一种氯化-选择性氧化分离含钒铬物料中钒铬的方法技术

一种氯化

【技术实现步骤摘要】
一种氯化
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选择性氧化分离含钒铬物料中钒铬的方法


[0001]本专利技术涉及提钒铬化工
，更具体讲，涉及一种采用氯化
‑
选择性氧化含钒铬物料分离钒和铬的方法。

技术介绍

[0002]钒作为一种战略金属，在钢铁、电池、催化剂等行业有着重要的应用。中国每年生产大量的钒，约85％应用于冶炼合金钢。铬可以提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，是耐热钢的重要合金元素。
[0003]钒钛磁铁矿是一种富含铁、钒、铬、钛等多种有价组元的复杂共生矿物，为我国重大特色战略资源。每年我国钒钛磁铁矿冶炼工艺中产生40万吨左右钒渣，钒渣中含有有价金属钒和铬。钒渣中V2O3含量为13
‑
19wt.％，Cr2O3的含量为1
‑
6wt.％。钒渣主要物相有：尖晶石相(钒铁尖晶石、锰钒尖晶石和钛铁尖晶尖)、硅酸盐相(锰铁橄榄石)和金属铁相。钒主要以三价形式存在于钒铁尖晶石(FeV2O4)中，铬也主要以三价形式存在于铁铬尖晶石(FeCr2O4)中。现在工业上钒渣的综合利用主要采用焙烧
‑
浸出方法，使五价钒、六价铬同时进入溶液。由于钒和铬具有十分相似的化学性质，如何从共含钒、铬渣中经济有效地分离提取钒、铬成为了一个世界性难题。在专利200610089232《一种从含钒铬溶液中分离回收钒和铬的方法》中公开了钒铬分离的方法，采用萃取分离钒铬；在专利201410204195.1《一种电解分离含钒铬溶液中钒和铬的方法》通过电化学方法进行了溶液中五价钒和六价铬的分离。但是铬的价态从三价变为六价，铬的毒性增加一百倍。钒的价态从三价变为五价，钒毒性也大大增加。为了降低高价钒铬对于环境的危害，研究三价钒和三价铬有效提取的新工艺是非常有意义的。在专利201611174538.X《一种提取固体中铁和锰的方法》我们提出了选择性提取铁锰的方法，同时，在专利201610211017.0《一种提取钢铁厂钒渣中钛、铁、锰、钒和铬的方法》我们提出了提钒铬新工艺，得到了三价钒和三价铬。因此经过两次氯化处理后，得到的是含VCl3和CrCl3的熔盐体系。在专利201810117370.1《一种电解分离含钒铬熔盐中的钒和铬的方法》提到了通过熔盐电解法实现钒铬的分离，分离的温度高。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的是为了从含钒铬物料中有效分离钒铬，具体包括以下步骤：
[0005]1)在惰性气氛下，将含钒物料氯化，得到含VCl3‑
CrCl3‑
FeCl3‑
AlCl3的氯化产物，之后将氯化产物在一定氧分压和氯化分压的条件下进行选择性氧化反应，得到VOCl3气体和含有AlCl3‑
CrCl3的盐，将所述VOCl3气体收集作为制备钒产品原料；
[0006]2)将步骤1)得到的AlCl3‑
CrCl3盐，在惰性气氛下，继续进行加热，得到气体AlCl3和含有CrCl3的盐。
[0007]进一步地，步骤1)中的含钒物料包括钒渣、钒钛磁铁矿、钒云母和石煤中的任意一种或多种的组合。
[0008]进一步地，步骤1)中的惰性气氛包括氮气、氩气和氦气中的一种或者多种。
[0009]进一步地，步骤1)中的含钒物料氯化，氯化剂包括:无水三氯化铝和KCl，其中KCl是为了形成低熔点的熔盐，可以从碱金属氯化物或者碱土金属氯化物中选择一种或者多种氯化物，形成熔盐。
[0010]进一步地，步骤1)中的氧分压选择空气、一氧化碳、二氧化碳和氧气中的一种或者多种进行控制；氧分压小于10
‑1atm。
[0011]进一步地，步骤1)中的氯分压选择氯气进行控制；氯分压大于10
‑
10
atm。
[0012]进一步地，步骤1)中的选择性氧化反应温度为130
‑
800℃；选择性氧化时间一般为0.5
‑
8h。
[0013]进一步地，步骤2)中的加热温度为200
‑
500℃；反应时间为0.5
‑
8h。本专利技术特点如下：
[0014](1)本专利技术找到了一种通过氯化
‑
选择性氧化分离含钒物料中钒铬的新方法。钒以低沸点的VOCl3(127℃)形式挥发，铬以高沸点的CrCl3(953℃)形式存在于固体盐中。针对传统氧化高铬钒渣中的铬为高毒性的六价铬的问题，此方法避免了高毒性六价铬的产生。
[0015]V2O3+2AlCl3＝Al2O3+2VCl3[0016]Cr2O3+2AlCl3＝Al2O3+2CrCl3[0017]2VCl3+O2＝2VOCl3[0018](2)本方法钒铬分离过程不涉及水相体系，避免了现有水溶液中分离钒铬的方法产生大量废水的问题。
具体实施方式
[0019]此处所描述的具体实例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术，本领域技术人员应当理解，本专利技术的方法并不仅限于分离钒渣、钒钛磁铁矿、钒云母和石煤中的钒铬。
[0020]实施例1
[0021]将40克国内某钢铁厂干燥钒渣粉与65克氯化钾粉和100克氯化铝粉机械混匀，放入坩埚中，将坩埚置于通有高纯氩气的竖炉中，升温到900℃，保温0.5h；将氯化后的钒渣冷却到150℃，开始通入一氧化碳、二氧化碳和高纯氩气，保温2h，保温结束后继续升温到250℃，保温2h。最终得到VOCl3、AlCl3和含有CrCl3的盐。
[0022]实施例2
[0023]将40克干燥钒钛磁铁矿与65克氯化钾粉和100克氯化铝粉机械混匀，放入坩埚中，将坩埚置于通有高纯氩气的竖炉中，升温到900℃，保温0.5h；将氯化后的钒渣冷却到140℃，开始通入一氧化碳、二氧化碳和高纯氩气，保温2h，保温结束后继续升温到250℃，保温2h。最终得到VOCl3、AlCl3和含有CrCl3的盐。
[0024]实施例3
[0025]将40克国内某钢铁厂干燥钒云母粉与65克氯化钾粉和100克氯化铝粉机械混匀，放入坩埚中，将坩埚置于通有高纯氩气的竖炉中，升温到900℃，保温0.5h；将氯化后的钒渣冷却到160℃，开始通入一氧化碳、二氧化碳和高纯氩气，保温2h，保温结束后继续升温到250℃，保温2h。最终得到VOCl3、AlCl3和含有CrCl3的盐。
[0026]实施例4
[0027]将40克国内某钢铁厂干燥石煤粉与65克氯化钾粉和100克氯化铝粉机械混匀，放
入坩埚中，将坩埚置于通有高纯氩气的竖炉中，升温到900℃，保温0.5h；将氯化后的钒渣冷却到160℃，开始通入一氧化碳、二氧化碳和高纯氩气，保温2h，保温结束后继续升温到250℃，保温2h。最终得到VOCl3、AlCl3和含有CrCl3的盐。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氯化
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选择性氧化分离含钒铬物料中钒铬的方法，其特征在于包括以下步骤：1)在惰性气氛下，将含钒物料氯化，得到含VCl3‑
CrCl3‑
FeCl3‑
AlCl3的氯化产物，之后将氯化产物在一定氧分压和氯化分压的条件下进行选择性氧化反应，得到VOCl3气体和含有AlCl3‑
CrCl3的盐，将所述VOCl3气体收集作为制备钒产品原料；2)将步骤1)得到的AlCl3‑
CrCl3盐，在惰性气氛下，进行加热，得到气体AlCl3和含有CrCl3的盐，实现AlCl3与CrCl3的分离。2.根据权利要求1所述一种氯化
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选择性氧化分离含钒铬物料中钒铬的方法，其特征在于其中步骤1)中的含钒物料包括钒渣、钒钛磁铁矿、钒云母和石煤中的任意一种或多种的组合。3.根据权利要求1所述一种氯化
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选择性氧化分离含钒铬物料中钒铬的方法，其特征在于其中步骤1)中的惰性气氛包括氮气、氩气和氦气中的一种或者多种。4.根据权利要求1所述一种氯化
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选择性氧化分离含钒铬物料中钒铬的方法，其特征在于其中步骤1)中的含钒物料氯化...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丽君，刘仕元，薛未华，周国治，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：