一种镁铬铁矿硫酸浸出液制取碱式硫酸铬的方法技术

一种镁铬铁矿硫酸浸出液制取碱式硫酸铬的方法，属于矿物加工技术领域。本发明专利技术方法为：调整镁铬铁矿硫酸浸出液至40～90℃并恒温，加入过量铁屑或铁粉不断搅拌，待反应液中不含有Fe3+后，停止加热搅拌；过滤取滤液，残余铁屑回收使用；用碱性溶液调整滤液的pH值至1～4的区间，缓慢添加草酸固体，草酸加入量为理论值的1.0～1.8倍物质的量，控制溶液pH值，令其始终保持在初始水平±0.5的区间内；添加完毕后继续搅拌5～20min，过滤滤渣为金属草酸盐，向滤液中加入碱性溶液中和，调至盐基度为33±1％，将母液干燥，获得碱式硫酸铬。本发明专利技术方法能够在一个反应器内同时除去镁铬铁矿硫酸浸出液中的铁和镁，缩短工艺流程，节约设备空间，成本低廉，无Cr(Ⅵ)产生。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，属于矿物加工
。本专利技术方法为：调整镁铬铁矿硫酸浸出液至40～90℃并恒温，加入过量铁屑或铁粉不断搅拌，待反应液中不含有Fe3+后，停止加热搅拌；过滤取滤液，残余铁屑回收使用；用碱性溶液调整滤液的pH值至1～4的区间，缓慢添加草酸固体，草酸加入量为理论值的1.0～1.8倍物质的量，控制溶液pH值，令其始终保持在初始水平±0.5的区间内；添加完毕后继续搅拌5～20min，过滤滤渣为金属草酸盐，向滤液中加入碱性溶液中和，调至盐基度为33±1％，将母液干燥，获得碱式硫酸铬。本专利技术方法能够在一个反应器内同时除去镁铬铁矿硫酸浸出液中的铁和镁，缩短工艺流程，节约设备空间，成本低廉，无Cr(Ⅵ)产生。【专利说明】
本专利技术属于矿物加工
，特别涉及。
技术介绍
铬铁矿是以铬铁尖晶石为主的一种矿石，Cr2O3含量通常在18~62%之间，铁主要以Fe(II)形式存在，而铬主要以Cr(III)形式存在。不同产地和成因的铬铁矿在具体成分和性质上略有差异，四面体位的Fe2+会部分被Mg2+替、，形成类质同构尖晶石，以(Mg，Fe2+)(Cr, Fe3+) 204的通式进行表达，我们将其称之为镁铬铁矿。镁铬铁矿是铬铁矿中最主要的矿物形式，是生产铬盐的重要原料。碱式硫酸铬又称为盐基性硫酸铬、铬盐精或是铬粉，通常呈无定形墨绿色粉末状或片状，是铬盐行业中的重要产品，常用于制革、印染、陶瓷等工业，也是生产氢氧化铬的重要原料。目前的制备方法主要是通过含铬矿石的钠化焙烧制备重铬酸钠，然后将其还原制得碱式硫酸铬产品。此工艺虽较为成熟，但生产过程中出现的Cr (VI)(重铬酸钠)对周边环境和人体健康构成了严重的威胁。长久以来，发达国家迫于环境压力逐步将相关企业转移到以中国为主的发展中国家，造成了我国严重的污染问题。另外，还有一些国家(如日本)先将矿石经高温还原制备铬铁，然后进行酸浸提铬。此法虽然避免了 Cr(VI)的出现，但复杂的工艺流程和高昂的冶炼成本注定其市场竞争力有限。为此，科研工作者探索出了镁铬铁矿硫酸浸出生产铬盐的清洁工艺，从根本上杜绝了 Cr(VI)的产生，但酸性浸出液中除含有铬离子外，大量铁离子和镁离子也随尖晶石结构的破坏进入浸出液，对铬的选择性提取造成了极大的困难。传统的思路是将浸出液中的铁和镁在不同环境下分虽转化为第二相，通过物理性质的不同分步进行去除。其中，铬与铁的分离方法主要有针铁矿法、莫尔盐法、黄钾铁钒法、水解法和有机萃取法等。镁的存在令浸出液的除杂变得尤为困难，常规无机物中能与镁结合形成第二相的阴离子几乎均能与铬结合。而所处的酸性溶液更是极大限制了除镁工艺的使用，改变强酸性溶液至中性或碱性将消耗大量的碱，且反应剧烈容易造成危险。目前关于酸性溶液体系中铬、镁分离的研究较少，在其他体系溶液中至要是通过加入氟化物来实现除镁的目的。无论选择何种方式对镁铬铁矿浸出液进行选择性除杂，都需要向浸出液中添加多种试剂或多次转变溶液体系环境。一方面会造成杂质引入，另一方面工艺繁琐导致生产周期长、经济成本高。若能通过技术创新利用廉价工业原料在同一环境下同时除去镁铬铁矿浸出液中的铁离子和镁离子，无疑将会极大提高此清洁生产工艺的市场活力。本专利技术依托于清洁的镁铬铁矿硫酸浸出工艺，采用络合除杂技术，通过加入草酸使C2O42-同时与浸出液中Fe2+和Mg2+络合形成微溶物而与母液分离，极大简化了除杂工艺，提闻了广品质量。
技术实现思路
针对现有技术的不足，解决镁铬铁矿硫酸浸出液除杂困难的问题，本专利技术提供了，制取得到碱式硫酸铬和金属草酸盐的同时，通过络合除杂，实现了溶液体系中铬与铁、镁的高效分离和清洁生产的目的。络合除杂是溶液体系中一种重要的金属元素分离的方法，通过控制络合条件和目标离子与络离子的配比可以实现特定元素的提取和分离。镁铬铁矿的硫酸浸出液是主要含有Cr3+、Fe3+、Mg2+、H+和S042_的酸性溶液。草酸羧基中的氧有孤对电子，它能够与Fe2+和Mg2+空轨道结合形成配位化合物。当草酸电离出的C2O42-恰好等于溶液中Fe2+和Mg2+的量时就会以草酸盐微溶物的形成沉淀下来。存在如下反应:H2CO4 ^ H +HC2O4-CΚψ? = 5.4XI0-2)(I)HC2O4- = H++C20广(Ksp2 = 5.4X 10-5) (2)Fe2++C20广=FeC2O4 I (Ksp = 2.I X 10-7) (3)Mg2++C20广=MgC2O4 I (Ksp = 8.6X 10-5) (4) 但应注意，若溶液中游离的C2042_浓度过高，则会与微溶的草酸盐继续络合形成Fe (C2O4) 22_、Fe (C2O4)广和Mg (C2O4) 22_等可溶物重新进入溶液。从以上分析可知，由于草酸的不完全电离，加入的草酸量应大于理论计算量，但加入量过多又会导致络合沉淀的再溶解。因此，本专利技术经研究得出1.0~1.8倍理论草酸物质的量为适宜加入量。草酸铁与草酸镁均能在PH值高于I的酸性溶液中稳定存在，当pH值大于4时，铬会与溶液中的氢氧根结合形成沉淀，造成铬损失，所以溶液络合除杂的适宜PH值范围为I~4。浸出液的初始pH值在O~I之间，与之相差不大，仅需加入少量碱试剂即可满足除杂需要。本专利技术镁铬铁矿硫酸浸出液制取碱式硫酸铬的方法，具体包括如下步骤:步骤1:调整镁铬铁矿硫酸浸出液至40~90°C并保持恒温，加入过量铁屑或铁粉并不断搅拌，待反应液中不含有Fe3+后，停止对反应液的加热和搅拌；步骤2:过滤试样取滤液,此时滤液中Fe3+已完全被铁屑还原为Fe2+,测此时滤液的pH值,残余铁屑回收使用；步骤3:如果滤液的pH值在I~4的区间，此步骤不用操作；如果滤液的pH值低于1，向滤液中滴加碱性溶液，使pH值升至I~4的区间内；步骤4:向所得的滤液中逐渐添加草酸固体并不断搅拌，草酸的加入量为理论值的1.0~1.8倍物质的量，且此过程中需用步骤3中的碱性溶液控制溶液pH值，令其始终在初始水平±0.5的区间内，防止溶液波动过大造成络合沉淀的再溶解或铬氢氧化物的析出；步骤5:待草酸添加完毕后继续搅拌5~20min停止反应，过滤取滤液，滤渣为金属草酸盐；向滤液中加入步骤3中的碱性溶液进行中和，调至盐基度为33±1%后，将母液进行干燥，获得碱式硫酸铬。本专利技术方法中步骤I中，检测反应液是否含有Fe3+的方法为:每隔一定时间，取少量反应液用硫氰化钾检测反应液中的Fe3+ ;步骤3中所采用的碱性溶液为氨水、氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的一种。步骤4中加入草酸后，需严格控制pH值在始终在初始水平±0.5的区间内的原因为:溶液的PH值会由于草酸的加入而快速下降，此时若不加以控制会导致溶液pH值低于草酸铁与草酸镁的析出范围，络合除杂难以持续，因此本专利技术采用碱溶液对浸出液的pH值进行调节。在此步骤中要严格控制碱溶液的滴加速度，避免加入过快使溶液中的铬与氢氧根结合析出，导致铬损失。大量实验证明，将溶液的PH值控制在络合反应初始状态的±0.5的范围内能够达到较优实验结果。本专利技术镁铬铁矿硫酸浸出液制取碱式硫酸铬的方法与其他相关工艺相比较，最为显著的特点是能够在一个反应器内同时除去镁铬铁矿硫酸浸出液中的铁和镁，缩短了工艺流程，节约了设备空本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁铬铁矿硫酸浸出液制取碱式硫酸铬的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：调整镁铬铁矿硫酸浸出液至40～90℃并保持恒温，加入过量铁屑或铁粉并不断搅拌，待反应液中不含有Fe3+后，停止对反应液的加热和搅拌；步骤2：过滤试样取滤液，测此时滤液的pH值，残余铁屑回收使用；步骤3：如果滤液的pH值在1～4的区间，此步骤不用操作；如果滤液的pH值低于1，则向滤液中滴加碱性溶液，使pH值升至1～4的区间内；步骤4：向所得的滤液中缓慢添加草酸固体并不断搅拌，草酸的加入量为理论值的1.0～1.8倍物质的量，且此过程中需用步骤3中的碱性溶液控制溶液pH值，令其始终保持在初始水平±0.5的区间内；步骤5：待草酸添加完毕后继续搅拌5～20min后停止反应，过滤取滤液，滤渣为金属草酸盐；向滤液中加入步骤3中的碱性溶液进行中和，调至盐基度为33±1％后，将母液进行干燥，获得碱式硫酸铬。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘承军，赵青，史培阳，张波，姜茂发，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21