摘要:介绍了利用焦亚硫酸钠作为还原剂提取含铬废渣中铬元素的工艺探讨,通过试验确定焦亚等原辅料的加入量、加入方式等参数,实现。
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五氧化二钒生产过程中,为提高产品质量,需对钒溶液进行净化[1],净化后废渣中含有铬元素,提钒尾渣中的铬多以剧毒的六价铬形式存在,容易导致环境污染问题发生[2],因此必须对该渣进行无害化处理,原工艺为加入硫酸、硫酸亚铁等对该渣进行处理,将六价铬还原为三价铬,然后堆存,随着有价金属资源减少,因此对从提钒尾渣中回收有价元素铬进行工艺研究和开发,不仅能大幅度提高我国铬盐生产企业的经济效益,而且能实现可持续性生产和生态环境的有效保护。
笔者探索利用焦亚硫酸钠作为还原剂将提钒尾渣中的六价铬进行还原后并回收,先利用酸浸方式将提钒尾渣中的六价铬溶出,然后加入焦亚硫酸钠将六价铬还原为三价铬,并调节pH值,使三价铬水解成为氢氧化铬沉淀,最终实现提钒尾渣中六价铬资源回收再利用,既可降低金属铬生产成本,又实现环保效益。
1、实验原理和方法
1.1 工艺原理
提钒尾渣中的六价铬以铬酸钙形式存在,通过酸浸将六价铬浸出到溶液中,然后通过压滤的方式将铬酸钠溶液与固体废渣分离,压滤后的废渣中仍含有少量六价铬需进行无害化处理,压滤出的铬酸钠溶液通过加入硫酸、焦亚硫酸钠、纯碱等参加反应生成氢氧化铬,实现铬回收再利用。
1.1.1 酸浸提铬
利用工业水将提钒尾渣打浆后加入硫酸将提钒尾渣中的六价铬浸取到溶液中,然后加入焦亚硫酸钠、纯碱等,生成氢氧化铬沉淀而实现提铬。
1.1.2 提铬后无害化处理
1.2 试验方法及工艺流程
先利用酸浸的方式将提钒尾渣中的六价铬浸出到溶液中,对浸出料浆进行固液分离,然后在压滤后液中加入硫酸、焦亚硫酸钠、纯碱等参加反应生成氢氧化铬沉淀,通过压滤机进行固液分离实现铬回收,压滤后废渣利用硫酸亚铁进行无害化处理。
试验工艺流程如图1所示。
2、原辅料成分及试验设备
提钒尾渣:Cr6+2.8%,水分35.6%。硫酸:浓度92.5%以上。焦亚硫酸钠:Na2S2O5≥95%。硫酸亚铁:FeSO4·7H2O≥90%。
试验设备:天平1架、电炉子2台、JJ-1型精密增力电动搅拌器2台、真空泵1台。实验材料:2个烧杯(5L)、温度计1支、玻璃棒1支、量桶1个、蒸发皿2个、pH试纸、抽滤瓶1个。
3、试验结果与讨论
3.1 酸浸
酸浸试验过程如表1所示。结果表明:液固比4∶1、酸渣比0.25∶1、反应温度70℃,反应时间2h,浸出率最优。
3.2 沉铬
沉铬试验过程如表2所示,试验结果如表3所示。结果表明:沉铬时溶液pH值控制在2~3,焦亚硫酸钠浓度控制在25~35g/L,沉铬效率最优。
3.3 无害化处理
无害化处理试验过程如表4所示。结果表明:利用硫酸亚铁对提钒尾渣酸浸后压滤渣中残余的六价铬进行处理,经翻转振荡器对解毒压滤渣进行检验,渣中六价铬含量基本为“微量”,符合国家标准。
3.4 经济性分析
按预算价格对回收氢氧化铬进行物耗成本分析如表5所示。
从表5可以看出,回收1t氢氧化铬物耗成本约20658.45元,折算至金属铬预计总成本约5万元,按每年产生0.25万t提钒尾渣计,预计可回收氢氧化铬75t,可冶炼金属铬按17t计,金属铬售价按6万元计,则年增效17万元。
4、结论
利用上述工艺提取提钒尾渣中铬元素,实现资源再利用的同时增加效益。工艺条件:酸渣比0.8~1,焦亚硫酸钠与提钒尾渣比0.09~0.12,浸出温度70℃。
可实现提钒尾渣无害化处理,提钒尾渣经提铬和无害化处理后,废渣中六价铬含量达到“微量”。
参考文献:
[1]黄道鑫.提钒炼钢[M].北京:冶金工业出版社,2000:17-26.
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