[发明专利]一种从碱性水溶液中萃取分离钒铬的方法

说明书

技术领域

本发明属于湿法冶金领域，尤其涉及一种从碱性水溶液中萃取分离钒铬的方法。

背景技术

钒铬分离一直是工业上的难题。目前，工业上主要采用化学沉淀、离子交换、萃取等方法进行水溶液中钒铬的分离。

化学沉淀法主要是利用钒铬在溶液中发生沉淀的条件的差异，控制不同的条件，使钒铬发生选择性沉淀，从而实现二者的分离。一般是通过调节含钒铬水溶液的pH值至2左右，使钒先以钒酸铵盐的形式沉淀下来。然后采用硫化钠还原，使铬以氢氧化铬的形式沉淀。这种工艺虽然比较简单，但是钒铬的沉淀率都不高，导致钒铬回收率低，且钒铬的分离效果差，产品纯度低。

离子交换法是以阴离子交换树脂为分离介质来分离水溶液中的钒铬。通过控制溶液的pH值调控离子交换树脂对钒铬吸附能力的差异。当水溶液pH值为2.5～6.5时，树脂将选择性吸附水溶液中的钒，实现钒铬的有效分离。离子交换法分离钒铬的分离效果虽然比较好，但是树脂的吸附容量有限、再生性能也不好，造成树脂用量大，生产成本高，而且其操作比较复杂，不易大规模连续化生产。

萃取法分离钒铬具有分离效果好、萃取容量大、易连续化生产等优点。目前，钒铬的萃取分离一般是在酸性条件下进行的。在较高酸度时，钒以VO²⁺、VO⁺的形式、铬以CrO₄^2-、Cr₂O₇^2-的形式存在于水溶液中，可以通过酸性磷类萃取剂从水溶液中选择性萃取以阳离子形式存在的钒，从而实现钒铬的分离。但是，在碱性条件下，钒铬都以阴离子的形式存在于溶液中，二者的萃取分离比较困难。

现有的方法大多采用季铵盐体系萃取分离碱性介质中的钒铬。Swanson等研究了Aliquat336从碱性水溶液中萃取分离钒铬(Ritcey G.M，Ashbrook A.W.Solvent Extraction.Principles and Applications to Process Metallurgy，vol.1&2.Amsterdam：Elsevier，1984：11-25)。Ritcey等研究了Adogen464从钠化焙烧后所得到的碱浸液中萃取分离钒铬(Lucas B.H，Ritcey G.M.Solvent extraction of chromium and vanadium.US Patent 4344924,1982)。但是，当水溶液中碱浓度较高时，钒和铬几乎不被萃取。于淑秋等人研究了在碱性条件下采用伯胺萃取分离钒铬(于淑秋.V，Cr分离和提取新工艺[J].稀有金属，1989，13(1)：4-7)。研究表明，伯胺可以在近中性条件下(pH＝5-7)通过溶剂化机理选择性萃取钒，实现钒铬的有效分离。然而当溶液的pH值大于7或溶液中碱浓度进一步增加，伯胺对钒的萃取率急剧下降，导致钒铬无法分离。胡乔宇等人进行了离子液体混合萃取体系分离钒铬的研究[胡乔宇.基于离子液体和生物质吸附剂的钒铬分离性能研究[硕士学位论文].北京：中国科学院过程过程研究所，2014.]。

研究发现溶液的pH值对钒铬分离的影响比较大。在弱碱性条件下，钒铬虽有一定的分离效果，但是碱浓度增加时，依然无法萃取分离钒铬。

发明内容

本发明在于提供一种从碱性水溶液中萃取分离钒铬的方法。本发明的方法可实现从pH值大于11的浓碱性水溶液中萃取分离钒铬，钒铬的单级分离系数大，萃取剂可循环使用，工艺流程简单。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种从碱性水溶液中萃取分离钒铬的方法，包括以下步骤：

(1)向含钒铬的碱性水溶液中加入硫酸盐、碳酸盐或磷酸盐中的1种或2种以上的组合，得到混合水溶液；

(2)将酸溶液与胺类萃取剂充分混合后静置，得到上下两层液体共存的体系，取上层有机相，得到经酸化处理后的胺类萃取剂；

(3)将步骤(2)得到的酸化处理后的胺类萃取剂与仲辛醇、异辛醇或磷酸三丁酯中的1种或2种以上的组合混合得到有机溶液；

(4)将步骤(3)得到的有机溶液与步骤(1)得到的混合水溶液混合萃取，充分混合后静置，得到上下两层液体共存的体系，上层为富集钒的有机相，下层为富集铬的水相；

(5)将步骤(4)得到的上层有机相与碱金属盐水溶液、碱金属氢氧化物水溶液、硫酸水溶液、或硝酸水溶液中的1种或2种以上的组合混合进行反萃，充分混合后静置，得到上下两层液体共存的体系，上层为反萃后的有机相，下层为反萃后得到的钒富集水相；