[发明专利]一种从沉钒废水中有效分离和提取钒与铬的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有效提取钒和铬的方法，具体涉及一种从废水中选择性回收钒和铬的方法，属于钒的湿法冶金领域。 

  

背景技术

现有以钒钛磁铁矿为原料的提钒工艺中，钒钛磁铁矿经高炉冶炼和转炉吹炼工序得到含铬钒渣，在以钒渣为原料的钠化焙烧、水浸提钒过程中铬随钒一起进入酸性铵盐沉钒工序，并以重铬酸的形式与没有沉淀彻底的聚钒酸根离子一起进入沉钒上清液，即沉钒废水，从而导致沉钒废水毒性极大、不能直接排放。同时，钒、铬亦是重要有价金属元素。因而研究废水中有价金属钒和铬的回收利用具有重要意义。 

目前处理沉钒废水常用的方法为“还原-中和-浓缩或冷冻结晶”法。沉钒废水中高价态钒和铬经焦亚硫酸钠还原，然后经氢氧化钠中和，再经压滤分离得到含Cr₂(V₄O₉)₃的钒铬残渣。钒铬残渣再经过焙烧、浸出、沉钒方法粗分离出钒和铬。分离出钒铬残渣的剩余废水，经冷冻结晶或蒸发浓缩结晶分离出粗硫酸钠，结晶残液再返回沉钒废水处理系统循环利用。由于结晶残液携带各种高浓度的离子返回系统，从而导致各种设备容易受到腐蚀，管道也容易结垢堵塞，且废水处理量增加。该方法没能直接有效地分离并提取钒和铬，且回收过程的工艺流程冗长。 

公开号为CN1073414的专利研究了用三氯化铁在酸性条件下获取钒酸铁沉淀提钒，除钒液采用还原-中和过程提铬的方法。该方法的缺点是钒酸铁提钒的后续处理量大。公开号为CN102337411的专利研究了一种从高铬低钒沉钒废水中回收钒和铬的方法。该方法先用离子交换树脂将高价态的钒和铬一起吸附，负载树脂用NaOH洗脱，洗脱液采用铵盐沉钒法制备粗多钒酸铵实现钒铬分离，粗多钒酸铵溶于热水后加入铵盐进行重结晶提纯，除钒液用还原-中和-沉淀法提取铬。该方法的缺点是操作复杂，未能同时实现高纯度提取钒和铬。 

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操作简单的有效分离并提取沉钒废水中钒和铬的低成本方法，降低废水毒性；获得高纯度的氧化钒、氧化铬制品，使有价金属元素得到回收利用。 

本发明的技术方案是这样实现的： 

一种从沉钒废水中有效分离和提取钒与铬的方法，它包括以下步骤，

(1) 加热除氨：用NaOH调节沉钒废水pH值并保持在11.5~12.0，再加热除氨；

(2) 加热脱硅：在第（1）步除氨废水中加入H₂SO₄调节废水pH值至9.5~10.5，按Al/Si摩尔比为0.9~1.0加入Al₂(SO₄)₃，再加热脱硅；

(3) 还原钒和铬：用H₂SO₄将第（2）步脱硅后废水pH值调至1.6~1.9，加入NaHSO₃还原钒和铬；

(4) 双氧水氧化：用NaOH和H₂SO₄调节第（3）步所得废水pH值至3.0~4.5，按H₂O₂/V摩尔比为20~30的比例加入30wt%的H₂O₂使钒氧化，在35~45℃下搅拌6~8h，然后再于90~99℃水浴加热至溶液不再产生气泡即可，此时用淀粉碘化钾试纸检验不变蓝；

 (5) 树脂吸钒：用H₂SO₄和NaOH将第（4）步得到的废水pH 值调至3.0~3.8，按液固比100~150加入大孔弱碱性阴离子交换树脂，使钒被该树脂选择性吸附；

(6) 将树脂从第(5)步得到的废水中分离，再用NaOH溶液将树脂中吸附的钒洗脱，得到含钒的洗脱液；树脂经3%~5%的HCl溶液转型后重复使用；

(7) 第（6）步所得洗脱液采用碱性铵盐沉淀法制得偏钒酸铵，然后通过煅烧（在550~600℃温度下）得到V₂O₅成品；

(8)将第(6)步分离树脂后的废水用NaOH调节pH值至8.2~8.8，此时铬以Cr(OH)_3·nH₂O的形式沉淀析出，经过煅烧得到Cr₂O₃粉末。