[发明专利]一种氢氧化铁吸附脱除铬酸钠浸出液中钒的方法

说明书

技术领域

本发明属于铬化工生产技术领域，特别涉及一种氢氧化铁高效吸附脱除铬盐生产工艺铬酸钠浸出液中钒的方法。

背景技术

铬盐是重要的无机化工原料，产品主要应用于冶金、颜料、制革、染料、金属表面处理、催化剂、医药等工业，与国民经济15％的商品品种相关。我国铬盐行业长期采用的传统有钙焙烧法资源能源利用率低，且排放大量的含高毒性铬酸钙的铬渣，严重污染环境，被列为我国污染行业之首。国家高度重视有钙焙烧工艺产生的严重环境污染问题，工业和信息化部发布的《铬盐行业清洁生产实施计划》要求2013年底前，我国全面淘汰有钙焙烧落后生产工艺，在全行业推广无钙焙烧、钾系亚熔盐液相氧化法、铬铁碱溶氧化制铬酸钠等清洁生产技术。

铬铁矿是铬盐生产的主要原料，无钙焙烧、钾系亚熔盐液相氧化法等技术均使用铬铁矿作为原料，铬铁碱溶氧化技术使用铬铁原料，铬铁也是由铬铁矿经高温碳热还原方法制得。由于钒、铬性质相近，所有铬铁矿中均伴生有钒元素，一般铬铁矿中钒的含量(以V₂O₅计，下同)不高于0.1％。南非铬铁矿是含钒较高的矿种，钒含量约为0.3％～0.5％之间。在有钙焙烧工艺中，铬铁矿中的钒会与钙质填料生成不溶于水的钒酸钙，铬酸钠浸出液中的钒含量极低，不存在浸出液脱钒问题。而在无钙焙烧和铬铁碱溶工艺中，铬铁矿或铬铁中的钒会生成钒酸钠，在熟料浸出时随铬酸钠一起进入溶液，造成铬酸钠浸出液中钒浓度达到1～2g/L，而铬盐工业一般要求含钒量不高于0.08g/L，甚至更低。若不对铬酸钠浸出液中钒进行脱除，将导致铬盐产品使用性能(如电镀、催化剂等)明显恶化，因此除钒已成为无钙焙烧工艺的必需工序之一。

钙盐沉钒法是指通过添加氧化钙生成钒酸钙实现铬酸钠浸出液中钒的脱除，是目前铬盐无钙焙烧工艺中的常规除钒方法。但铬酸钠浸出液中铬的浓度高达150-250g/L(以Na₂Cr₂O₇·2H₂O计)、且溶液含有CO₃^2-、SO₄^2-、CrO₄^2-、VO₄^3-等多种组分，由于钒酸钙溶度积相对较大，加入氧化钙会生成碳酸钙、硫酸钙、铬酸钙、钒酸钙等多种物质的混合物，不能实现钒的选择性脱除，致使钙盐加入量需要理论量的十倍以上。此外，钒酸钙沉淀中以焦钒酸钙的溶度积最小，因此需调整体系的pH值为9-12才能有最好的除钒效果。更为严重的是，铬酸钠浸出液中加钙盐沉钒不仅会有致癌物铬酸钙生成，而且沉淀物中Cr⁶⁺(以Na₂Cr₂O₇·2H₂O计)含量高达20％。新产生的含钒及六价铬的含钙尾渣不仅会造成严重的环境污染，而且因钒价值较高，也会造成有价资源的浪费。因此，探索高效、无污染并能合理回收利用钒的非钙沉钒法已成为铬盐生产工艺技术升级的必然趋势。

中国专利CN01128837.X提出了一种酸性沉钒废水的处理工艺，调整pH值使钒铬形成沉淀析出；CN200410061233.9、CN01124096.2提出了离子交换吸附除钒的方法。

已有专利文献基本上都是针对无铬溶液的除钒研究，未见使用氢氧化铁吸附铬酸钠浸出液中钒，且吸附附氢氧化铁可实现回用的专利或报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种氢氧化铁吸附铬酸钠浸出液中钒的方法。该方法只需在常压下就可以操作，易于进行且安全性好；操作温度低；除钒操作的pH值范围宽；钒的脱除率高，且含钒渣中不含铬，含钒渣经简单处理后即可实现吸附剂氢氧化铁的循环回用。脱钒后液中钒含量(以V₂O₅计)低于0.08g/L，且甚至检测不出钒，完全满足后续工艺要求。该发明还解决了传统加钙沉钒法有致癌物铬酸钙生成以及含钒钙渣难以利用的难题。

本发明的目的是这样实现的：

本发明提供的一种氢氧化铁吸附脱除铬酸钠浸出液中钒的方法，包括以下步骤：

1)浸出液中钒的吸附：将铬酸钠浸出液pH值调整至2-14区间，将氢氧化铁或步骤4)返回的氢氧化铁加入至含钒铬酸钠浸出液中进行脱附反应，其中氢氧化铁与钒(以V₂O₅计)质量比为2：1到15：1，反应温度30-100℃，反应时间5-120min。