制釩廢水中釩鉻渣制備堿式硫酸鉻的工藝研究

鄧棹栩，葉宇玲，楊 虎

（四川理工學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院，四川自貢643000）

制釩廢水中釩鉻渣制備堿式硫酸鉻的工藝研究

鄧棹栩，葉宇玲，楊 虎

（四川理工學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院，四川自貢643000）

以釩制品廠含釩廢水中回收的含釩鉻廢渣為原料，以HG/T 2678—2007工業(yè)堿式硫酸鉻為檢測標(biāo)準(zhǔn)，研究制備堿式硫酸鉻的工藝。該工藝是將提釩后的鉻渣進(jìn)行濃酸熟化、浸取廢渣中的鉻后，再將浸取液除鐵和純化，制備達(dá)到純度要求的氫氧化鉻，最后按產(chǎn)品要求，與一定比例硫酸反應(yīng)制成堿式硫酸鉻。該工藝鉻回收率達(dá)到89.61%，產(chǎn)品符合HG/T 2678—2007的要求，其中三氧化二鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以達(dá)到31%。

制釩廢水；含釩鉻渣；堿式硫酸鉻

目前，國內(nèi)外堿式硫酸鉻工業(yè)制法有兩種［1］：一是在硫酸存在下用還原劑（如蔗糖）還原紅礬鈉；二是將紅礬鈉直接用SO2還原。由于中國鉻礦品質(zhì)較低［2］，開展含鉻廢棄物資源化利用，不僅可以降低對國外紅礬鈉的依賴，提高企業(yè)鉻資源利用水平，而且也是解決含鉻廢棄物污染的有效途徑。在以釩渣生產(chǎn)五氧化二釩的廢水中含有V5+、Cr6+，其處理工藝有兩種［3］：一種是先用沉淀劑沉淀廢水中的釩，再加還原劑還原廢水中的鉻，最后加沉淀劑沉淀鉻；另一種是先加還原劑進(jìn)行鉻的還原，加沉淀劑沉淀廢水中的釩和鉻，形成含釩鉻的廢渣。廢渣典型成分：w（Na）=0.133%；w（Mg）=0.007%；w（Si）=3.04%；w（P）= 0.123%；w（S）=4.16%；w（Cl）=1.02%；w（Ca）=2.16%；w（K）=0.12%；w（V）=11.86%；w（Cr）=16.31%；w（Fe）= 0.228%；w（Ni）=0.006%。從制釩企業(yè)廢水中獲得的含釩鉻渣是一種可利用的二次資源。筆者利用某釩制品公司制釩廢水中產(chǎn)生的含釩鉻渣為原料，研究了含釩鉻渣提釩后的廢渣制備堿式硫酸鉻的工藝。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 檢測方法

檢測標(biāo)準(zhǔn)選用HG/T 2678—2007工業(yè)堿式硫酸鉻。

1.2 工藝流程（見圖1）

1.3 試劑及儀器

濃H2SO4（化學(xué)純）、NaOH（化學(xué)純）、硫氰化鉀（分析純）。

JJ-1型電動(dòng)攪拌器；SHZ-D型循環(huán)水式真空泵；98-I-B恒溫水浴鍋。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 酸溶

稱取一定量含釩鉻渣置于燒瓶中，按照比例加入濃H2SO4，將燒瓶置于一定溫度下的恒溫水浴鍋中進(jìn)行攪拌4 h，靜置2 h，再加入一定比例的水進(jìn)行浸取10 h。

1.4.2 除鐵

含釩鉻渣硫酸浸出液中的鐵一般以Fe2+、Fe3+形式存在，將浸出液充分曝氣致使其中的Fe2+被氧化成Fe3+，采用預(yù)先配制好的一定濃度的復(fù)合除鐵劑對鐵進(jìn)行去除。

1.4.3 純化、制備產(chǎn)品

向除鐵鉻液中投加一定比例的NaOH，調(diào)節(jié)pH=7，使溶液中的鉻以氫氧化鉻的形式沉淀。測定沉淀中鉻的含量，采用一步法［4］合成堿式硫酸鉻，干燥即得產(chǎn)品。

2 結(jié)果討論

酸浸比：實(shí)驗(yàn)加入的酸量與原料渣的質(zhì)量比；水浸比：實(shí)驗(yàn)加入的水量與原料渣的質(zhì)量比；除鐵劑量比：除鐵劑的加入量與溶液中的鐵的質(zhì)量比。

2.1 酸浸比對鉻溶出率的影響

圖2為酸浸比對鉻溶出率的影響（溫度為80℃、時(shí)間為4 h、水浸比為10）。圖2表明，鉻的溶出率隨酸浸比的增大而逐漸升高，當(dāng)酸浸比較大時(shí)，有利于一些難溶化合物的溶解，同時(shí)也有利于被吸附的Cr的解吸。綜合考慮，最佳酸浸比為0.8。

2.2 溫度對鉻溶出率的影響

圖3為溫度對鉻溶出率的影響（時(shí)間為4 h、水浸比為10、酸浸比為0.8）。圖3表明，隨著酸浸溫度增加，鉻的溶出率增加。50～70℃時(shí)鉻的溶出率變化較為明顯；80℃后鉻的溶出率無明顯變化。溫度升高可以加快分子、離子的運(yùn)動(dòng)速度，使氫離子更加徹底地破壞鉻的結(jié)構(gòu)，將低溫下難以浸出的鉻釋放出來，提高鉻的溶出率。80℃為最佳酸浸溫度。

2.3 水浸比對鉻溶出率的影響

圖4為水浸比對鉻溶出率的影響（溫度為80℃、時(shí)間為4 h、酸浸比為0.8）。圖4表明，鉻溶出率隨水浸比增加而增加，最后達(dá)到平衡。當(dāng)水浸比達(dá)到10的時(shí)候，鉻的溶出率達(dá)到最大值。最佳水浸比為10。

2.4 除鐵劑量比對除鐵率的影響

向鉻浸出液中加入一定濃度的復(fù)合除鐵劑，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖5。圖5表明，隨著除鐵劑量比的增加，除鐵率明顯增加。當(dāng)劑量比達(dá)到0.24時(shí)，除鐵率達(dá)到94.69%；再加大除鐵劑的量，除鐵率始終維持在94.5%左右不再增加。因此，從節(jié)約能源的角度出發(fā)，選擇適宜的劑量比為0.24。

2.5 母液循環(huán)

沉鉻后產(chǎn)生的濾液不僅量大且含有一定量的硫酸鈉，經(jīng)驗(yàn)證，飽和硫酸鈉溶液對鉻熟化溶出的過程不產(chǎn)生影響，故可將其作為下一次生產(chǎn)所用的浸取用水，以減少水量的消耗。

圖6為熟化水使用次數(shù)對鉻溶出率的影響。圖6表明，鉻的溶出率隨著熟化水使用次數(shù)的增加而降低。圖中0次為清水。當(dāng)熟化水使用第三次時(shí)，可能因其中雜質(zhì)的含量達(dá)到了一定的濃度而導(dǎo)致鉻的溶出率下降。在減少水量消耗的前提下，熟化水使用3次為宜。此時(shí)的水溶液含有較高濃度的硫酸鈉，蒸發(fā)即可得本工藝的副產(chǎn)品硫酸鈉。因本工藝生產(chǎn)的堿式硫酸鉻產(chǎn)品中Cr2O3含量高于國家標(biāo)準(zhǔn)，亦可用蒸發(fā)所得的硫酸鈉調(diào)節(jié)其Cr2O3含量。

3 結(jié)論

1）鉻的溶出率是影響本工藝含釩鉻渣中鉻利用率的最大因素，在鉻的溶出過程中，控制適宜的操作條件：酸浸比為0.8、溫度為80℃、水浸比為10，浸出液中鉻的回收率可達(dá)89.61%。除鐵過程中的劑量比為0.24，母液熟化次數(shù)為3次。2）本方法工藝簡單，堿式硫酸鉻產(chǎn)品中Cr2O3含量容易調(diào)節(jié)，產(chǎn)品中Cr2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)到31%。 3）本工藝以廢渣為原料生產(chǎn)具有較高附加值的堿式硫酸鉻，為制釩企業(yè)開辟了以廢渣資源化利用來解決廢渣污染問題的新途徑。

［1］紀(jì)柱.二氧化硫還原噴霧干燥制堿式硫酸鉻［J］.無機(jī)鹽工業(yè)，2003，35（6）：15-17.

［2］丁翼.鉻化合物生產(chǎn)與應(yīng)用［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

［3］劉安華，李遼沙，余亮.含釩固廢提釩技術(shù)及展望［J］.金屬礦山，2003（10）：61-64.

［4］丁翼.氫氧化鉻及鉻酸鈉混合物制堿式硫酸鉻［J］.鉻鹽工業(yè)，2009（2）：14-25.

Study on technology of producing basic chromium sulfate by vanadium-chromium slag recycled from wastewater of vanadium production

Deng Zhaoxu，Ye Yuling，Yang Hu
（School of Materials and Chemical Engineering,Sichuan University of Science and Engineering,Zigong 643000，China）

Taking the Industrial Basic Chromium Sulfate Standard HG/T 2678—2007 as the testing standard，a process of producing basic chromium sulfate from vanadium-chromium slag that was recycled from the wastewater of producing vanadium was researched.At first，the curing of chromium slag，from which the vanadium had been extracted，was made by concentrated acid to extract chromium from the slag.And then，the iron in leaching solution was removed for producing the chromium hydroxide meeting the purity requirements.At last，according to product requirements a certain amount of sulfuric acid was added in the purified liquid to produce the basic chromium sulfate.In the process the recovery rate of chromium was 89.61%，the products met the standard HG/T 2678—2007 and the mass fraction of Cr2O3in the product could reach 31%.

wastewater of vanadium production；vanadium-chromium slag；basic chromium sulfate

TQ136.11

A

1006-4990（2012）10-0046-03

2012-04-24

鄧棹栩（1986— ），男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)闊o機(jī)工藝。

聯(lián)系方式：dengzhaoxutaobao@163.com