鉻鐵礦硫酸浸出液中cr3+與fe3+的分離

1、鉻鐵礦硫酸浸出液中鉻鐵礦硫酸浸出液中Cr3與Fe3的分離的分離張波，楊達(dá)朋，趙青，史培陽(yáng)，劉承軍，姜茂發(fā)（東北大學(xué)多金屬共生礦生態(tài)化冶金教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，沈陽(yáng)110819）摘要摘要：分別通過(guò)水解法和黃鈉鐵礬法進(jìn)行酸性溶液中鐵的析出分離試驗(yàn)。結(jié)果表明，采用水解法鉻鐵分離效果不佳。采用黃鈉鐵礬法可有效脫除鉻鐵礦硫酸浸出液中的鐵，在溶液pH=0.87、165℃加入適量晶種后，鐵的脫除率接近100%，鉻的損失率低于7%，鉻鐵分離效果良好。關(guān)鍵詞

2、關(guān)鍵詞：鉻鐵礦；Cr3；Fe3；分離；酸性溶液；黃鈉鐵礬中圖分類號(hào)：中圖分類號(hào)：TF803.25文獻(xiàn)標(biāo)志碼：文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：文章編號(hào)：10077545（2014）07000000SeparationofCr3Fe3fromSulphuricAcidLeachingSolutionofChromiteZHANGBoYANGDapengZHAOQingSHIPeiyangLIUChengjunJIANGMaofa(KeyLabaty

3、fEcologicalMetallurgyofMultimetallicMineralMinistryofEducationNtheasternUniversityShenyang110819China)Abstract：Theprecipitationofironfromacidicsolutionwasinvestigatedbymeansofhydrolysismethodsodiumjarositemethodrespectiv

4、ely.Theresultsshowthathydrolysismethodisineffectivewhilesodiumjarositemethodcanremoveironinacidicsolution.Theprecipitationrateofironiscloseto100%thelossrateofchromiumis7%belowinlabatytesttheconditionsofpH=0.87165℃withadd

5、itionofseedcrystalofsodiumjarosite.Keywds：chromiteCr3Fe3separationacidicsolutionsodiumjarosite鉻鹽是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可缺少的重要原材料。目前，我國(guó)鉻鹽的生產(chǎn)能力已躍居世界第一位[1]。鉻鹽的生產(chǎn)以鉻鐵礦為主要原料，生產(chǎn)方法有：有鈣焙燒工藝、無(wú)鈣焙燒工藝、熔鹽液相氧化工藝和硫酸浸出工藝[23]。目前，國(guó)內(nèi)鉻鹽生產(chǎn)主要以有鈣焙燒工藝和無(wú)鈣焙燒工藝的堿

6、法生產(chǎn)為主，即在堿性條件下將鉻鐵礦中的Cr(III)氧化為可溶性的Cr(VI)，然后還原生產(chǎn)三價(jià)鉻鹽[4]。堿法生產(chǎn)存在Cr(VI)排放問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外發(fā)生了大量Cr(VI)污染事件[56]，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生巨大危害。Liu等[7]提出了鉻鐵礦硫酸浸出清潔生產(chǎn)工藝，該工藝生產(chǎn)過(guò)程無(wú)Cr(VI)生成。關(guān)于鉻鐵礦的硫酸浸出過(guò)程，國(guó)內(nèi)外研究結(jié)果表明，采用硫酸加氧化劑對(duì)鉻鐵礦浸出，鉻的浸出率可達(dá)到較高水平[810]。然而，在硫酸浸出過(guò)程中，鉻鐵礦中鐵隨鉻

7、共同進(jìn)入酸性的浸出液中，Cr3與Fe3有效離子半徑分別為0.062nm和0.064nm，在酸性溶液中深度分離的難度極大，這也限制了硫酸浸出工藝的應(yīng)用。為此，本文分別采用水解法和黃鈉鐵礬法進(jìn)行酸性溶液中鐵的析出分離。1試驗(yàn)方法試驗(yàn)方法試驗(yàn)所用原料由南非鉻鐵礦（含F(xiàn)e2O35.22%、FeO18.87%、Cr2O345.18%等）硫酸浸出所得。酸性浸出液中Fe3濃度為5.23gL，Cr3濃度為10.61gL。1.1水解法除鐵水解法除鐵水解法

8、利用不同金屬離子的氫氧化物在溶液中溶度積常數(shù)不同，通過(guò)調(diào)節(jié)溶液的pH使Fe3形成沉淀而Cr3留在溶液中，從而達(dá)到Cr3與Fe3分離的目的[11]。試驗(yàn)過(guò)程如下：取適量鉻鐵礦硫酸浸出液，緩慢滴加NaCO3溶液并攪拌，使浸出液的pH分別達(dá)到2.0、2.5、3.0，抽濾后測(cè)量濾液中鉻和鐵的含量。1.2黃鈉鐵礬法除鐵黃鈉鐵礬法除鐵黃鈉鐵礬法除鐵是通過(guò)調(diào)整溶液的溫度和pH，使Fe3以黃鈉鐵礬（Na2Fe6(SO4)4(OH)12）形式沉淀分離[1

9、2]。試驗(yàn)過(guò)程如下：向酸解液中緩慢滴加NaCO3溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH在一定范圍內(nèi)，將溶液放入到高壓釜中，加入或者不加黃鈉鐵礬晶種后升溫，反應(yīng)終了時(shí)進(jìn)行過(guò)濾、洗滌，取樣分析。除鐵的效果用除鐵率和鉻損失率來(lái)衡量，計(jì)算方法如式（1）和式（2）所示。收稿日期收稿日期：20140122基金項(xiàng)目基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)項(xiàng)目(2012CB626812)；教育部新世紀(jì)人才計(jì)劃項(xiàng)目(NCET110077)；遼寧省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(

10、201102062)作者簡(jiǎn)介作者簡(jiǎn)介：張波(1984)，男，山東高唐人，博士后.doi：10.3969j.issn.10077545.2014.07.0012.2.1pH對(duì)除鐵效果的影響對(duì)除鐵效果的影響溶液pH對(duì)黃鈉鐵礬的穩(wěn)定性和沉淀率有重要影響。黃鈉鐵礬在一定的pH范圍內(nèi)是穩(wěn)定的，隨著溶液pH的增加，黃鈉鐵礬的穩(wěn)定區(qū)域在擴(kuò)大，所以在一定范圍內(nèi)增大溶液的pH，將有利于黃鈉鐵礬的沉淀，促進(jìn)Fe3的去除[12]。此外，由反應(yīng)（3）可以看出，

11、除鐵過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的酸，因此應(yīng)加入中和劑使溶液的pH保持在一定的范圍內(nèi)。圖3為溶液的pH對(duì)除鐵效果的影響，由圖3可知，隨著pH的降低，鐵的去除率和鉻損失率均下降。為保證較高的除鐵率，同時(shí)避免更多的鉻損失，pH控制在0.87為宜。1.41.21.00.80.60.430405060708090100鉻損失率%除鐵率%除鐵率鉻損失率pH01020304050圖3pH對(duì)黃鈉鐵礬法除鐵率和鉻損失率的影響對(duì)黃鈉鐵礬法除鐵率和鉻損失率的影響Fig

12、.3EffectofpHonremovalrateofironlossrateofchromiumwithsodiumjarositemethod2.2.2反應(yīng)溫度對(duì)除鐵效果的影響反應(yīng)溫度對(duì)除鐵效果的影響反應(yīng)（3）是一個(gè)吸熱反應(yīng)，因此升高溫度有利于除鐵反應(yīng)的進(jìn)行，增加除鐵率。圖4為不同反應(yīng)溫度條件下溶液中除鐵率和鉻損失率試驗(yàn)結(jié)果。綜合考慮除鐵率和鉻損失率，取反應(yīng)終點(diǎn)溫度為165℃，此時(shí)除鐵率接近100%，鉻損失率在7%以下。140150

13、160170180708090100鉻損失率%除鐵率%除鐵率鉻損失率反應(yīng)溫度℃02468圖4反應(yīng)溫度對(duì)黃鈉鐵礬法除鐵率和鉻損失率的影響反應(yīng)溫度對(duì)黃鈉鐵礬法除鐵率和鉻損失率的影響Fig.4Effectoftemperatureonremovalrateofironlossrateofchromiumwithsodiumjarositemethod2.2.3晶種的加入對(duì)除鐵效果的影響晶種的加入對(duì)除鐵效果的影響由圖5可見(jiàn)，加入晶種和不加晶種時(shí)