一种从含钒铬混合液中提取钒、铬的方法技术

本发明专利技术公开了一种从含钒铬混合液中提取钒、铬的方法，该方法是用Dex‑V大孔弱碱性阴离子交换树脂吸附溶液中的钒与铬，获得吸附钒、铬的树脂，再用4%硫酸‑乙醇混合溶液洗脱，得到铬(III)溶液与含钒树脂，对含铬溶液中和处理制取三氧化二铬，然后使用碱性溶液解吸含钒树脂，对获得的含钒解吸液进行沉钒处理以获得五氧化二钒。本发明专利技术的方法原料及设备要求低、操作工艺简单、效率高、成本低。本发明专利技术吸附提取钒和铬，钒(V)、铬(VI)的吸附率分别可达98.83%和99.87%，4%硫酸‑乙醇混合溶液对铬(VI)的解吸率可达96.7%，钒和铬的最终总回收率可达90.57%和96.52%。

Method for extracting vanadium and chromium from mixed liquid containing vanadium and chromium

The invention discloses a method for extracting vanadium and chromium from mixtures containing vanadium and chromium, the method is to use Dex V macroporous weakly basic anion exchange resin to adsorb chromium and vanadium, vanadium and chromium adsorption resin, with 4% sulfuric acid ethanol elution, chromium (III) with the solution of vanadium containing resin, preparation of neutralization treatment of chromium oxide chromium aqueous solution, and then use the alkaline solution containing vanadium desorption resin, to obtain the vanadium containing eluate to obtain five of two vanadium vanadium deposition treatment. The method of the invention has the advantages of low requirement for raw materials and equipment, simple operation process, high efficiency and low cost. The adsorption and extraction of vanadium and chromium, vanadium (V), chromium (VI) adsorption rate is respectively 98.83% and 99.87%, 4% sulfuric acid ethanol mixed solution of chromium (VI) desorption rate of up to 96.7%, the final total vanadium and chromium recovery rate can reach 90.57% and 96.52%.

【技术实现步骤摘要】
一种从含钒铬混合液中提取钒、铬的方法
本专利技术属于重金属资源回收
，具体涉及一种从含钒铬混合液中提取钒、铬的方法。
技术介绍
钒、铬是重要的金属元素与战略物资，广泛应用于钢铁、合金、化工、陶瓷、医药等行业，合理开发并充分利用国内蕴藏的钒铬矿资源可以解决目前钒、铬产品需求量扩张带来的困境。钒、铬性质相近，在自然界中钒、铬通常以共生的方式存在于钒钛磁铁矿中，钒钛磁铁矿经转炉提钒后，钒、铬富集于钒渣中。钒渣焙烧熟料的浸出液含有高浓度的钒(V(V))与铬(Cr(VI))，欲获得高纯度的钒制品与铬制品，必须对溶液中钒(V)与铬(VI)进行有效分离。但目前仍缺乏有效分离溶液中钒(V)与铬(VI)的方法。此外，钒(V)与铬(VI)具有高毒性，严重污染环境。因此，有效选择性分离与回收溶液中的钒与铬具有重大的环境保护意义和经济意义。目前溶液中钒铬分离方法主要有沉淀分离法、溶剂萃取法和离子交换法等。直接沉淀法虽然简单且成本较低，但是分离效率有限且沉淀得到的偏钒酸盐或多钒酸盐均会含有杂质元素。中国专利号为CN1121962A采用伯胺N-1923萃取剂分离和提取钒、铬，可以制得纯度较高的钒与铬的产品，但缺点是萃取剂的容量低，萃取操作过程冗长、易产生乳化现象，生产成本较高。中国专利号为CN101538652B采用大孔强碱性树脂分离绿泥浸出液中的钒和铬，工艺流程长并且操作复杂，并且钒与铬的分离并不彻底，最终只能得到钒的合格产物，铬以铬渣的形式回收。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术提供一种从含钒铬混合液中提取钒、铬的方法，旨在简单、经济、高效地分离及回收溶液中的钒与铬。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种从含钒铬混合液中提取钒、铬的方法，其工艺流程如图1所示。具体包括以下步骤：1)调节钒铬混合溶液的pH值至3.0，得到待分离混合溶液。将pH值调到3.0，使钒酸根离子与铬酸根离子处于理想的赋存状态，即待分离混合溶液中的钒(V)与铬(VI)以H2V10O284-与Cr2O72-形式存在，这样可以将树脂对钒(V)、铬(VI)的吸附率提到为98.83％和99.87％。2)用弱碱性阴离子交换树脂静态吸附溶液中的钒、铬，吸附时间为40min，得到吸附钒、铬的树脂。吸附过程的反应方程式如下所示：3)用4wt％的硫酸-乙醇溶液洗涤吸附钒、铬的树脂，使铬以Cr3+形式进入液相中，得到吸附钒的树脂和含铬溶液，备用。洗脱液为4wt％硫酸-乙醇溶液。4％硫酸-乙醇混合溶液作为选择性还原剂，将吸附在阴离子交换树脂表面的含铬(VI)阴离子，选择性还原为铬(III)阳离子而离开树脂表面，而含钒(V)阴离子仍留在树脂表面，实现对钒(V)、铬(VI)的分离。这是充分利用了钒(V)、铬(VI)在氧化性方面的微弱差异，硫酸-乙醇混合溶液作为选择性还原剂，将吸附在阴离子交换树脂表面的含铬(VI)阴离子，选择性还原为铬(III)阳离子而离开树脂表面，从而与仍然吸附在树脂表面的含钒(V)阴离子分离。4％硫酸-乙醇溶液洗脱能力更强。化学反应式表示如下：2Cr2O72-+16H++3CH3CH2OH→4Cr3++11H2O+3CH3COOH4)用3wt％的NaOH溶液解吸步骤3)得到的吸附钒的树脂，得到含钒解吸液和脱吸树脂，备用。解析过程的反应方程式如下所示：5)对步骤4)得到的含钒解吸液进行沉钒处理以获得钒酸盐，再以钒酸盐为原料制取五氧化二钒。6)中和步骤3)得到的含铬溶液，使铬以Cr(OH)3·nH2O形式沉淀析出，再经过锻烧得到粉末状的三氧化二铬。还包括步骤7)：将步骤4)得到的脱吸树脂依次用HCl溶液、NaOH溶液和去离子水清洗若干次，以回收大孔弱碱性阴离子交换树脂，以备再用。阴离子交换吸附方式为静态吸附，解吸方式为分步选择性解吸，饱和吸附的负载树脂先洗脱铬再洗脱钒，从而实现钒(V)、铬(VI)的分离。其中：在步骤1)中，调节钒铬混合溶液的pH值的试剂为H2SO4和NaOH。使用H2SO4调节pH值而不使用常用的调节剂HCl可以减少溶液中氯离子的含量，从而减小树脂吸附过程中在树脂官能团上钒、铬离子与氯离子的竞争，提高树脂对钒(V)、铬(VI)的吸附率。步骤2)中所述弱碱性阴离子交换树脂的型号为Dex-V大孔弱碱性阴离子交换树脂。吸附的温度为25℃。树脂吸附为吸热反应，温度升高利于离子交换反应的进行，接触时间增加利于获得较大传质推动力，即内部离子交换和外部颗粒扩散速度同步提高，然而温度过高、反应时间增长会导致树脂稳定性的破坏和增加不必要的资源浪费，因此25℃和40min为最佳条件。与现有的技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术设备要求简单，工艺流程短、成本低，利用钒、铬的氧化差异选择性还原铬，能实现钒和铬的高效分离及其高纯度提取。用本方法吸附钒和铬，钒(V)、铬(VI)的吸附率可达98.83％和99.87％。用本方法解析铬(VI)，解析率可达96.70％，回收率在现有技术基础上有2％提升。Dex-V树脂经HCl溶液NaOH溶液处理后可重复使用。附图说明图1为本专利技术的工艺流程图；图2为pH值对V(V)、Cr(VI)吸附率的影响变化曲线。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。以下实施例中均以钒酸钠V(V)、铬酸钠Cr(VI)的混合溶液模拟高铬型钒渣钠化焙烧熟料的浸出液作为原料。实施例一将150mL含五价钒(100mg/L)和六价铬(100mg/L)的钒铬混合溶液用氢氧化钠溶液或硫酸调节pH至8.0。在25℃下将Dex-V大孔弱碱性阴离子交换树脂加入磁力加热搅拌器进行静态吸附实验，吸附时间为40min。经检测，钒(V)、铬(VI)的吸附率为93.76％和99.50％。pH值对V(V)、Cr(VI)吸附率的影响如图2所示。实验表明，在最优吸附温度和接触时间下，提高pH值Dex-V大孔弱碱性阴离子交换树脂对钒(V)、铬(VI)的吸附能力有所下降，钒的吸附率下降高达5％。实施例二将150mL含五价钒(100mg/L)和六价铬(100mg/L)的钒铬混合溶液用氢氧化钠溶液或硫酸调节pH至3.0。在25℃下将Dex-V大孔弱碱性阴离子交换树脂加入磁力加热搅拌器进行静态吸附实验，吸附时间为40min。用草酸、盐酸、硫酸、抗坏血酸和4％硫酸-乙醇溶液分别洗脱含钒、铬树脂并比较解吸率。经检测，草酸对钒(V)、铬(VI)的解吸率分别为0.38％和0.46％；盐酸对钒(V)、铬(VI)的解吸率分别为51.05％和1.38％；硫酸对钒(V)、铬(VI)的解吸率分别为70.32％和1.86％；抗坏血酸对钒(V)、铬(VI)的解吸率分别为98.53％和99.25％；4％硫酸-乙醇混合溶液对钒(V)、铬(VI)的解吸率分别为2.10％和96.70％。分析原因可能为：草酸不与钒(V)、铬(VI)发生化学反应或离子反应，因此不可作为洗脱剂；盐酸、硫酸使得酸性增加导致钒酸根阴离子团H2V10O284-部分转换成钒氧根阳离子VO2+而离开树脂，并且同等浓度情况下，硫酸酸性强于盐酸的酸性，所以硫酸解吸率高于盐酸解吸率，硫酸与盐酸可以部分洗脱V(V)；抗坏血酸是强还原剂，可以将钒(V)、铬(VI)分别还原成钒(IV)、铬(III)，能够同时完全洗脱树脂吸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从含钒铬混合液中提取钒、铬的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)调节钒铬混合溶液的pH值至3.0，得到待分离混合溶液；2)用弱碱性阴离子交换树脂静态吸附溶液中的钒、铬，吸附时间为40min，得到吸附钒、铬的树脂；3)用4wt％的硫酸‑乙醇溶液洗涤吸附钒、铬的树脂，使铬以Cr

【技术特征摘要】
1.一种从含钒铬混合液中提取钒、铬的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)调节钒铬混合溶液的pH值至3.0，得到待分离混合溶液；2)用弱碱性阴离子交换树脂静态吸附溶液中的钒、铬，吸附时间为40min，得到吸附钒、铬的树脂；3)用4wt％的硫酸-乙醇溶液洗涤吸附钒、铬的树脂，使铬以Cr3+形式进入液相中，得到吸附钒的树脂和含铬溶液，备用；4)用3wt％的NaOH溶液解吸步骤3)得到的吸附钒的树脂，得到含钒解吸液和脱吸树脂，备用；5)对步骤4)得到的含钒解吸液进行沉钒处理以获得钒酸盐，再以钒酸盐为原料制取五氧化二钒；6)中和步骤3)得到的含铬溶液，使铬以Cr(OH)3·nH2O形式沉淀析出，再经过锻烧得到粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鸿乂，杨阳，张梦，谢兵，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50