一种从碱性水溶液中分步提取钒铬并脱除铝硅的方法技术

本发明专利技术提供了一种从碱性水溶液中分步提取钒铬并脱除铝硅的方法，所述方法包括以下步骤：在含钒铬铝硅的碱性水溶液中加入有机羧酸盐，得到混合水溶液；将烷基胺类萃取剂与有机稀释剂混合，得到混合有机溶液；将混合水溶液与混合有机溶液混合进行萃取，得到上下两层液体共存的体系，上层为含钒铝有机相，下层为含铬硅水相；将含钒铝有机相进行两次反萃处理，分别得到含钒水相、含铝水相和第一上层有机相；将含铬硅水相与第一上层有机相混合进行萃取，得到含铬有机相和含硅水相；将含铬有机相与反萃剂混合进行反萃，得到含铬水相和第二上层有机相。本发明专利技术能有效地从浓碱性水溶液中分步提取钒铬并脱除铝硅，工艺流程简短，工艺成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于湿法冶金领域，涉及一种从碱性水溶液中分步提取钒铬并脱除铝硅的方法，尤其涉及一种从浓碱性水溶液中分步提取钒铬并脱除铝硅的方法。
技术介绍
我国四川攀枝花地区蕴藏有极为丰富的钒钛磁铁矿资源，具有极大的开发应用前景。多年来，为了实现钒钛磁铁矿中的钒、铬、钛等有价金属综合提取利用，人们在相关湿法冶炼工艺方面做了大量工作。采用酸法浸出这种多金属共生复杂矿物时，大多数金属都将进入溶液中；而采用碱法浸出时则可实现钒、铬与铁、钛、钴、镍和铜等的初步分离，这将极大地简化后续分离工艺。因此，关于碱法处理含钒铬两性金属资源的研究越来越多，其中最具有代表性的工作是张懿等提出的亚熔盐法工艺(KOH亚熔盐中钒渣的溶出行为[J].张懿等.中国有色金属学报,2013,23(4):1129-1138.)。亚熔盐法实际上是利用浓碱介质处理矿物，通过提供高反应活性的氧负离子，强化矿物的分解和浸出过程。采用亚熔盐技术可将钒渣分解温度由传统工艺的850℃降低至200～400℃，钒的一次转化率可达95％以上，铬的回收率可以提高到80％以上。但是，经亚熔盐法处理后得到的溶液碱浓度较高，如何从这种浓碱性溶液中高效地提取、分离钒铬成为研究的重点。不仅如此，在碱性浸出液中常常伴随存在有杂质铝和硅等，如何在分离钒、铬的同时实现杂质铝和硅的脱除，也是一个重要的研究方向。关于从碱性水溶液中分离钒铬的研究主要有化学沉淀法和溶剂萃取法。赵东峰等人研究了在铬酸钠的碱性水溶液中添加石灰脱除钒(铬酸钠碱性液中加石灰除钒[J].赵东峰等.中国有色金属学报,2011,21(12):3162-3168.)。研究表明，提高溶液pH值、增大CaO对V2O5的摩尔比或加入高活性石灰乳均可提高除钒率，但溶液中CO32-的存在会明显降低除钒率。加入理论用量3倍的石灰，溶液pH值降至10左右时，除钒率可达到85％。这种方法虽然工艺简单，但是石灰的添加量较多，会引入大量的杂质离子。对高浓碱性水溶液的适应性差，钒的去除率不高。陈肖虎等采用沉淀法从拜耳法铝酸钠溶液中分离钒(沉淀法从拜耳法铝酸钠溶液中分离钒[J].陈肖虎等.过程工程学报,2010,10(1):142-144.)。研究表明，采用氧化钙作为沉淀剂，钒可以钒酸钙的形式沉淀下来，从而实现钒与铝的分离，其中，沉淀剂用量、反应时间和反应温度是影响钒回收率的重要因素。然而，这种分离钒铝的方法存在一个重要的缺点，即钒的沉淀率较低，钒、铝分离差。在最优条件下，钒的沉淀率仅为45.34％。李莉等研究了从熔盐法活化处理含铬红土镍矿的碱性浸出液中分离铬铝(熔盐法活化处理含铬红土镍矿浸出液的铬铝的分离及碱液循环[J].李莉等.过程工程学报,2010,10(4):667-672.)。根据Na2CO3、Na2CrO4和NaAlO2在NaOH溶液中的溶解度及NaAlO2的性质，采用蒸发结晶、碳化沉铝和苛化等方法对浸出液中铬、铝进行了分离，并实现了碱液循环。结果表明，采用分步结晶，通过控制不同的结晶碱度，可以使NaAlO2和Na2CrO4依次结晶，从而实现铬和铝的分离。这种方法虽然可以实现碱性溶液中的铬、铝分离，但是仍然存在工艺复杂，操作困难，铬、铝分离性能差等缺点。RitceyG.M等研究了Aliquat336从pH<10的碱性水溶液中萃取分离钒铬(SolventExtraction.PrinciplesandApplicationstoProcessMetallurgy,vol.1&2.RitceyG.M,etal.,Elsevier,1984:11-25.)。LucasB.H等研究了Adogen464从钠化焙烧后所得到的pH<10的碱浸液中萃取分离钒铬(Solventextractionofchromiumandvanadium.LucasB.H,etal.USPatent4344924,1982.)。但是，上述研究指出，当水溶液中碱浓度较高时(例如，pH大于10)，钒和铬几乎不被季铵盐萃取。为了解决此问题，于淑秋等研究了烷基伯胺萃取分离钒铬(V、Cr分离和提取新工艺[J].于淑秋等.稀有金属,1989,13(1):4-7.)。研究表明，伯胺可以在近中性条件下(pH＝5～7)通过溶剂化机理选择性萃取钒，可实现钒铬的有效分离。然而当溶液的pH值大于7或溶液中碱浓度进一步增加时，伯胺对钒的萃取率急剧下降，导致钒铬无法分离。
技术实现思路
针对现有技术存在的浓碱性水溶液中钒、铬沉淀率低，钒铬与硅铝分离性能差等问题，本专利技术提供了一种从浓碱性水溶液中分步提取钒铬并脱除铝硅的方法。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种从碱性水溶液中分步提取钒铬并脱除铝硅的方法，所述方法包括以下步骤：(1)在含钒铬铝硅的碱性水溶液中加入有机羧酸盐，得到混合水溶液；(2)将烷基胺类萃取剂与有机稀释剂混合，得到混合有机溶液；(3)将步骤(1)得到的混合水溶液与步骤(2)得到的混合有机溶液混合进行萃取，得到上下两层液体共存的体系，上层为含钒铝有机相，下层为含铬硅水相；(4)将步骤(3)得到的含钒铝有机相进行两次反萃处理，分别得到含钒水相、含铝水相和第一上层有机相；(5)将步骤(3)得到的含铬硅水相与步骤(4)得到的第一上层有机相混合进行萃取，得到含铬有机相和含硅水相；(6)将步骤(5)得到的含铬有机相与反萃剂混合进行反萃，得到含铬水相和第二上层有机相。其中，上述步骤中的混合过程均在室温下进行，如15～25℃，但不限于此，可根据实际环境进行相应的调整。步骤(4)得到的第一上层有机相、步骤(6)得到的第二上层有机相可返回进行重新萃取。以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。作为本专利技术的优选方案，步骤(1)所述碱性水溶液为碱金属的氢氧化物、碱金属的碳酸盐或碱金属的碳酸氢盐中任意一种或至少两种的混合物的水溶液，其中所述组合典型但非限制性实例有：碱金属的氢氧化物和碱金属的碳酸盐的混合物，碱金属的碳酸盐和碱金属的碳酸氢盐的混合物，碱金属的氢氧化物、碱金属的碳酸盐和碱金属的碳酸氢盐的混合物等。优选地，所述碱性水溶液为氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠中任意一种或至少两种的混合物的水溶液，其中所述组合典型但非限制性实例有：氢氧化钠和碳酸钠的混合物，碳酸钠和碳酸氢钠的混合物，氢氧化钠、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从碱性水溶液中分步提取钒铬并脱除铝硅的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)在含钒铬铝硅的碱性水溶液中加入有机羧酸盐，得到混合水溶液；(2)将烷基胺类萃取剂与有机稀释剂混合，得到混合有机溶液；(3)将步骤(1)得到的混合水溶液与步骤(2)得到的混合有机溶液混合进行萃取，得到上下两层液体共存的体系，上层为含钒铝有机相，下层为含铬硅水相；(4)将步骤(3)得到的含钒铝有机相进行两次反萃处理，分别得到含钒水相、含铝水相和第一上层有机相；(5)将步骤(3)得到的含铬硅水相与步骤(4)得到的第一上层有机相混合进行萃取，得到含铬有机相和含硅水相；(6)将步骤(5)得到的含铬有机相与反萃剂混合进行反萃，得到含铬水相和第二上层有机相。

【技术特征摘要】
1.一种从碱性水溶液中分步提取钒铬并脱除铝硅的方法，其特征在于，所
述方法包括以下步骤：
(1)在含钒铬铝硅的碱性水溶液中加入有机羧酸盐，得到混合水溶液；
(2)将烷基胺类萃取剂与有机稀释剂混合，得到混合有机溶液；
(3)将步骤(1)得到的混合水溶液与步骤(2)得到的混合有机溶液混合
进行萃取，得到上下两层液体共存的体系，上层为含钒铝有机相，下层为含铬
硅水相；
(4)将步骤(3)得到的含钒铝有机相进行两次反萃处理，分别得到含钒
水相、含铝水相和第一上层有机相；
(5)将步骤(3)得到的含铬硅水相与步骤(4)得到的第一上层有机相混
合进行萃取，得到含铬有机相和含硅水相；
(6)将步骤(5)得到的含铬有机相与反萃剂混合进行反萃，得到含铬水
相和第二上层有机相。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述碱性水溶液
为碱金属的氢氧化物、碱金属的碳酸盐或碱金属的碳酸氢盐中任意一种或至少
两种的混合物的水溶液；
优选地，所述碱性水溶液为氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠中任意一种或至
少两种的混合物的水溶液；
优选地，步骤(1)所述碱性水溶液中碱金属的氢氧化物、碱金属的碳酸盐
或碱金属的碳酸氢盐中任意一种或至少两种的混合物的质量百分数为
0.01～10％，进一步优选为0.05～5％。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述有机羧
酸盐为乙二胺四乙酸、乙二醇-双-(2-氨基乙醚)四乙酸、环己烷二胺四乙酸、

\t二乙烯三胺五乙酸、酒石酸钠、亚苯基乙烯三胺五乙酸或柠檬酸三钠中任意一
种或至少两种的组合，进一步优选为乙二胺四乙酸、酒石酸钠或柠檬酸三钠中
任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(1)所述有机羧酸盐的添加量为：每20mL含钒铬铝硅的碱
性水溶液中添加0.001～0.3g的有机羧酸盐，进一步优选为每20mL含钒铬铝硅
的碱性水溶液中添加0.005～0.1g的有机羧酸盐。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述烷
基胺类萃取剂为三辛基甲基氯化铵、仲碳伯胺或叔胺中任意一种或至少两种的
组合，进一步优选为三辛基甲基氯化铵和/或仲碳伯胺；
优选地，步骤(2)所述有机稀释剂为正庚烷、煤油、正己烷、四氯化碳或
环己烷中任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(2)中烷基胺类萃取剂与有机稀释剂的体积比为1:(1～10)，
进一步优选为1:(2～6)。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)中将步
骤(1)得到的混合水溶液与步骤(2)得到的混合有机溶液混合的体积比为
(5～50):1，进一步优选为(10～30):1。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述的
两次反萃处理为：
第一次反萃处理：将步骤(3)得到的含钒铝有机相与反萃剂混合，进行第
一次反萃处理，得到上下两层液体共存的体系，上层为含钒有机相，下层为含
铝水相；
第...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄焜，孙盼，刘会洲，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11