[发明专利]一种铬盐清洁生产工艺中氧化铝的分离方法

说明书

技术领域

一种铬盐清洁生产工艺中氧化铝的分离方法，涉及一种液-液萃取技术从高苛性比、高苛性钾浓度的循环钾碱液中分离氢氧化钾，从而调整碱液苛性比至氢氧化铝可种分要求，同时获得高浓度氢氧化钾碱液的方法。

技术背景

铬是我国重要的战略金属资源，铬盐工业是无机化工与冶金材料交叉的重点行业。由于传统工艺技术落后，铬回收率仅为75％，生产每吨产品要产生2.0-2.5吨高毒性铬渣。为从源头削减剧毒铬渣排放量，中国科学院过程工程研究所自主研发了亚熔盐铬盐清洁生产技术，采用氢氧化钾亚熔盐介质分解铬铁矿，铬转化率可达99％以上，渣量降至0.5吨/吨产品，且可用于生产脱硫剂产品，实现铬渣的全部综合利用。在铬铁矿液相氧化分解过程中，由于铬铁矿中氧化铝含量高、二氧化硅含量低，一部分氧化铝除和二氧化硅生成铝硅酸钾进入渣相外，其余的氧化铝将进入循环碱液，必将造成氧化铝在循环碱液中的积累，影响铬盐生产系统的稳定运行。

该循环碱液苛性碱浓度高，氢氧化钾浓度在300-700g/L之间，苛性比(氢氧化钾和铝的摩尔比)在2.5以上。传统碳酸化分解过程使氢氧化钾转变为需苛化的碳酸钾，对此高碱体系不适用；传统晶种分解工艺对铝酸钾碱液苛生比有一定的要求，高于2.5时分解率低，除铝率小，高于4时，铝几乎不能析出。铬盐清洁工艺中该股循环碱液碱高铝低，苛性比尚不满足种分要求，为此需研发苛性比调整新方法，即将氢氧化钾从该循环碱液中分离出来，调整苛性比至1.8以下而进入种分系统。

近年来，美国橡树岭国家实验室为从处理核废物的碱性废液中回收碱，提出了液-液萃取分离氢氧化钾的方法。在他们申请的专利和发表的论文中，推荐采用氟代醇和大环冠醚为萃取剂，也试用烷基酚为萃取剂。但其技术方案对本发明的高钾碱体系不甚适用，具体原因是：(1)氟代醇和大环冠醚成本高，不适宜经济应用于萃取行业；(2)所选用的烷基酚萃取剂适合于处理低浓度的氢氧化钾液，由于萃取和反萃是逆过程，萃取容易则反萃难，反之亦然，如萃取剂酸性强，可萃取较低碱浓度体系中的氢氧化钾，但反萃只能获得低浓度的碱液；因此其选择的烷基酚萃取剂萃取/反萃处理后得到的氢氧化钾液与亚熔盐铬盐清洁工艺衔接时将带来额外的蒸发能耗。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术的不足，对萃取体系，主要是萃取剂，进行进一步地改性；通过萃取剂结构的优化设计，调控萃取剂的萃取性能，使萃取和反萃过程适用于亚熔盐铬盐清洁工艺的高碱循环碱液体系。通过钾往油相的转移调整原碱液中的苛性比至1.8以下，从而可通过种分过程提取氢氧化铝；负载钾的油相反萃获得高浓度氢氧化钾液，与亚熔盐铬盐清洁工艺高效衔接。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种铬盐清洁生产工艺中氧化铝的分离方法，是采用具有某特定结构的有机物与循环碱液进行多级萃取反应，使其中的部分钾转移至油相，从而调整原碱液的苛性比至1.8以下，饱和钾的油相用稀氢氧化钾液经多级反萃后获得高浓度碱液返回至亚熔盐清洁工艺系统，并同时实现萃取剂的再生循环。其特征在于该方法的操作过程包括：

(a)用脂肪醇、烷烃、或脂肪醇和烷烃混合物为稀释剂，用不溶于水、溶解于脂肪醇或者烷烃的、酚羟基邻位被具空间位阻的叔丁基取代、其它间位或对位被烷氧基、羟烷基或烷基取代的烷基酚为萃取剂；用稀释剂稀释的一定浓度萃取剂的有机体系与循环碱液按油水比1-10∶1进行多级逆流或错流萃取，萃取温度为20-60℃，萃取级数为1-10，每级萃取时间为5-20分钟；

(b)步骤(a)结束后，最后一级出流的水相苛性比降至1.8以下，作为本萃取系统出口碱液，用于进一步种分提取氢氧化铝；

(c)步骤(b)分离出来的负载油相与低浓度氢氧化钾液在多级混合澄清槽中按油水比1-10∶1进行多级逆流反萃，反萃温度为20-60℃，反萃级数为1-10，每级反萃时间为5-20分钟；

(d)步骤(c)结束后，最后一级出流的水相为高浓度氢氧化钾液，作为本反萃系统出口碱液，返回至亚熔盐清洁工艺系统；

(e)将步骤(d)分离出来的油相返回，重新按照步骤(a)至步骤(d)的顺序循环处理新一批循环碱液。

本发明的方法，其特征在于稀释剂为C6-C11的脂肪醇、C6-C16的烷烃、或C6-C11的脂肪醇和C6-C16的烷烃混合物。

本发明的方法，其特征在于烷基酚萃取剂的其它间位或对位被碳原子数为13-16的烷基部分取代或完全取代。

本发明的方法，其特征在于萃取剂浓度为0.5-2.5摩尔/升。