一种生产高纯金属铬的方法技术

本发明专利技术公开了一种生产高纯金属铬的方法，包括：(1)将粉碎后的碳素铬铁加入到反应器中，向其中加入硫酸溶液进行浸出，进行第一次过滤；(2)向第一次过滤后的滤液中加入草酸和葡萄糖，控制溶液的pH值，产生草酸亚铁沉淀，进行第二次过滤；(3)向第二次过滤后的滤液中加入净化剂，进一步深度净化，然后进行第三次过滤，其中所述净化剂为2,9-二甲基-1,10-邻二氮杂菲与含硫氧化剂的组合；(4)调节第三次过滤后的滤液的pH值，产生氢氧化铬沉淀，然后进行第四次过滤，将得到的氢氧化铬进行煅烧，得到三氧化二铬；(5)将得到的三氧化二铬通过氢气还原得到高纯金属铬。根据本发明专利技术的方法能够极大地降低杂质的含量，从而生产高纯金属铬。

【技术实现步骤摘要】
一种生产高纯金属铬的方法
本专利技术涉及一种生产高纯金属铬的方法。
技术介绍
目前，高纯金属铬的生产是使用品位在97.5％以上的三氧化二铬，通过炉外法可以冶炼出纯度在99％以上的金属铬，再将金属铬粉碎，经真空脱气，生产低气的高纯金属铬。生产冶金用三氧化二铬主要采用铬酸盐-硫磺法，即在沸腾的溶液中加入硫磺还原铬酸钠溶液，将铬酸钠溶液中Cr6+还原为Cr3+，该种方法由于使用硫磺进行还原，还原过程需要对溶液进行加热，因此存在生产过程中工艺参数控制过程复杂的问题，并且生产出的三氧化二铬中的杂质含量较高，具体产品指标见表1。表1化学成分Cr2O3SiO2Fe2O3Al2O3含量(％)94-950.1-0.50.3-0.80.1-0.5同时，用此品位的三氧化二铬，经炉外法冶炼，再经真空脱气处理，生产低气高纯金属铬，此工艺对降低金属铬气体元素有效，其它杂质元素仍无法降低，特别是铁、铝、硅、钒等元素，具体产品指标见表2。由于这些元素含量偏高，导致金属铬变脆、没有延展性且不能加工锻造，因而无法用于军事和航空航天等尖端工业的制造中。表2化学成分CrSiFeAl含量(％)99.1-99.60.1-0.20.1-0.30.1-0.3CN102642869A公开了一种清洁环保的三氧化二铬生产方法，该方法是以碳素铬铁为主要原料，金属氧化物为辅助原料，经过混合压坯、干燥后，通过500℃～1500℃的高温固-固相冶金方法使碳素铬铁中的铬转变为三氧化二铬，并经冷却制备成粉料后分离出三氧化二铬。其缺点是：生产周期长，工艺过程复杂，能耗高，工艺参数不容易控制。CN1410357A公开了一种采用湿法还原重铬酸钾或重铬酸钠制备三氧化二铬的方法，该方法需配置重铬酸钠或重铬酸钾的水溶液，并将重铬酸钾或重铬酸钠水溶液与还原剂置于热压反应釜中进行反应，该方法以低分子量的糖类化合物如蔗糖、葡萄糖、果糖或它们的混合物为还原剂，其中蔗糖最为适宜，同时，其具体事例中并无其他糖类化合物的实验实例，这充分说明，该方法的工艺使用除蔗糖以外的其他糖类还原剂的还原效果经济性差、转化率低，同时，需自配溶液和加热才能实施，对设备要求高，操作复杂。此外，上述方法都不能充分降低从碳素铬铁生产三氧化二铬和金属铬工艺的杂质含量，限制了金属铬的应用领域。
技术实现思路
技术问题本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术生产高纯金属铬时，无法降低非气体杂质元素、污染环境、产品整体质量低于国外同类产品和生产成本过高等缺点。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种从碳素铬铁生产高纯金属铬的方法，用草酸、葡萄糖和净化试剂，通过络合，解决铬铁难以深度分离的难题，制备出高纯氧化铬，通过用氢气对高纯氧化铬进行氢化还原生产高纯金属铬。此生产工艺缩短了工艺流程，生产全过程无六价铬产生，彻底根除含六价铬废渣及冶炼废气的产生，产品回收率高、生产速度快、产品质量好、生产成本低，无六价铬对环境产生的污染、保护生产环境和人体健康；所述方法能够显著降低从碳素铬铁生产金属铬工艺的杂质含量，实现铬铁深度分离，得到高纯度的金属铬。技术方案提供一种从碳素铬铁生产高纯金属铬的方法，所述方法包括：采用碳素铬铁为原料，用硫酸溶解后得到三价铬离子和二价铁离子的溶液，用中和剂调整pH值后进行过滤，滤渣返回进行循环浸出，滤液中加入草酸，草酸只跟二价铁离子反应产生草酸亚铁沉淀，而与三价铬离子不生成沉淀；对溶解在溶液中的部分草酸亚铁，向溶液加入净化剂，通过络合，进行深度除杂，去除溶液中锰、锌、钒及残留的铁沉淀，从而使溶液深度净化；然后含有三价铬离子的滤液经中和、煅烧和氢气还原，得到高纯度的金属铬。具体地，生产高纯金属铬的方法包括：(1)将粉碎后的碳素铬铁加入到反应器中，向其中加入硫酸溶液进行浸出，反应一定时间后，用中和剂调整pH值为1-2，然后进行第一次过滤；(2)向第一次过滤后的滤液中加入草酸和葡萄糖，用中和剂控制溶液的pH值为1.5-4.0，搅拌下反应，产生草酸亚铁沉淀，然后进行第二次过滤；(3)向第二次过滤后的滤液中加入净化剂，搅拌下反应，然后进行第三次过滤；(4)向第三次过滤后的滤液中加入中和剂，调节溶液的pH值为8-9，产生氢氧化铬沉淀，然后进行第四次过滤，将得到的氢氧化铬进行煅烧，得到三氧化二铬；(5)将得到的三氧化二铬通过氢气还原得到高纯金属铬。其中，在步骤(1)中，采用碳素铬铁为原料，用硫酸溶解后得到三价铬离子和二价铁离子的溶液，用中和剂调整pH值后进行第一次过滤，过滤后的滤渣可以再次用硫酸溶液进行浸出；使用的碳素铬铁的铬含量为30-80％，含碳量为6-10％，其余为铁和一些微量元素；碳素铬铁的粒度为150-250目；硫酸溶液的浓度为50-60％；碳素铬铁的反应温度为80-100℃，反应时间为6-10小时；中和剂为氨水、氢氧化钠等。在步骤(2)中，向第一次过滤后的滤液中加入草酸和葡萄糖，由于加入草酸后会影响溶液的pH值，使用中和剂调节溶液的pH值为1.5-4.0；草酸与二价铁离子反应产生草酸亚铁沉淀，草酸与三价铬离子不生成沉淀，然后进行第二次过滤，滤渣干燥后得到草酸亚铁产品；反应温度为25-45℃；使用纯度为99％以上的草酸，草酸与碳素铬铁的重量比例为0.5-0.8；葡萄糖的作用是提高溶液中三价铬含量，葡萄糖与碳素铬铁的重量比例为0.04-0.06。在步骤(3)中，第二次过滤后的滤液中还溶解有少量草酸亚铁，向溶液加入净化剂，通过络合，进行深度除杂，去除溶液中锰、锌、钒及残留的铁杂质，从而使溶液深度净化，进行第三次过滤，滤渣主要为氧化铁；加入净化剂并搅拌，先在25-45℃下反应50-70分钟，然后升温至90-110℃，继续反应50-70分钟；关于净化剂的用量，可以根据深度净化前的料液中的铁、钴、镍、锌等元素的含量，并根据实际浸出情况，按理论量的1-2倍逐渐添加净化剂。在浸出过程中，可以适时取样分析，直至净化后料液的杂质元素含量达标。所述净化剂为由以下化学式1表示的2,9-二甲基-1,10-邻二氮杂菲与含硫氧化剂的组合；所述含硫氧化剂选自双二甲基二硫代氨基甲酸钠(SDD)、硫化钠和海波中的一种或多种；[化学式1]在步骤(4)中，向第三次过滤后的滤液中加入中和剂，调节溶液的pH值为8-9，产生氢氧化铬沉淀，进行第四次过滤，然后将得到的氢氧化铬进行煅烧，得到三氧化二铬；煅烧温度为1300-1350℃；煅烧时间为6-8h；得到的三氧化二铬的指标见表3。表3化学成分Cr2O3Fe2O3含量(％)99.2-99.60.01-0.03在步骤(5)中，将得到的三氧化二铬放入氢气还原炉内，通入纯氢气，通过离子发生器将氢气离子化，并利用高频加热技术对还原炉内的三氧化二铬进行加热，利用离子氢的还原性将三氧化二铬的氧元素和其他气体元素脱除，从而得到高纯度的金属铬；通过本专利技术的方法制备的高纯度的金属铬的指标见表4。表4化学成分CrFeOS含量(％)99.2-99.70.01-0.030.01-0.050.01-0.03上述步骤中使用的中和剂为氨水、氢氧化钠等。本专利技术的有益效果：1、原料易得，且有效解决铬铁分离的难题，且产生副产品草酸亚铁，可以应用于电池行业。2、使用净化剂去除溶液中锰、锌、钒及残留的铁杂质，实现深度净化。3、全流程无工业废渣和冶炼废本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产高纯金属铬的方法，包括：(1)将粉碎后的碳素铬铁加入到反应器中，向其中加入硫酸溶液进行浸出，反应一定时间后，用中和剂调整pH值为1‑2，然后进行第一次过滤；(2)向第一次过滤后的滤液中加入草酸和葡萄糖，用中和剂控制溶液的pH值为1.5‑4.0，搅拌下反应，产生草酸亚铁沉淀，然后进行第二次过滤；(3)向第二次过滤后的滤液中加入净化剂，搅拌下反应，然后进行第三次过滤；(4)向第三次过滤后的滤液中加入中和剂，调节溶液的pH值为8‑9，产生氢氧化铬沉淀，然后进行第四次过滤，将得到的氢氧化铬进行煅烧，得到三氧化二铬；(5)将得到的三氧化二铬通过氢气还原得到高纯金属铬。

【技术特征摘要】
1.一种生产高纯金属铬的方法，包括：(1)将粉碎后的碳素铬铁加入到反应器中，向其中加入硫酸溶液进行浸出，反应一定时间后，用中和剂调整pH值为1-2，然后进行第一次过滤；(2)向第一次过滤后的滤液中加入草酸和葡萄糖，用中和剂控制溶液的pH值为1.5-4.0，搅拌下反应，产生草酸亚铁沉淀，然后进行第二次过滤；(3)向第二次过滤后的滤液中加入净化剂，搅拌下反应，然后进行第三次过滤；(4)向第三次过滤后的滤液中加入中和剂，调节溶液的pH值为8-9，产生氢氧化铬沉淀，然后进行第四次过滤，将得到的氢氧化铬进行煅烧，得到三氧化二铬；(5)将得到的三氧化二铬通过氢气还原得到高纯金属铬，其中，在步骤(3)中，所述净化剂为由以下化学式1表示的2,9-二甲基-1,10-邻二氮杂菲与含硫氧化剂的组合；所述含硫氧化剂选自双二甲基二硫代氨基甲酸钠(SDD)、硫化钠和海波中的一种或多种；[化学式1]2.根据权利要求1所述的生产高纯金属铬的方法，其中，在步骤(1)中，碳素铬铁的粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：于铭凯，左文鼎，蔡阳，
申请(专利权)人：马桂文，
类型：发明
国别省市：北京;11