[发明专利]一种电解分离含钒铬熔盐中的钒和铬的方法

说明书

一种电解分离含钒铬熔盐中的钒和铬的方法，属于提钒化工技术领域。其包括以下步骤：经过预处理的钒渣(含VCl₃和CrCl₃)、氯化钠、氯化钾按一定比例混匀放入氧化铝坩埚中，氧化铝坩埚放入竖炉中，竖炉中通有高纯氩气。将竖炉升温到一定温度，保温一定时间。保温结束后，将银氯化银参比电极，钨丝工作电极，石墨棒通过法兰上的孔插入熔盐中，使用电化学工作站循环伏安测定熔体氧化还原峰；获得的氧化还原峰，根据钒的还原峰电位进行恒电位电解，电解一段时间后，把钨电极拔出熔盐液面一定距离。使用另一个钨丝进行铬的恒电位电解。本方法较传统的萃取分离钒铬得到金属钒和铬的流程短，可以一步电解得到金属钒和铬。钒铬的分离率达到90％以上。

技术领域

本发明涉及提钒化工技术领域，更具体讲，涉及一种采用电化学分离含钒铬氯化物熔盐体系中钒和铬的方法。

背景技术

钒熔点高，有延展性，质坚硬，抗腐蚀性强，可以提高钢的强度和韧性，碳化钒可以提高抗氢腐蚀能力。中国每年生产大量的钒，约85％应用于冶炼合金钢。铬可以提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，是耐热钢的重要合金元素。

中国每年产生40万吨左右钒渣，钒渣中含有大量的有价金属钒和铬。钒渣中V₂O₃含量为13-19wt.％，Cr₂O₃的含量为1-6wt.％。钒渣主要物相有：尖晶石相(钒铁尖晶石、锰钒尖晶石和钛铁尖晶尖)、硅酸盐相(锰铁橄榄石)和金属铁相。钒主要以三价形式存在于钒铁尖晶石(FeV₂O₄)中，铬也主要以三价形式存在于铁铬尖晶石(FeCr₂O₄)中。现在工业上钒渣的综合利用主要采用焙烧-浸出方法，使五价钒、六价铬同时进入溶液。如何分离钒铬是综合利用钒铬的宝贵资源的重要课题之一。在专利200610089232《一种从含钒铬溶液中分离回收钒和铬的方法》中公开了钒铬分离的方法，采用萃取分离钒铬；在专利201410204195.1《一种电解分离含钒铬溶液中钒和铬的方法》通过电化学方法进行了溶液中五价钒和六价铬的分离。但是铬的价态从三价变为六价，铬的毒性增加一百倍。钒的价态从三价变为五价，钒毒性也大大增加。为了降低高价钒铬对于环境的危害，研究三价钒和三价铬有效提取的新工艺是非常有意义的。在专利201611174538.X《一种提取固体中铁和锰的方法》提出了选择性提取铁锰的方法，同时，在专利201610211017.0《一种提取钢铁厂钒渣中钛、铁、锰、钒和铬的方法》我们提出了提钒铬新工艺，得到了三价钒和三价铬。因此经过两次处理后，得到的是含VCl₃和CrCl₃的熔盐体系。由于钒与铬的性质非常相近，钒铬的分离是非常困难的。

发明内容

本发明目的是为了从含三氯化钒和三氯化铬原料中有效分离钒铬。具体而言，其应用于分离经过预处理的钒渣(含VCl₃和CrCl₃)中的钒和铬的方法。

一种电解分离含钒铬熔盐中的钒和铬的方法，包括以下步骤：

1).将经过预处理的钒渣(含VCl₃和CrCl₃)、氯化钠、氯化钾按一定比例混匀。将混合物放入氧化铝坩埚中，将氧化铝坩埚放入竖炉中，竖炉采用法兰密封。竖炉中通有高纯氩气，氩气从竖炉底部进入，顶部出。将竖炉升温到一定温度，保温一定时间；

2)将步骤1)保温结束后，将银氯化银参比电极，钨丝工作电极，石墨棒通过法兰上的孔插入熔盐中，使用电化学工作站循环伏安测定熔体氧化还原峰；

3)将步骤2)获得的氧化还原峰，根据钒的还原峰电位进行恒电位电解，电解一段时间后，把钨电极拔出熔盐液面一定距离。使用另一个钨丝进行铬的恒电位电解；

4)电解完后，电极在氩气保护下冷却，将电解产物从钨丝上取出，使用乙醇、去离子水冲洗数次，低温烘干得到分离的钒和铬金属。