[发明专利]一种沉淀分离与回收钒铬溶液中钒和铬的方法

说明书

技术领域

本发明涉及湿法冶金或废水处理领域，具体涉及一种含钒铬溶液中钒铬的沉淀分离及回收方法。

背景技术

钒和铬均属于重要的战略资源,但高价态的钒和铬具有非常强的毒性,对于人类健康和生存环境造成极大威胁。在元素周期表上钒和铬相邻,元素性质及其水化学行为较为相似,并且通常伴生存在于各种矿石中，在矿物加工及后续使用过程,五价钒和六价铬同时进入水溶液，由于难以分离，造成严重的资源浪费和环境污染。

针对钒铬回收工艺，公开号为CN101538652A的专利提出碱浸、碱浸液吸附、酸浸、离子交换、解吸脱钒、沉钒的组合工艺，但该工艺路线较长、步骤繁琐、药剂投入量大、成本高，尤其在解吸树脂步骤，耗碱量大，解吸后溶液pH值较高，回收利用困难；树脂转型等步骤耗用大量的酸；树脂的清洗、转型、解脱产生大量废水；氯化铵沉钒步骤产生含钒氨氮废水。公开号为CN1073414的专利，提出一种用化学法从含钒铬废液中回收钒铬的方法，其原理是在弱酸性溶液中加入三氯化铁生成Fe(VO₃)₃沉淀，经过滤回收钒，滤液中加工业硫酸和硫酸铵，铬生成碱式硫酸铬，用NaOH调碱生成氢氧化铬，该工艺当铬浓度较大时，容易形成共沉淀，且引入了铁离子杂质，使得共沉物无法返回钢厂原有的水解沉钒工序。该工艺只对含铬钒低的稀溶液具有实际意义，更适合工厂排水处理，而不适合高浓尾液的再生利用。美国专利US4344924采用季胺萃取剂在碱性条件下从水中一步萃取钒铬，再用调pH值洗涤法进行分离。该技术工艺比较简单，而且可以得到较高纯度的钒和铬产品，但由于萃取剂容量有限，难以得到高浓度的钒液。公开号为CN101121962A的专利，是申请人针对含高浓度钒和铬的水溶液提出的一种钒铬分离方法，原理是采用伯仲复合胺萃取剂逆流接触分离钒和铬，然后将萃余液还原得到水合氢氧化铬，并以碱液为反萃剂，逆流接触负荷有机相将钒反萃至水相后，再用铵盐沉淀法制备偏钒酸铵，同时通过高效精馏技术处理含钒上清液回收氨，该专利技术对钒和铬分离效果好，并已进行了工业实施和稳定运行，但该技术适合于含钒铬溶液处理新建工艺，不太适合对现有工艺流程的改造。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种沉淀分离与回收钒铬溶液中钒和铬的方法，以热力学理论在钒、铬水溶液中的应用为科学基础，深度分析沉淀反应的热力学极限，完全避免了传统沉淀法分离不彻底的弊病，使得溶液中钒、铬得到资源化回收。本发明工序简单，成本低廉，设备数量少，药剂投入量小，废水可循环利用，非常适合现有钒铬分离处理流程的改造。

本发明技术解决方案：一种沉淀分离与回收钒铬溶液中钒和铬的方法，实现步骤如下：

（1）酸性铵盐沉钒：调节钒铬溶液pH值，升高到一定温度，然后加入一定量铵盐，使溶液中五价钒以多钒酸铵的形式从溶液中沉淀出来，而铬保留在溶液中；过滤后得到多钒酸铵和沉钒上清液；

（2）一级还原沉淀:在沉钒上清液中加入一定量的还原剂,调节溶液pH值，搅拌将上清液中的部分钒还原,再调节溶液pH值，搅拌使钒以四价钒沉淀出来；过滤后得到四价钒酸盐和一级还原上清液；

（3）二级还原沉淀:在一级还原上清液中再加入一定量的还原剂,调节溶液pH值,搅拌将钒铬液中残留的钒还原,再调节溶液的pH值，搅拌并沉淀，过滤后得到二级还原上清液和四价钒酸盐；

（4）将一级还原沉淀和二级还原沉淀所得滤渣，即四价钒酸盐中加入氧化剂溶液进行氧化溶出后,返回酸性铵盐沉钒工序；

（5）将二级还原上清液中加入还原剂，并调节pH值,生成水合氢氧化铬沉淀,过滤并对滤饼煅烧制备三氧化二铬；

（6）沉淀氢氧化铬后的清液能够在制备上述还原剂、氧化剂溶液工序循环利用。

所述步骤（1）中的调节钒铬溶液pH值范围为1.5-5；升高温度范围为：50-150摄氏度；所述的铵盐为硫酸铵、硝酸铵、碳酸铵、氯化铵或其中两种铵盐的混合物。铵盐添加量与按五氧化二钒所计的钒的质量比为8:1~1:1.从而使溶液中的五价钒较为充分的沉淀，只有很小浓度的钒留在液相中。

所述步骤（2）和步骤（3）中的还原剂添加量分别为对钒铬完全还原剂量的5-50%,还原时调节溶液pH值范围为1.5-5,沉淀时pH范围为2.5~10,还原及沉淀时的搅拌时间为0.1~12小时。在此条件下，可使溶液中钒完全沉淀，而铬被沉淀损耗的比较小。