[发明专利]一种三相体系萃取分离钒铬的方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学湿法冶金领域，具体地，本发明涉及一种采用液液液三相体系萃取分离钒铬的方法。

背景技术

钒钛磁铁矿是我国钒铬的主要矿产资源，储量巨大，我国已探明储量超过100亿吨，远景储量达300亿吨以上，主要分布在四川攀西地区和河北承德两地区。从钒钛磁铁矿中提钒主要采用钒渣提钒法。钒渣提钒法的特点是将提钒与钢铁生产结合在一起。该工艺的基本过程是将钒钛磁铁矿在高炉或电炉中经过火法冶炼处理后得到含钒铁水，然后通过选择性氧化的办法使钒进入钒渣而与铁实现分离，得到的钒渣再作为提钒的原料。钒渣提钒工艺主要采用钠化法，通过加入碳酸钠、氯化钠、硫酸钠作添加剂，经焙烧、浸出、净化和沉钒等工艺得到钒制品。由于钒铬的性质接近，钒钛磁铁矿中普遍存在钒铬共伴生情况，钒钛磁铁矿经处理得到的钒渣，也同时含有钒和铬，铬的存在会影响钒产品的纯度。

目前，在钒渣的化学转化过程中，为减少铬的转化率，一般是以牺牲钒转化率为代价，使得焙烧-浸出这部分的钒利用率＜85％。而由于钒钛磁铁矿中铁元素含量远高于钒铬含量，钒渣提钒法一般以钢铁产品为导向，同时由于钒铬分离等技术瓶颈的限制导致资源综合利用率偏低，致使钒钛磁铁矿物的全流程钒利用率＜45％，铬几乎没有实现回收利用，资源浪费严重。因此，钒铬高选择性分离一直是钒铬资源利用过程中的技术难题。

目前研究的钒铬分离主要针对含钒铬矿物(如钒渣)化学转化后的含钒铬溶液。化学转化过程一般是氧化焙烧将钒铬从尖晶石等矿相氧化物、硫化物等结构转化为可溶性的钒酸盐、铬酸盐，通过浸出进入水浸液。经过高温焙烧、浸出的钒酸盐、铬酸盐主要以最高价氧化物形态钒(V)、铬(VI)的含氧酸盐形式存在。

目前已报道了利用化学沉淀法、离子交换法以及萃取法进行钒铬分离的应用，化学沉淀法应用较多，但分离效率有限。CN 101538652A公开了一种采用离子交换法从含钒铬废料中分离回收钒铬的方法，包括以下步骤：(1)碱浸；(2)碱浸液吸附；(3)酸浸；(4)离子交换；(5)解吸脱钒；(6)沉钒。该方法操作复杂，成本较高。萃取法分离效率高，选择性好，在湿法冶金过程中占有重要的地位。

在钒铬分离萃取剂的筛选过程中发现，已报道的钒萃取剂主要是胺类萃取剂，由于六价铬在酸性条件下氧化性强，严重影响有机萃取剂的稳定性，需要在商用萃取剂中筛选或新开发出能在近中性条件下高选择性分离钒铬的萃取剂。对不同胺类萃取剂使用模拟料液进行筛选实验发现：近中性条件下叔胺几乎不萃钒，仲胺能少量萃钒，伯胺可选择性萃钒且萃取率＞90％。实验过程中发现，普通伯胺萃取剂萃钒后粘度会大幅增加，且萃取剂循环使用多次后会出现萃取中间层、反萃时易乳化，工业操作难度大。伯胺溶剂化萃取分离钒铬技术也尝试应用于我国承德地区钒钛磁铁矿的钒铬分离中，中试实验表明钒萃取选择性高、钒铬分离效果好，但该萃取体系负载钒后粘度大幅增加，萃取中间层大量积累，影响了进一步的规模化放大。中国科学院过程工程研究所曹宏斌课题组在CN 101121962A中公开了钒铬分离专用萃取剂和配套添加剂，可在近中性条件下高选择性萃取钒，且萃钒后粘度基本不增加，但该方法操作繁复，成本较高。美国专利No.4,344,924(1980)公开了一种从碱性含钒、铬和铝的溶液中采用季铵盐萃取分离钒和铬的方法。首先是钒和铬共萃到有机相与铝实现分离，然后采用含铬洗液选择性反萃，洗去负载有机相中的钒，从而实现钒与铬的分离。但是得到的钒需要进一步纯化，且分离步骤多，操作复杂。因而，开发新型的钒铬高效分离体系具有重要意义。

对于多金属复杂体系，提取目标金属或净化各种金属元素往往需要使用多种传统的分离技术分阶段共同完成，传统的液液萃取具有工艺路线长、流程复杂，回收成本高的特点。与传统的液液两相萃取相比，液液液三相萃取作为一种耦合分离技术具有以下优点：可以实现分离工艺集成，减少中间步骤，能同时进行多金属分离，生产效率大大提高。另外，由于第三相的引入，杂质金属及副产物得以富集，提高了萃取过程的选择性，可以获得更高纯度的目标金属产品。正是因为液液液三相萃取所表现出的这种协同、高效、低成本的特点而逐渐成为科研工作者关注的热点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种液液液三相体系萃取分离钒铬的方法。