[发明专利]一种从含有铬离子和铁离子的溶液中提取铬的方法

说明书

技术领域

本发明属于矿物加工技术领域，特别涉及一种从含铬离子铁离子的溶液中提取铬的方法。 

背景技术

目前由铬铁矿制备铬盐的生产工艺主要包括有钙焙烧工艺、无钙焙烧工艺和熔盐液相氧化工艺，这些工艺都存在Cr（Ⅵ）污染的问题。近些年，世界各国在Cr（Ⅵ）污染的综合治理上进行了大量的研究工作，但经济高效的处理方式仍未出现。因此，由末端治理向清洁生产的产业化转型成为从根本上解决这一顽疾的必然趋势。 

铬铁矿及铬铁合金的硫酸浸出工艺是一种不产生Cr（Ⅵ）的铬盐制备新技术，但浸出液中铬与铁、镁等阳离子的分离问题成为制约该工艺工业化应用的关键因素。 

传统的除杂方式是对体系中的杂质元素逐一进行分离，其中最重要的是铬与铁的分离，主要的分离方法有以下几种：针铁矿法、莫尔盐法、草酸亚铁法和黄钾铁钒法。 

针铁矿法是先将溶液中的Fe³⁺还原为Fe²⁺，再将溶液加热至90℃以上，滴加氧化剂和弱碱溶液，令Fe²⁺缓慢氧化为Fe³⁺，目的是保证[Fe³⁺]＜1g/L。在pH值为2～4的溶液中Fe³⁺以针铁矿的形式沉淀下来，在结晶长大后通过过滤与液相分离；此法操作繁琐，且pH值难以准确控制，易生成具有吸附性的胶状物，影响铬与铁的分离效果。 

莫尔盐法是在酸性溶液中加入过量硫酸铵，加热并长时间保温，而后将溶液快速冷却令铁以硫酸亚铁铵晶体的形式析出；此法除铁率难以达到较高水平，会有少量铁残留在溶液中。 

草酸亚铁法是首先加入还原剂使Fe³⁺还原为Fe²⁺，然后将溶液pH值调整到1～4的区间内，加入草酸溶液使铁沉淀；此法除铁率可达98%以上，但仍无法将铁其除尽。 

黄钾铁钒法是向溶液中加入K⁺、Na⁺、NH₄⁺等离子，使之与Fe³⁺在硫酸盐溶液中形成晶体，以M₂Fe₆(SO₄)₄(OH)₁₂（M代表K、Na、NH₄⁺等）的形式沉淀而被分离出去；此法铬与铁的分离效果好，但过滤性不稳定。 

发明内容

针对现有含有铬离子和铁离子的硫酸浸出液在分离技术上存在的上述问题，本发明提供一种从含铬离子铁离子的溶液中提取铬的方法，通过加入含钾溶液使铬离子形成结晶，实现铬离子与溶液中其他离子分离，达到对硫酸浸出液的高效利用和无害生产。 

本发明的从含铬离子铁离子的溶液中提取铬的方法按以下步骤进行： 

1、将含铬离子铁离子的溶液温度控制在15~20℃，然后在搅拌条件下向含铬离子铁离子的溶液中加入氢氧化钾溶液或碳酸钾溶液，加入量按完全反应生成KCr(SO₄)₂·12H₂O加入，反应式为：

Cr³⁺+K⁺+2SO₄^2-+12H₂O→KCr(SO₄)₂·12H₂O；

搅拌均匀获得混合溶液；

2、将混合溶液的pH值调整至0~1.5之间且至少1min不变，获得盐析母液；

3、将盐析母液在0~60℃条件下进行陈化，陈化时间为1~100h，铬元素以KCr(SO₄)₂·12H₂O紫色结晶的形式析出； 

4、将陈化后的物料过滤，分离出滤液和紫色结晶，将紫色结晶洗涤干燥后获得KCr(SO₄)₂·12H₂O晶体。

上述的方法中，铬的回收率为95~98%。 

上述的步骤3中，为促进铬析出，先向盐析母液中加入有机溶剂，加入量为盐析母液总体积的1~95%，然后开始陈化；所述的有机溶剂选用甲醇、乙醇、丙酮、乙二醇、环己酮或乙酸乙酯。