金属溶液中同时分离铬、铁、铝的方法，具体包括以下步骤: (1)取含铬、铁、铝的酸性金属溶液，调节PH至4.0-5.0进行铬、铁、铝的同时沉淀； (2)固液分离，获得一级滤渣以及分离液； (3)取所述含铬、铁、铝的酸性金属溶液与所述一级滤渣进行中和，至所述含铬、铁、铝的酸性金属溶液的PH为2.8-3.5 ； (4)固液分离，分离的固体经洗涤、干燥后获得铬、铁、铝氢氧化物混合物。
2.如权利要求1所述的一种从含铬、铁、铝的酸性金属溶液中同时分离铬、铁、铝的方法，其特征在于，所述含铬、铁、铝的酸性金属溶液选自金属表面酸处理液，电镀污泥酸浸液，铜、锌、镍、钴矿的酸浸溶液和其它物料的镍、铜、锌、钴的酸溶液。
3.如权利要求1所述的一种从含铬、铁、铝的酸性金属溶液中同时分离铬、铁、铝的方法，其特征在于，所述含铬、铁、铝的酸性金属溶液中，铬的浓度不大于15g/L、铁的浓度不大于20g/L、铝的浓度不大于3.0g/L，且铬、铁、铝三者浓度均不为零。
4.如权利要求1所述的一种从含铬、铁、铝的酸性金属溶液中同时分离铬、铁、铝的方法，其特征在于，步骤(I)中，当所述含铬、铁、铝的酸性金属溶液中含有二价铁时，则进行先氧化处理，将二价铁氧化成三价铁。
5.如权利要求4所述的一种从含铬、铁、铝的酸性金属溶液中同时分离铬、铁、铝的方法，其特征在于，所述氧化处理的氧化剂选自双氧水、空气和氯酸盐。
6.如权利要求4所述的一种从含铬、铁、铝的酸性金属溶液中同时分离铬、铁、铝的方法，其特征在于，步骤(I)中，所述调节pH的试剂选自氢氧化钠、碳酸钠、氧化钙、碳酸钙、碳酸镁和以上任一物质或物质组合的水溶液。
7.如权利要求1所述的一种从含铬、铁、铝的酸性金属溶液中同时分离铬、铁、铝的方法，其特征在于，步骤(I)中，所述沉淀的温度为25-100°C。
8.如权利要求1所述的一种从含铬、铁、铝的酸性金属溶液中同时分离铬、铁、铝的方法，其特征在于，步骤⑵中，所述分离液中残留离子态铬、铁、铝总和< 200mg/L。
9.如权利要求4所述的一种从含铬、铁、铝的酸性金属溶液中同时分离铬、铁、铝的方法，其特征在于，步骤(3)中，取所述含铬、铁、铝的酸性金属溶液的氧化液与所述一级滤渣用进行中和。
10.如权利要求1所述的一种从含铬、铁、铝的酸性金属溶液中同时分离铬、铁、铝的方法，其特征在于，步骤(4)中，分离的液体返回步骤(I)循环处理。
11.如权利要求1所述的一种从含铬、铁、铝的酸性金属溶液中同时分离铬、铁、铝的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述洗涤的洗涤剂为pH = 2.0-3.5的洗水；洗涤剂与固体体积之比为2-5:1。
12.如权利要求1所述的一种从含铬、铁、铝的酸性金属溶液中同时分离铬、铁、铝的方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(4)中，所述固液分离的设备选自板框压滤机、管式过滤机和带式过滤机。
13.如权利要求1-12任一所述的一种从含铬、铁、招的酸性金属溶液中同时分离铬、铁、铝的方法的应用，其特征在于，将所述方法应用于从含铬的酸性金属溶液中分离铬、从含铁的酸性金属溶液中分离铁、从含铝的酸性金属溶液中分离铝、从含铬和铁的酸性金属溶液中同时分离铬和铁、从含铬和铝的酸性金属溶液中同时分离铬和铝、从含铁和铝的酸性金属溶液中同时分离铁和铝。
【文档编号】C22B3/44GK104263943SQ201410499293
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月25日 优先权日:2014年9月25日
【发明者】赵志安, 杨徐烽, 徐克俭 申请人:池州西恩新材料科技有限公司