[发明专利]一种从含钒铬溶液中选择性分离钒铬的方法

说明书

本发明公开了一种从含钒铬溶液中选择性分离钒铬的方法，该方法是向含钒铬的溶液中加入pH调整剂，使溶液中钒转化为聚钒酸根、铬转化为重铬酸根，再向上述溶液中加入选择性浮萃剂，促使浮萃剂与聚钒酸根形成分子缔合物，加入缔合物稳定剂、气泡分散剂并通入空气使气泡疏水矿化形成聚钒酸根‑浮萃药剂‑气泡微液滴，最后通过浮游萃取深度富集分离聚钒酸根组分；向富铬浮选余液中加入还原剂，将Cr⁶⁺还原为Cr³⁺，最后通过调控溶液pH使铬以Cr(OH)₃沉淀形式析出，富钒、富铬组分经干燥煅烧获得高纯度钒铬产品。该方法对钒铬的选择性分离效果好，工艺流程简单、操作成本低，特别适用于钒铬深度分离。

技术领域

本发明属于湿法冶金领域，具体涉及一种利用浮游萃取法从溶液中选择性分离钒铬的方法。

背景技术

钒、铬作为重要的稀缺战略金属资源，广泛应用于钢铁、冶金、化工、医药以及航空航天等领域。钒铬同属第四周期过渡金属，在元素周期表位置紧邻，物化性质极其相似，在自然界常伴生存在于钒钛磁铁矿、铬铁矿中。钒、铬产品对伴生元素含量有较高要求，如V₂O₅中要求铬含量低于0.15 wt%，Cr₂O₃中要求钒含量低于0.1 wt%。然而，钒、铬伴生存在于矿物中且物化性质高度相似的特点使得钒铬分离非常困难。

针对钒铬分离问题，常见的思路是含钒铬原料经焙烧等预处理后，后续一般需经浸出、钒铬分离后制备钒铬产品。在浸取过程中，原料中的钒铬会同时进入溶液（浸出液或酸性废水）中，因此钒铬深度分离是获取高纯度钒铬产品的前提。目前，溶解态钒铬分离常用的方法主要有化学沉淀、离子交换、溶剂萃取等。

化学沉淀法：通过离子的选择性沉淀实现浸出液中有价金属的分离回收，主要包括铵盐沉淀和钙盐沉淀。如弱碱性条件下铵盐与钒酸根反应生成偏钒酸铵，偏钒酸铵在水中的溶解度远小于重铬酸铵，偏钒酸铵以结晶形式沉淀而铬留在溶液中，从而实现钒铬分离；酸性条件下铵盐与钒酸根反应生成多钒酸铵沉淀。而对于含少量钒的铬酸钠碱性溶液，基于钙离子与钒酸根生成钒酸钙沉淀的钙沉淀法是除钒的常用方法。王英等（CN110343866A）采用铵盐沉淀法从钒铬还原渣中分离钒铬，钒酸根与铵盐形成多钒酸铵沉淀，从而实现钒铬分离。中南大学王明玉等（CN110629047A）采用铵沉淀法从从含钒铬溶液中分离提取钒铬，提出了一种一段沉钒--选择性还原Cr(VI)--二段回收钒--沉铬的回收思路，再通过pH的联合调控实现钒铬分离。

离子交换法：依据离子交换树脂对金属离子吸附性能的差异进行分离。溶液中的离子可以与树脂中带有相同电荷的活性基团相互交换，以达到选择性去除某种离子的目的。如通过调控溶液pH，使溶液中六价铬以CrO₄^2-形式存在，根据VO₃^-的离子交换选择性远大于CrO₄^2-，通过离子交换过程可以实现钒铬分离。杨秋良等（CN101538652A）采用离子交换法从钒铬废料中分离回收钒铬，通过D201树脂交换钒，从而实现钒铬分离。

溶剂萃取法：根据金属离子在水相和有机相之间分配系数的差异而实现金属离子的选择性分离。利用有机萃取剂对钒、铬的亲和力不同，萃取过程中钒进入有机相而铬留在水相，进而达到钒、铬分离的目的。如伯胺N1923对HVO₄^2-的萃取能力远大于CrO₄^2-，因此采用伯胺萃取剂可以实现钒铬的萃取分离。东北大学李勇等（CN107312942A）采用溶剂萃取法从钒铬渣酸浸液中萃取分离钒铬，首先将钒铬渣浸出液中五价钒和六价铬萃取至有机相，再通过反萃分离钒实现钒铬的分离。

上述钒铬分离方法特别适用于高浓度钒铬分离体系，大多方法仅能用于碱性体系。从含钒铬溶液中分离提取钒铬的方法只能满足市场的一般需求，钒铬分离程度较低，难以获得高纯度钒、铬产品。因此，在已有钒铬分离方法研究的基础上，进一步深入研究钒、铬性质的差异，探究切实可行的钒铬深度分离方法具有重要应用价值。