一种从金属铬冶炼含铬收尘粉中分离回收铬的方法与流程

本发明属于湿法冶金，具体涉及一种从金属铬冶炼含铬收尘粉中分离回收铬的方法。

背景技术：

1、金属铬冶炼产生的含铬收尘粉经硫酸浸出后，所得浸出液中含有目标金属cr3+，同时含有杂质铁离子（以fe2+和fe3+形式共存）。为获得高纯度铬产品，浸出液需经除铁工序将铁以固相形式脱除，工业上常用针铁矿法：先以氧化剂将fe2+氧化为fe3+，再缓慢加入中和剂调节体系ph，使fe3+水解生成feooh沉淀，实现铁与铬的固液分离。

2、上述除铁过程会伴随铬的共沉淀损失。cr3+与fe3+六配位离子半径接近、电荷相同，二者水合离子及羟基配合物结构相似，这是cr3+能够随feooh共沉淀、形成(fe,cr)ooh固溶体的结构基础。该损失主要通过两条路径发生：一是新生feooh沉淀比表面积大、表面羟基丰富，对溶液中的cr3+具有较强的表面吸附与配位捕获能力；二是cr3+可在feooh晶体生长过程中嵌入晶格位点替代fe3+，形成化学键合稳定的固溶体，此类结合经常规水洗、酸洗难以解吸，由此造成的铬损失对回收率的影响不容忽视。

3、现有针铁矿法工艺缺乏对cr3+共沉淀的选择性抑制手段，且表面吸附与晶格替代分属两个不同阶段的损失机制，难以通过单一手段同时抑制。因此，如何在保证除铁效率的前提下，针对性抑制上述两条共沉淀损失路径、提高铬的总回收率，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：提供了一种从金属铬冶炼含铬收尘粉中分离回收铬的方法，以解决现有针铁矿法除铁过程中因铬共沉淀损失导致铬总回收率低的问题。

2、本发明采用的技术方案如下：一种从金属铬冶炼含铬收尘粉中分离回收铬的方法，包括以下步骤：

3、s1、硫酸浸出及还原：将金属铬冶炼含铬收尘粉与20-30wt%的硫酸溶液混合，固液比为1:4-8，固液比单位为g/ml，在温度85-95℃下浸出2-4小时，浸出完成后趁热过滤，得到浸出液1；向浸出液1中加入30-32wt%的naoh溶液调节ph至2.0-3.0，再加入还原剂，在温度40-60℃下反应0.5-1小时，得到浸出液2；

4、s2、螯合预处理：向浸出液2中加入改性γ-聚谷氨酸，在温度60-80℃下搅拌反应3-5小时，得到处理液1；

5、s3、氧化除铁：向处理液1中加入25-35wt%的过氧化氢溶液，在温度35-40℃下反应0.5-1小时，得到氧化液；将氧化液升温至60-80℃，加入改性纳米海泡石纤维，搅拌10-30分钟，再滴加中和剂，滴加速度为0.5-1.0ml/min，调节ph至3.0-4.0，在温度60-80℃下反应1.5-2小时，得到处理液2；

6、s4、解络回收：将处理液2压滤，得到滤渣和滤液，向滤液中加入90-98wt%的硫酸，调节ph至小于1，转入密闭耐压容器，在温度130-150℃下保持1-2小时，得到含游离cr3+的铬回收液。

7、进一步地，步骤s1所述浸出液1中cr3+浓度为20-35g/l，fe2+浓度为5-15g/l，fe3+浓度为2-8g/l；所述浸出液2中cr3+浓度为20-35g/l，fe2+浓度为7-22g/l，fe3+浓度小于0.5g/l。

8、进一步地，步骤s1中所述还原剂为抗坏血酸，加入量为4-20g/l。

9、进一步地，所述改性γ-聚谷氨酸的制备方法包括以下步骤：

10、a1、将γ-聚谷氨酸溶于去离子水中，用5wt%的naoh溶液调节ph至6-7，再加入edc盐酸盐，室温搅拌得到活化液，在冰浴0-5℃条件下，将活化液滴加至5-10wt%的乙二胺水溶液中，反应完成后透析去除未反应乙二胺，得到中间体溶液；

11、a2、将步骤a1所得中间体溶液用5wt%的naoh溶液调节ph至9-10，加入氯乙酸，在50-60℃下反应4-6小时，反应完成后将反应液用去离子水透析，得到亚氨基二乙酸接枝γ-聚谷氨酸溶液；

12、a3、将步骤a2所得亚氨基二乙酸接枝γ-聚谷氨酸溶液用5wt%的naoh溶液调节ph至6-7，加入edc盐酸盐和nhs，再加入氨基-聚乙二醇，在室温下搅拌反应，透析，冷冻干燥，得到改性γ-聚谷氨酸。

13、进一步地，所述改性纳米海泡石纤维的制备方法包括以下步骤：

14、b1、将直径20-50nm的纳米海泡石纤维在120℃下真空干燥12小时，取出后分散于无水甲苯中，加入二乙基膦酰乙基三乙氧基硅烷，在氮气保护下于80℃回流反应8-12小时；离心分离，弃去上清液，依次用甲苯、乙醇洗涤，超声分散后离心，得到膦酸二乙酯基接枝海泡石；

15、b2、将步骤b1所得膦酸二乙酯基接枝海泡石分散于二氯甲烷中，加入溴化三甲基硅烷，室温搅拌反应，反应完成后旋转蒸发蒸除溶剂，加入无水甲醇继续搅拌反应，离心分离、洗涤、干燥，得到膦酸基修饰海泡石；

16、b3、将步骤b2所得膦酸基修饰海泡石分散于无水甲苯中，加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，在氮气保护下于80℃回流反应6-8小时，离心分离、洗涤，再分散于n,n-二甲基甲酰胺中，加入丁二酸酐，在室温下搅拌反应，离心分离，洗涤，干燥，得到改性纳米海泡石纤维。

17、进一步地，步骤s2中所述改性γ-聚谷氨酸的加入量为8-12g/l；步骤s3中所述改性纳米海泡石纤维的加入量为0.8-1.2g/l。

18、进一步地，步骤s3中所述中和剂以质量分数10%-20%的浆液形式滴加，所述中和剂为石灰乳，加入量以ca(oh)2计为20-40g/l。

19、进一步地，所述步骤s3中，在滴加中和剂之前加入feooh晶种，加入量为0.05-0.3g/l。

20、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

21、1.本发明通过改性γ-聚谷氨酸与改性纳米海泡石纤维分别从体相螯合锁定与固液界面晶面调控两个环节共同抑制cr3+共沉淀损失，改性γ-聚谷氨酸在除铁前将cr3+转化为动力学稳定的可溶性配合物，从源头减少进入除铁体系的游离cr3+，改性纳米海泡石纤维通过抑制feooh晶体生长速率、减少表面活性吸附位点，对残余游离cr3+形成界面拦截，二者协同解决了现有针铁矿法除铁过程中因铬共沉淀损失导致铬总回收率低的问题。

22、2.本发明所述两种改性物质均可在现有针铁矿法除铁工艺基础上直接分段添加，无需改变主体工艺流程和设备，也不改变氧化剂、中和剂的刚性使用需求；两种改性物质在工序结束后分别随解络滤液降解、随铁渣排出，均不要求分离回收，在提高铬回收率的同时，兼具良好的工业化适应性和工艺简便性。

1.一种从金属铬冶炼含铬收尘粉中分离回收铬的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种从金属铬冶炼含铬收尘粉中分离回收铬的方法，其特征在于，步骤s1所述浸出液1中cr3+浓度为20-35g/l，fe2+浓度为5-15g/l，fe3+浓度为2-8g/l；所述浸出液2中cr3+浓度为20-35g/l，fe2+浓度为7-22g/l，fe3+浓度小于0.5g/l。

3.根据权利要求1所述的一种从金属铬冶炼含铬收尘粉中分离回收铬的方法，其特征在于，步骤s1中所述还原剂为抗坏血酸，加入量为4-20g/l。

4.根据权利要求1所述的一种从金属铬冶炼含铬收尘粉中分离回收铬的方法，其特征在于，所述改性γ-聚谷氨酸的制备方法包括以下步骤：

5.根据权利要求1所述的一种从金属铬冶炼含铬收尘粉中分离回收铬的方法，其特征在于，所述改性纳米海泡石纤维的制备方法包括以下步骤：

6.根据权利要求1所述的一种从金属铬冶炼含铬收尘粉中分离回收铬的方法，其特征在于，步骤s2中所述改性γ-聚谷氨酸的加入量为8-12g/l；步骤s3中所述改性纳米海泡石纤维的加入量为0.8-1.2g/l。

7.根据权利要求1所述的一种从金属铬冶炼含铬收尘粉中分离回收铬的方法，其特征在于，步骤s3中所述中和剂以质量分数10%-20%的浆液形式滴加，所述中和剂为石灰乳，加入量以ca(oh)2计为20-40g/l。

8.根据权利要求1所述的一种从金属铬冶炼含铬收尘粉中分离回收铬的方法，其特征在于，所述步骤s3中，在滴加中和剂之前加入feooh晶种，加入量为0.05-0.3g/l。