本发明专利技术涉及一种氢氧化钾溶液中电化学分解钒渣同步提取钒铬的方法，所述方法为向含有钒渣、氢氧化钾及水的混合浆料中，通入氧化性气体，进行电化学氧化反应，反应后混合料浆经固液分离得到尾渣和含有钒铬的碱溶液。所述方法成本低，提取效率高，无污染、工艺条件温和，且能够实现钒铬高效共提，钒提取率可达85-99%，铬提取率可达80-95%。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电化学分解钒渣同步提取钒铬的方法，特别涉及。
技术介绍
钒渣是由含钒铁水在含氧气体存在条件下吹炼出的一种钒富集物料，钢铁工业中由钒钛磁铁矿生产的钒渣是提钒的主要原料。钒渣的成份与钒钛磁铁矿成份以及生产方法有关，一般来说，钒渣由v205、Si02、Al203、Mg0、Cr2O3> TiO2, CaO等组份组成，各工厂钒渣成份差异也很大，但其物相结构基本相同，均由尖晶石、橄榄石、石英等组成。当前以钒钛磁铁矿为原料生产钒产品的企业均采用传统的钒渣钠化焙烧工艺从钒渣中提钒，如我国的攀钢、承钢，南非海威尔德、新西兰钢铁公司等。钠化焙烧的工艺基本原理是以Na2C03、NaCl、Na2S04等钠盐为添加剂，通过高温钠化焙烧(750_850°C )将低价态的非水溶性钒转化为水溶性五价钒的钠盐，再对钠化焙烧产物直接水浸，得到含钒的浸取液，后加入铵盐制得多钒酸铵沉淀，经还原焙烧后获得钒的氧化物产品。钠化焙烧工艺钒回收率低，单次焙烧钒回收率为70%左右·，经多次焙烧后钒的回收率也仅为80%，且铬不能提取；焙烧温度高(750-850°C)，能耗偏高；此外，在焙烧过程中会产生有害的HC1、Cl2等侵蚀性气体，污染环境。CN101215005A提出了一种钒渣和钠盐(碳酸钠、氯化钠)或钾盐(碳酸钾、氯化钾)焙烧的方法，该专利适用于高硅低钒钒渣，焙烧温度为70(T820°C，多温段焙烧，通过控制温度制度及盐配比，可以防止炉料烧结，使工艺顺行，亦降低了焙烧保温时间，尾渣中V2O5含量可达到O. 5 1%。CN1884597A、CN86108218A、CN102477491A、CN102242274A 等都对钠化焙烧工艺的添加剂及温度控制等因素进行了不同改进，基本原理都是通过使用不同配比的添加剂(似20)3、似(1、似2504、似2503等)及不同的温度制度对钒的提取率、焙烧时间、炉料烧结等指标进行改进和提高，但以上工艺与传统的钠化焙烧原理、操作过程、操作温度基本相同，无法避免焙烧温度过高等传统工艺的问题。CN101161831A提出了一种钙化焙烧钒渣的方法，钒渣与石灰或石灰石混匀后不经过从低温至高温的逐步升温过程，直接进入600°C以上的焙烧炉进行钙化焙烧，使钒渣中的钒转变为钒酸钙；焙烧熟料内，钒经硫酸酸浸进入溶液，进而制备钒氧化物产品。与钠化焙烧工艺相比，该法无需经过低温到高温逐步升温的过程，而是直接高温焙烧，使焙烧炉的温度更容易控制，并且缩短了焙烧时间，设备的产能也有所提高。但钙化焙烧的焙烧温度仍然很高(600^950 V )，且钒渣内铬并未被回收。CN102127655A提出了一种NaOH溶液常压分解钒渣的方法，反应温度为18(T260°C ;与焙烧工艺相比，提钒过程温度大大降低，能耗降低，且提钒效率明显提高，但是无法实现铬的提取；CN102127654A提出了一种使用氢氧化钠熔盐分解含钒铬渣的方法，反应温度50(T60(rC，该工艺可实现钒铬共提，但熔盐反应过程温度较高；CN102127656A提出了一种液相氧化分解钒洛的方法,通过使用氢氧化钠、硝酸钠介质,氧化分解钒洛过程得到强化，较氢氧化钠熔盐介质反应温度降低，但引入了硝酸钠介质，后续分离过程步骤增加；CN102531056A提出一种钒渣加压浸出清洁生产钒酸钠铬酸钠的方法，反应温度100-40(TC，压力O. 1-5. OMPa，该法可实现钒铬共提，但反应温度较高，且需加压操作；CN101812588A提出了一种氢氧化钾溶液常压分解钒渣的方法，在18(T260°C反应，温度大大降低，并可实现钒铬共提，然而该方法以高温高浓度KOH溶液为反应介质，对设备材质要求很高；CN102534232A提出一种氢氧化钠溶液添加含碳物质常压分解钒渣提取钒铬的方法，该法可实现钒铬共提，但铬提取率依然较低(不足20%)。CN102134640A提出一种电催化氧化浸取转炉钒渣的方法，将转炉钒渣与MnS04、H2SO4调成矿浆液进行无隔膜电催化氧化浸取，利用阳极形成的强氧化性的Mn3+实现钒渣中钒的氧化浸出，浸取液通过常规氨沉法提取其中的钒，进而制备五氧化二钒产品。该法避免了传统浸出方法中存在的高能耗、高污染问题，而且其适用面广，选择性好，同时工艺条件温和，无污染，但该法浸取效率较低。CN102534229A提出一种从转炉钒渣中选择性浸出钒的方法，将粉末状转炉钒渣与硫酸、磷酸三丁酯及磺化煤油混合配置成矿浆液，将矿浆液置于无隔膜电解浸出槽内，在电场作用下进行浸取反应，但该法采用以铱钽氧化物涂层的DSA阳极及钛阴极，成本较高。因此，本领域需要开发一种成本较低，提取效率高，无污染、工艺条件温和，且能够实现钒铬共提的电化学分解钒渣的方法。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供，所述方法成本较低，提取效率高，无污染、工艺条件温和，且能够实现钒铬共提。本专利技术是通过如下技术方案实现的，所述方法为向含有钒渣、氢氧化钾的浆料中，通入氧化性气体，进行电化学氧化反应，经固液分离得到尾渣和含有钥;铬碱的溶液。本专利技术选用电化学氧化反应，通过电化学直接或间接氧化作用，降低了反应温度和反应介质碱溶液的浓度，实现了在较低温度、较低碱浓度条件下钒渣中钒铬尖晶石的高效氧化分解，实现了钒铬的高效同步提取。优选地，本专利技术所述电化学氧化反应在电解槽中进行，优选在常压电解槽中进行，进一步优选所述电化学氧化反应在常压电解槽中搅拌进行。优选地，所述电解槽阳极电流密度控制在300A/m2以上，例如305A/m2、312A/m2、354A/m2、398A/m2、407A/m2、482A/m2、507A/m2、548A/m2、587A/m2、634A/m2、682A/m2、747A/m2、852A/m2、975A/m2、1032A/m2、1285A/m2 等，优选 500_1000A/m2。优选地，所述电化学氧化的时间≥1h,例如1. 2h、3. 4h、5. 9h、6. 8h、7. 4h、9. 5h、12h等,优选4-8h ；优选地，所述电解槽的电极材质为铁基材料中的任意I种或至少2种的组合，优选自不锈钢、纯铁或铸铁中的任意 I种或至少2种的组合；电极形态优选为板状或棒状。所述电解槽的阳极可以是不锈钢板、不锈钢棒、纯铁板、纯铁棒、铸铁板或铸铁棒中的任意I中；所述电解槽的阴极可以是不锈钢板、不锈钢棒、纯铁板、纯铁棒、铸铁板或铸铁棒中的任意I中。作为优选技术方案，本专利技术所述包括如下步骤( I)制备含有钒渣、氢氧化钾水溶液的原料浆料；(2)将步骤(I)得到的原料浆料置于电解槽中，通入氧化性气体，进行电化学氧化反应，制得反应衆料；(3)将步骤(2)得到的反应浆料固液分离，得到富铁尾渣和含钒、铬、碱的溶液。在本专利技术中，步骤(I)所述钒渣为经过预处理或未经过预处理的钒渣，所述预处理包括机械活化或焙烧中的任意I种；所述机械活化包括滚筒球磨、行星球磨或搅拌球磨中的任意I种。机械活化是固体原料在机械力作用下产生晶格畸变和局部破坏，形成各种缺陷，导致内能增大，反应活性增强的一种方法，包括破碎、粉末、球磨等，例如滚筒球磨、行星球磨或搅拌球磨等。优选地，步骤(I)所述原料浆料中，氢氧化钾与钒渣的质量比> 3:1，例如3.本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种氢氧化钾溶液中电化学分解钒渣同步提取钒铬的方法，其特征在于，所述方法为向含有钒渣、氢氧化钾及水的混合浆料中，通入氧化性气体，进行电化学氧化反应，反应后混合料浆经固液分离得到尾渣和含有钒铬的碱溶液。
【技术特征摘要】
1.一种氢氧化钾溶液中电化学分解钒渣同步提取钒铬的方法，其特征在于，所述方法为向含有钒渣、氢氧化钾及水的混合浆料中，通入氧化性气体，进行电化学氧化反应，反应后混合料浆经固液分离得到尾渣和含有钒铬的碱溶液。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电化学氧化反应在电解槽中进行，优选在常压电解槽中进行，进一步优选所述电化学氧化反应在常压电解槽中搅拌进行； 优选地，所述电解槽阳极电流密度控制在300A/m2以上，优选500-1000A/m2 ； 优选地，所述电化学氧化的时间> Ih，优选4-8h ； 优选地，所述电解槽的阳极材质为铁基材料中的任意I种或至少2种的组合，优选自不锈钢、纯铁或铸铁中的任意I种或至少2种的组合；电极形态优选为板状或棒状。优选地，所述电解槽的阴极材质为金属材料或碳材料，电极形态优选为棒状。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤 (O制备含有钒渣、氢氧化钾水溶液的原料浆料； (2)将步骤(I)得到的原料浆料置于电解槽中，通入氧化性气体，进行电化学氧化反应，制得反应衆料； (3)将步骤(2)得到的反应浆料固液分离，得到富铁尾渣和含钒、铬、的碱溶液。4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，步骤(I)所述钒渣经过预处理，所述预处理包括机械活化或焙烧中的任意I种；所述机械活化包括滚筒球磨、行星球磨或搅拌球磨中的任意I种； 优选地，步骤(I)所述原料浆料中，氢氧化钾与钒渣的质量比> 3:1，优选3: f 8:1，进一步优选4:1 6:1 ； 优选地，所述原料浆料中，氢氧化钾水溶液的质量浓度为50-70%。5.如权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，步骤(I)所述原料浆料配制完成后，先进行预热，然后再进行步骤(2)； 优选地，所述预热的温度优选为120-200 °C，进一步优选150-200 °C，特别优选150-180°C。6.如权利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述氧化性气体选自空气、氧气、富氧空气或臭氧气体中的任意I种或至少2种的组合，优选氧气或空气。7.如权利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜浩，王中行，郑诗礼，王少娜，张懿，
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：
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