從含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液中同時分離鉻、鐵、鋁的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種從含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液中同時分離鉻、鐵、鋁的方法，首先對含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液進行一級中和，調節(jié)pH至4.0-5.0，進行鉻、鐵、鋁的同時沉淀；然后固液分離，獲得一級濾渣和分離液；一級濾渣用所述含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液中和，至所述含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液的pH為2.8-3.5；再經固液分離，分離的固體經洗滌獲得鉻、鐵、鋁氫氧化物混合物；該方法流程簡單，處理過程無需高溫，能耗較低，而且使用的添加劑成本較低，利用本發(fā)明的方法能同時去除酸性溶液中的鉻、鐵和鋁，且、鐵、鋁去除率大于95%的條件下，銅、鎳、鈷的損失率＜4%。
【專利說明】從含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液中同時分離鉻、鐵、鋁的方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及從電鍍污泥酸浸液或金屬表面酸洗液中分離鉻、鐵、鋁的方法，屬于化學分離領域。

【背景技術】
[0002]濕法冶金提煉鎳、銅、鋅、鈷產品時，都面臨酸性溶液中去除鐵鋁離子，而電鍍污泥酸浸液和金屬表面酸洗中，除了鐵離子，還有鉻、鋁離子需要分離。常規(guī)除鐵方法為黃鈉鐵礬法和針鐵法，兩者都需要加高溫(90°C左右)和加堿，流程長，能耗與堿耗成本高。這些方法不能同時去除鉻和鋁，需要其他方法除鉻鋁。


【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點，提供一種從電鍍污泥酸浸液或金屬表面酸洗液中分離鉻、鐵、鋁的方法，具有流程短、消耗小，并能同時去除鉻、鐵、鋁的特點。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0005]一種從含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液中同時分離鉻、鐵、鋁的方法，具體包括以下步驟:
[0006](I)取含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液，調節(jié)pH至4.0-5.0進行鉻、鐵、鋁的同時沉淀；
[0007](2)固液分離，獲得一級濾渣以及分離液；
[0008](3)取所述含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液與所述一級濾渣進行中和，至所述含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液的PH為2.8-3.5 ；
[0009](4)固液分離，分離的固體經洗滌、干燥后獲得鉻、鐵、鋁氫氧化物混合物；
[0010]其中，
[0011]優(yōu)選的，所述含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液選自金屬表面酸處理液，電鍍污泥酸浸液，銅、鋅、鎳、鈷礦的酸浸溶液和其它物料的鎳、銅、鋅、鈷的酸溶液。所述含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液的pH值一般都要在3.0以下，當pH值過大時，鉻、鐵、鋁已經可以發(fā)生沉淀，所以根據(jù)本領域技術人員的基本常識，也就不需要再處理了，實際上，即使對所處理的含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液的PH值不進行特別限定，也是本領域技術人員可以理解的范疇。
[0012]優(yōu)選的，所述含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液中，鉻的濃度不大于15g/L，鐵的濃度不大于20g/L，鋁的濃度不大于3.0g/L,且鉻、鐵、鋁三者濃度均不為零。考慮三者濃度之和如果無限接近于零，那么就沒有處理的必要的，因此，本發(fā)明實際隱含了對于鉻、鐵、鋁三者濃度的下限值的定義，即是指本領域一般技術人員容易理解的需要處理的濃度下限值。
[0013]優(yōu)選的，步驟⑴中，當所述含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液中含有二價鐵時，需要先進行氧化處理，將二價鐵氧化成三價鐵；有利于后續(xù)形成氫氧化物沉淀；氧化處理的氧化劑選自雙氧水，空氣、氯酸鹽等。
[0014]優(yōu)選的，步驟(I)中，所述調節(jié)pH的試劑選自氫氧化鈉、碳酸鈉、氧化鈣、碳酸鈣、碳酸鎂和以上任一物質或物質組合的水溶液；更優(yōu)選為碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鈣和碳酸鎂混合物或以上任一單一物質或物質組合的水溶液。
[0015]優(yōu)選的，步驟(I)中，所述沉淀的溫度為25_100°C，更優(yōu)選為30_50°C。
[0016]優(yōu)選的，步驟(2)中，所述分離液中殘留離子態(tài)鉻、鐵、鋁總和< 200mg/L。
[0017]優(yōu)選的，步驟(3)中，還可以取所述含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液的氧化液與所述一級濾渣用進行中和。優(yōu)先使用所述含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液的原液進行中和，有利于降低酸耗和堿耗。
[0018]步驟⑵，固液分離后得到除去鉻、鐵、鋁的溶液。
[0019]步驟(3)用含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液或氧化液與一級濾洛進行中和,可以使一級濾渣中夾帶的部分鎳、銅、鋅、鈷氧化物全部酸溶；同時也可能會溶解極少部分的固態(tài)鉻、鐵、鋁氫氧化物。通過固液分離和洗滌方式得到鉻、鐵、鋁的氫氧化物，這可以做生產鉻鹽或鉻鐵的原料。
[0020]優(yōu)選的，步驟(2)和步驟(4)中，所述固液分離的設備選自板框壓濾機、管式過濾機、帶式過濾機等固液分離設備，更優(yōu)選板框壓濾機。
[0021]優(yōu)選的，步驟(4)中，分離的液體返回步驟(I)循環(huán)利用。
[0022]優(yōu)選的，步驟(4)中，所述洗滌的洗滌劑為pH = 2.0-3.5的洗水。
[0023]更優(yōu)選的，步驟(4)中，所述洗滌的洗滌劑為pH = 2.0-3.5的硫酸、硝酸、鹽酸中一種或多種酸的水溶液。
[0024]優(yōu)選的，步驟(4)中，所述洗滌洗滌劑與固體體積之比為2-5:1。
[0025]而且從本發(fā)明方法原理來看，本發(fā)明以上任一所述的一種從含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液中同時分離鉻、鐵、鋁的方法必然是適用于從含鉻的酸性金屬溶液中分離鉻、從含鐵的酸性金屬溶液中分離鐵、從含鋁的酸性金屬溶液中分離鋁、從含鉻和鐵的酸性金屬溶液中同時分離鉻和鐵、從含鉻和鋁的酸性金屬溶液中同時分離鉻和鋁、從含鐵和鋁的酸性金屬溶液中同時分離鐵和鋁。
[0026]而且上述各種優(yōu)選條件同樣也對應的適用于所述含鉻的酸性金屬溶液、含鐵的酸性金屬溶液、含鋁的酸性金屬溶液、含鉻和鐵的酸性金屬溶液、含鉻和鋁的酸性金屬溶液、含鐵和鋁的酸性金屬溶液。
[0027]本發(fā)明的技術效果及優(yōu)點在于:
[0028]本發(fā)明方法流程簡單，處理過程無需高溫，能耗較低，而且使用的添加劑(氧化劑和PH調節(jié)劑均價格低廉)成本較低，操作管理簡單，利用本發(fā)明的方法能同時去除酸性溶液中的鉻、鐵和鋁，且鉻、鐵或鋁去除率大于96%，而銅、鎳、鋅或鈷的損失率均< 4%。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1 一種從含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液中同時分離鉻、鐵、鋁的工藝流程圖

【具體實施方式】
[0030]以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的技術方案。應理解，本發(fā)明提到的一個或多個方法步驟并不排斥在所述組合步驟前后還存在其他方法步驟或在這些明確提到的步驟之間還可以插入其他方法步驟；還應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。而且，除非另有說明，各方法步驟的編號僅為鑒別各方法步驟的便利工具，而非為限制各方法步驟的排列次序或限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關系的改變或調整，在無實質變更技術內容的情況下，當亦視為本發(fā)明可實施的范疇。
[0031]本發(fā)明提供一種如附圖1所示的從含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液中同時分離鉻、鐵、鋁的方法，一般包括以下步驟:
[0032](I)取含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液，調節(jié)pH至4.0-5.0進行一級中和反應，同行絡、鐵、招的同時沉淀；
[0033]其中，所述含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液選自金屬表面酸處理液，電鍍污泥酸浸液，銅、鋅、鎳、鈷礦的酸浸溶液和其它物料的鎳、銅、鋅、鈷酸溶液。所述含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液中，鉻的濃度不大于15g/L、鐵的濃度不大于20g/L、鋁的濃度不大于3.0g/L，且鉻、鐵、鋁三者濃度均不為零。
[0034]當所述含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液中含有二價鐵時，則進行先氧化處理，將二價鐵氧化成三價鐵；有利于后續(xù)形成氫氧化物沉淀；氧化處理的氧化劑選自雙氧水，空氣、氯酸鹽等。
[0035]一級中和過程pH值的控制對于沉淀過程非常關鍵，本發(fā)明正是利用金屬離子的溶度積差，即各種離子飽和濃度與PH值差異來達到形成鉻、鐵、鋁氫氧化物固體沉淀的目的。可用的調節(jié)試劑選自氫氧化鈉、碳酸鈉、氧化鈣、碳酸鈣、碳酸鎂和以上任一物質或物質組合的水溶液；更優(yōu)選為碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鈣和碳酸鎂混合物或以上任一單一物質或組合的水溶液。沉淀的溫度在25-100°C。
[0036](2)固液分離，獲得一級濾渣以及分離液；
[0037]經過步驟(I) 一級中和反應的沉淀，可基本使原液中的鉻、鐵、鋁離子同時完全沉淀下來，通過分離獲得的分離液中殘留離子態(tài)鉻、鐵、鋁總和< 200mg/L。固液分離設備選自板框壓濾機、管式過濾機、帶式過濾機等固液分離設備，更優(yōu)選板框壓濾機。
[0038](3)取所述含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液與所述一級濾渣進行中和，至所述含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液的PH為2.8-3.5 ；
[0039](4)固液分離，分離的固體經洗滌、干燥后獲得鉻、鐵、鋁氫氧化物混合物；
[0040]由于一級中和過程中當pH值調至4.0-4.5時，伴隨水中鉻、鐵、鋁氫氧化物的沉淀，同時還有少量銅、鎳、鈷離子也會形成氫氧化物沉淀，由于這部分離子以沉淀形式析出，很難通過水洗分離；所以本發(fā)明采用原液PH回調的方式，利用酸性原液對濾渣進行酸解，只要控制好回調的PH值，便可使這部分沉淀溶解后又返回至原液中而避免銅、鎳、鈷離子的損失。分離的固體再經濾餅體積量2-5倍的pH = 2.0-3.5酸水洗滌、干燥即可獲得鉻、鐵、鋁的氫氧化物，這可以做生產鉻鹽或鉻鐵的原料。而分離獲得酸液又可返回步驟(I)作為一級中和沉淀的原料繼續(xù)循環(huán)利用。其中，酸水可以是硫酸、硝酸、鹽酸中一種或多種酸的水溶液。
[0041]而且從本發(fā)明方法原理來看，本發(fā)明以上任一所述的一種從含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液中同時分離鉻、鐵、鋁的方法必然是適用于從含鉻的酸性金屬溶液中分離鉻、從含鐵的酸性金屬溶液中分離鐵、從含鋁的酸性金屬溶液中分離鋁、從含鉻和鐵的酸性金屬溶液中同時分離鉻和鐵、從含鉻和鋁的酸性金屬溶液中同時分離鉻和鋁、從含鐵和鋁的酸性金屬溶液中同時分離鐵和鋁。
[0042]而且上述各種優(yōu)選條件同樣也對應的適用于所述含鉻的酸性金屬溶液、含鐵的酸性金屬溶液、含鋁的酸性金屬溶液、含鉻和鐵的酸性金屬溶液、含鉻和鋁的酸性金屬溶液、含鐵和鋁的酸性金屬溶液。
[0043]以下通過幾個具體實施例對本發(fā)明的方法步驟和處理效果做進一步的例證:
[0044]實施例1:從電鍍污泥硫酸溶液中同時分離鉻、鐵、鋁電鍍污泥硫酸溶液(原液):pH:2.0，濃度(單位:g/L):Fe3+:3.5、Cr3+:4.1、Al3+:0.5、Ni2+:6.8、Cu2+:3.4、Zn2+:6.2。
[0045]分離過程:
[0046](I)在空氣攪拌下加白云石(碳酸鈣和碳酸鎂)粉料，一級中和至PH5.0，溫度43 °C，進行沉淀；
[0047](2)用板框壓濾機進行固液分離，獲得一級濾渣和分離液，分離液主要濃度(g/L)為:Fe3+:0.02，Cr3+:0.03、Al3+:0.01、Ni2+:5.4、Cu2+:2.8、Zn2+:5.5 ；
[0048](3) 一級濾渣用原液中和至原液pH為2.8沖和后原液返回步驟(I)繼續(xù)沉淀；
[0049](3)真空抽濾，濾餅加3倍量pH3.0的洗水漂洗，干燥后得到的固體成分(wt% )，F(xiàn)e:11.5, Cr:4.8, Al:1.7, Cu:0.12, N1:0.05, Zn:0.06。
[0050]本實施例鉻、鐵、鋁去除率分別為99 %、99 %、99 %，銅、鎳、鋅的損失率分別為1.5%Λ.3%Λ.3%。
[0051]實施例2:從不銹鋼酸洗液中同時分離鉻和鐵
[0052]不銹鋼酸洗液(原液):ρΗ:1.5，濃度(g/L):Fe 總:15.7、Cr3+:1.7、Ni2+:1.6。
[0053]分離過程:
[0054](I)中和曝氣氧化至pH2.0,作為氧化原液；
[0055](2)取氧化原液加氫氧化鈉中和至ρΗ4.5，溫度35°C，進行沉淀；
[0056](2)用板框壓濾機進行固液分離，獲得一級濾渣和分離液，分離液濃度(g/L)為:Fe3+:0.022、Cr3+:0.010、Ni2+:3 ；
[0057](3)分離的一級濾渣用氧化原液中和至氧化原液pH3.2 ；
[0058](4)用板框壓濾后，濾餅用3倍體積量pH3.0的酸水洗滌，干燥后獲得固體成分(wt% )結果為:Fe:18.9、Cr:2.0, N1:0.005。
[0059]本實施例鉻、鐵去除率分別為99%、99%、99%，鎳的損失率為1.1%。
[0060]實施例3:從紅土礦硫酸浸液同時分離鉻、鐵、鋁
[0061]紅土礦硫酸浸液(原液)，pH:1.8，濃度(mg/L):Fe總:13.6、Cr3+:0.30、A13+:0.24、Ni2+:2.8、Co2+:0.11。
[0062]分離過程:
[0063](I)先中和曝氣氧化，F(xiàn)e2+轉化為Fe3+，作為氧化原液；
[0064](2)加石灰水中和至ρΗ4.0，溫度47°C，沉淀；
[0065](3)固液分離后，獲得一級濾渣和分離液，分離液離子濃度(mg/L):Fe+3:0.011、Cr3+:0.002、Al3+:0.001、Ni2+:2.2、Co2+:0.09。
[0066](4) 一級濾渣用原液中和至原液ρΗ3.5 ；
[0067](5)板框壓濾后，濾餅用4倍體積量ρΗ3.0的洗水洗滌，干燥后固體成分(wt% )，結果如下:Fe:12.UCr:0.28, Al:0.21、N1:0.07, Co:0.002。
[0068]本實施例鉻、鐵、鋁去除率分別為99%、99%、99%，鎳、鈷的損失率分別為1.0%、1.4%。
[0069]以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明任何形式上和實質上的限制，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明方法的前提下，還將可以做出若干改進和補充，這些改進和補充也應視為本發(fā)明的保護范圍。凡熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，當可利用以上所揭示的技術內容而做出的些許更動、修飾與演變的等同變化，均為本發(fā)明的等效實施例；同時，凡依據(jù)本發(fā)明的實質技術對上述實施例所作的任何等同變化的更動、修飾與演變，均仍屬于本發(fā)明的技術方案的范圍內。
【權利要求】
1.一種從含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液中同時分離鉻、鐵、鋁的方法，具體包括以下步驟: (1)取含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液，調節(jié)PH至4.0-5.0進行鉻、鐵、鋁的同時沉淀； (2)固液分離，獲得一級濾渣以及分離液； (3)取所述含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液與所述一級濾渣進行中和，至所述含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液的PH為2.8-3.5 ； (4)固液分離，分離的固體經洗滌、干燥后獲得鉻、鐵、鋁氫氧化物混合物。
2.如權利要求1所述的一種從含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液中同時分離鉻、鐵、鋁的方法，其特征在于，所述含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液選自金屬表面酸處理液，電鍍污泥酸浸液，銅、鋅、鎳、鈷礦的酸浸溶液和其它物料的鎳、銅、鋅、鈷的酸溶液。
3.如權利要求1所述的一種從含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液中同時分離鉻、鐵、鋁的方法，其特征在于，所述含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液中，鉻的濃度不大于15g/L、鐵的濃度不大于20g/L、鋁的濃度不大于3.0g/L，且鉻、鐵、鋁三者濃度均不為零。
4.如權利要求1所述的一種從含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液中同時分離鉻、鐵、鋁的方法，其特征在于，步驟(I)中，當所述含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液中含有二價鐵時，則進行先氧化處理，將二價鐵氧化成三價鐵。
5.如權利要求4所述的一種從含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液中同時分離鉻、鐵、鋁的方法，其特征在于，所述氧化處理的氧化劑選自雙氧水、空氣和氯酸鹽。
6.如權利要求4所述的一種從含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液中同時分離鉻、鐵、鋁的方法，其特征在于，步驟(I)中，所述調節(jié)pH的試劑選自氫氧化鈉、碳酸鈉、氧化鈣、碳酸鈣、碳酸鎂和以上任一物質或物質組合的水溶液。
7.如權利要求1所述的一種從含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液中同時分離鉻、鐵、鋁的方法，其特征在于，步驟(I)中，所述沉淀的溫度為25-100°C。
8.如權利要求1所述的一種從含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液中同時分離鉻、鐵、鋁的方法，其特征在于，步驟⑵中，所述分離液中殘留離子態(tài)鉻、鐵、鋁總和< 200mg/L。
9.如權利要求4所述的一種從含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液中同時分離鉻、鐵、鋁的方法，其特征在于，步驟(3)中，取所述含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液的氧化液與所述一級濾渣用進行中和。
10.如權利要求1所述的一種從含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液中同時分離鉻、鐵、鋁的方法，其特征在于，步驟(4)中，分離的液體返回步驟(I)循環(huán)處理。
11.如權利要求1所述的一種從含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液中同時分離鉻、鐵、鋁的方法，其特征在于，步驟(4)中，所述洗滌的洗滌劑為pH = 2.0-3.5的洗水；洗滌劑與固體體積之比為2-5:1。
12.如權利要求1所述的一種從含鉻、鐵、鋁的酸性金屬溶液中同時分離鉻、鐵、鋁的方法，其特征在于，步驟(2)和步驟(4)中，所述固液分離的設備選自板框壓濾機、管式過濾機和帶式過濾機。
13.如權利要求1-12任一所述的一種從含鉻、鐵、招的酸性金屬溶液中同時分離鉻、鐵、鋁的方法的應用，其特征在于，將所述方法應用于從含鉻的酸性金屬溶液中分離鉻、從含鐵的酸性金屬溶液中分離鐵、從含鋁的酸性金屬溶液中分離鋁、從含鉻和鐵的酸性金屬溶液中同時分離鉻和鐵、從含鉻和鋁的酸性金屬溶液中同時分離鉻和鋁、從含鐵和鋁的酸性金屬溶液中同時分離鐵和鋁。
【文檔編號】C22B3/44GK104263943SQ201410499293
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月25日 優(yōu)先權日:2014年9月25日
【發(fā)明者】趙志安, 楊徐烽, 徐克儉 申請人:池州西恩新材料科技有限公司