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，楊達朋，趙青，史培陽，劉承軍，姜茂發(fā)（東北大學(xué)多金屬共生礦生態(tài)化冶金教育部重點實驗室，沈陽110819）摘要摘要：分別通過水解法和黃鈉鐵礬法進行酸性溶液中鐵的析出分離試驗。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：中圖分類號：TF803.25文獻標志碼：文獻標志碼：A文章編號：文章編號：10077545（2014）07000000SeparationofCr3Fe3fromSulphuricAcidLeachingSolutionofChromiteZHANGBoYANGDapengZHAOQingSHIPeiyangLIUChengjunJIANGMaofa(KeyLabaty

3、fEcologicalMetallurgyofMultimetallicMineralMinistryofEducationNtheasternUniversityShenyang110819China)Abstract：Theprecipitationofironfromacidicsolutionwasinvestigatedbymeansofhydrolysismethodsodiumjarositemethodrespectiv

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

5、itionofseedcrystalofsodiumjarosite.Keywds：chromiteCr3Fe3separationacidicsolutionsodiumjarosite鉻鹽是國民經(jīng)濟發(fā)展不可缺少的重要原材料。目前，我國鉻鹽的生產(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、無鈣焙燒工藝、熔鹽液相氧化工藝和硫酸浸出工藝[23]。目前，國內(nèi)鉻鹽生產(chǎn)主要以有鈣焙燒工藝和無鈣焙燒工藝的堿

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)三價鉻鹽[4]。堿法生產(chǎn)存在Cr(VI)排放問題，國內(nèi)外發(fā)生了大量Cr(VI)污染事件[56]，對環(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)過程無Cr(VI)生成。關(guān)于鉻鐵礦的硫酸浸出過程，國內(nèi)外研究結(jié)果表明，采用硫酸加氧化劑對鉻鐵礦浸出，鉻的浸出率可達到較高水平[810]。然而，在硫酸浸出過程中，鉻鐵礦中鐵隨鉻

7、共同進入酸性的浸出液中，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行酸性溶液中鐵的析出分離。1試驗方法試驗方法試驗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，通過調(diào)節(jié)溶液的pH使Fe3形成沉淀而Cr3留在溶液中，從而達到Cr3與Fe3分離的目的[11]。試驗過程如下：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分別達到2.0、2.5、3.0，抽濾后測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]。試驗過程如下：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)終了時進行過濾、洗滌，取樣分析。除鐵的效果用除鐵率和鉻損失率來衡量，計算方法如式（1）和式（2）所示。收稿日期收稿日期：20140122基金項目基金項目：國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃)項目(2012CB626812)；教育部新世紀人才計劃項目(NCET110077)；遼寧省自然科學(xué)基金項目(

10、201102062)作者簡介作者簡介：張波(1984)，男，山東高唐人，博士后.doi：10.3969j.issn.10077545.2014.07.0012.2.1pH對除鐵效果的影響對除鐵效果的影響溶液pH對黃鈉鐵礬的穩(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Fe3的去除[12]。此外，由反應(yīng)（3）可以看出，

11、除鐵過程中會產(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對黃鈉鐵礬法除鐵率和鉻損失率的影響對黃鈉鐵礬法除鐵率和鉻損失率的影響Fig

12、.3EffectofpHonremovalrateofironlossrateofchromiumwithsodiumjarositemethod2.2.2反應(yīng)溫度對除鐵效果的影響反應(yīng)溫度對除鐵效果的影響反應(yīng)（3）是一個吸熱反應(yīng)，因此升高溫度有利于除鐵反應(yīng)的進行，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結(jié)果。綜合考慮除鐵率和鉻損失率，取反應(yīng)終點溫度為165℃，此時除鐵率接近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)溫度對黃鈉鐵礬法除鐵率和鉻損失率的影響反應(yīng)溫度對黃鈉鐵礬法除鐵率和鉻損失率的影響Fig.4Effectoftemperatureonremovalrateofironlossrateofchromiumwithsodiumjarositemethod2.2.3晶種的加入對除鐵效果的影響晶種的加入對除鐵效果的影響由圖5可見，加入晶種和不加晶種時