專利名稱：一種氫氧化鉀溶液中電化學(xué)分解鉻鐵礦提取鉻的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電化學(xué)分解鉻鐵礦提取鉻的方法，特別涉及一種氫氧化鉀溶液中電化學(xué)分解鉻鐵礦提取鉻的方法。
背景技術(shù)：
鉻鐵礦是一種尖晶石構(gòu)型的礦物，是目前唯一可供開采的鉻礦石。鉻鐵礦成分復(fù)雜，主要成分為鐵、鎂和鉻的氧化物，通式可表示為(Fe，Mg)Cr204。鉻鐵礦的產(chǎn)地主要為巴西和古巴，生產(chǎn)國(guó)則主要是印度、伊朗、巴基斯坦、阿曼、津巴布韋、土耳其和南非，共占世界產(chǎn)量的80%。對(duì)中國(guó)而言，鉻鐵礦主要存在于四川、西藏、甘肅、青海等省份，是我國(guó)的短缺礦種，儲(chǔ)量少，產(chǎn)量低，每年消費(fèi)量的80%以上依靠進(jìn)口。鉻鐵礦主要用于冶金工業(yè)、耐火材料和化學(xué)工業(yè)中。在冶金工業(yè)，鉻鐵礦主要用于生產(chǎn)鉻鐵合金和金屬鉻。其中鉻鐵合金作為鋼的添加料生產(chǎn)多種高強(qiáng)度、抗腐蝕、耐磨、耐高溫、耐氧化的特種鋼，如不銹鋼、耐酸鋼、耐熱鋼、滾珠軸承鋼、彈簧鋼、工具鋼等；金屬鉻主要用于與鈷、鎳、鎢等元素冶煉特種合金。這些特種鋼和特種合金是航空、宇航、汽車、造船，以及國(guó)防工業(yè)生產(chǎn)槍炮、導(dǎo)彈、火箭、艦艇等不可缺少的材料。在耐火材料上，鉻鐵礦用來制造鉻磚、鉻鎂磚和其他特殊耐火材料。在化學(xué)工業(yè)上，鉻鐵礦主要用來于生產(chǎn)重鉻酸鈉，進(jìn)而制取其他鉻化合物，用于顏料、紡織、電鍍、制革等工業(yè)，還可制作催化劑和觸媒劑
坐寸ο以鉻鐵礦為原料生產(chǎn) 鉻鹽產(chǎn)品的方法主要有有鈣焙燒法和無鈣焙燒法。其中有鈣焙燒法是鉻鹽傳統(tǒng)生產(chǎn)方法，在國(guó)外已逐步被淘汰，至今我國(guó)大多數(shù)鉻鹽廠依然采用此法。有鈣焙燒法是將鉻鐵礦與純堿和鈣質(zhì)填料混合均勻后，于1100-1200°C的回轉(zhuǎn)窯內(nèi)通空氣進(jìn)行氧化焙燒，熟料經(jīng)冷卻、粉碎和水浸得到300g/L的鉻酸鈉堿性液。堿性液經(jīng)中和除鋁、濃縮、硫酸酸化和二次酸性蒸發(fā)脫除芒硝，再經(jīng)冷卻結(jié)晶得產(chǎn)品重鉻酸鈉(亦稱紅礬鈉)。有鈣焙燒法鉻轉(zhuǎn)化率僅76%，三廢排放量大，每噸紅礬鈉產(chǎn)品約排放2. 0-3. O噸高毒鉻渣，鉻渣含鉻量高(為4-5%)，難于解毒和綜合利用，中間產(chǎn)物鉻酸鈣為致癌物，此外還排放大量含鉻廢氣，環(huán)境污染嚴(yán)重。為解決有鈣焙燒法重污染問題，國(guó)外開發(fā)出無鈣焙燒法，該法不用局外填料，而是將浸洗后渣進(jìn)行分選，所得粗渣(含未反應(yīng)的鉻鐵礦及鎂鐵礦)作填料返回焙燒，而將含硅、鋁高的細(xì)渣排出，即利用返渣全部取代含鈣填料，以達(dá)到減少排渣量的目的。無鈣焙燒法的鉻轉(zhuǎn)化率可達(dá)90%，鉻渣排出量在工業(yè)化裝置中是最小的，為O. 8噸/噸紅礬鈉，渣中六價(jià)鉻含量低，減少了污染，同時(shí)控制了致癌物鉻酸鈣的生成，但并未徹底解決鉻渣污染問題。CN1418823、CN102275992A、CN85102681、CN1579947、CN101066779 等分別就有鈣焙燒或無鈣化焙燒工藝進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，一定程度上提高了鉻轉(zhuǎn)化率同時(shí)減少鉻渣排放，但以上工藝與傳統(tǒng)焙燒法在焙燒原理、操作過程及操作溫度方面基本相同，無法避免焙燒溫度過高、能耗大等傳統(tǒng)工藝的問題，且僅能部分降低而非從本質(zhì)上解決鉻渣污染問題。CN102643977A提出一種鉻鐵礦的熔融液相焙燒方法。將包含鉻鐵礦，選自純堿、碳酸氫鈉、硫酸鈉和氫氧化鈉中的一種或多種和任選的鉻酸鈉的混合料在臥式回轉(zhuǎn)窯中在氧氣存在下于350-1500°C下熔融液相焙燒，得到鉻酸鈉。該方法使鉻鐵礦在熔鹽體系中呈熔融液相，大大地提高了鉻轉(zhuǎn)化率，增加了產(chǎn)量，從根本上解決了無鈣焙燒工藝易結(jié)壁的問題，但該法操作溫度依然較高，且設(shè)備較為復(fù)雜。CN85100396提出連續(xù)多段逆流流態(tài)化浸出鉻鐵礦堿性焙燒熟料的方法和設(shè)備。根據(jù)廣義流態(tài)化的原理，把流態(tài)化塔、螺旋輸送器和提升塔緊密組合成一組浸出單元，以鉻酸鈉熟料為原料，物料在浸出系統(tǒng)中僅停留lh，浸出率就可達(dá)99%。但該方法機(jī)械化程度要求較高，設(shè)備投資大。US7968066B2提出一種堿金屬鉻酸鹽的生產(chǎn)方法,將鉻鐵礦與堿金屬氫氧化物混合后加熱至200-550°C,在氧化劑存在條件下進(jìn)行氧化溶出反應(yīng),獲得堿金屬氫氧化物、堿金屬鉻酸鹽及富鐵尾渣混合料漿，對(duì)上述料漿進(jìn)行稀釋、固液分離、結(jié)晶等操作后可獲得合格的鉻酸鹽產(chǎn)品。此法相對(duì)于傳統(tǒng)焙燒法操作溫度降低約700°C，鉻回收率提升至近100%，但其操作溫度依然較高，且堿液循環(huán)蒸發(fā)濃縮環(huán)節(jié)能耗依然較大。CN101659444及CN101481144分別提出由鉻鐵礦制備鉻酸鈉(鉀)的清潔方法，鉻鐵礦在MeOH-MeNO3-H2O (Me代表Na或K)介質(zhì)中與氧化性氣體反應(yīng)，硝酸鈉(鉀)只作為催化介質(zhì)，在反應(yīng)中不被消耗；反應(yīng)后得到堿液、鉻酸鈉(鉀)及鐵渣的混合反應(yīng)產(chǎn)物。經(jīng)混合反應(yīng)產(chǎn)物的浸取，堿液與晶渣混合物(鉻酸鈉(鉀)晶體與鐵渣的混合物)的液固分離，鐵渣與鉻酸鈉(鉀)混合物的溶解，鐵渣與鉻酸鈉(鉀)溶液的液固分離，對(duì)鉻酸鈉(鉀)溶液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，并對(duì)得到的鉻酸 鈉晶體淋洗與干燥后，最終得到合格的鉻酸鈉(鉀)產(chǎn)品；結(jié)晶母液與堿液一起進(jìn)行循環(huán)，用于分解鉻鐵礦。以上方法中鉻轉(zhuǎn)化率均大于99%，渣中含鉻率小于0.5%。但該法向體系中引入NaNO3,使后續(xù)分離復(fù)雜化，且操作溫度依然較高(200^400 0C )。CN101817561A提出一種鉻鐵礦加壓浸出清潔生產(chǎn)鉻酸鈉的方法。該方法包括以下步驟1)鉻鐵礦在NaOH溶液中與氧化性氣體進(jìn)行加熱氧化反應(yīng)，反應(yīng)后得到含Na2Cr04、NaOH及其它水溶性雜質(zhì)的溶液以及富鐵尾渣、鉻酸鈉晶體的固液混合物；2)稀釋步驟I)得到的產(chǎn)物，使部分結(jié)晶的鉻酸鈉全部進(jìn)入液相，得到含NaOH、Na2CrO4及水溶性雜質(zhì)組份的溶液及富鐵尾渣的固液混合料漿；3)將步驟2)得到的固液混合料漿進(jìn)行固液分離，分別得到富鐵尾渣和含NaOH、Na2CrO4及水溶性雜質(zhì)組份的稀釋溶液；4)向步驟3)得到的稀釋液中加入氧化鈣除雜，固液分離后得到除雜液和含鈣廢渣；5)將步驟4)得到的除雜溶液蒸發(fā)結(jié)晶，得到鉻酸鈉晶體與結(jié)晶母液，固液分離后鉻酸鈉晶體用飽和鉻酸鈉溶液淋洗，經(jīng)干燥后即可得到合格的鉻酸鈉產(chǎn)品。該法反應(yīng)體系成分簡(jiǎn)單，體系中未引入難分離相，有利于鉻酸鈉的高效分離。但該法需采用加壓操作，對(duì)設(shè)備要求較高。因此，本領(lǐng)域需要開發(fā)一種成本較低，提取效率高，無污染、工藝條件溫和，且能夠?qū)崿F(xiàn)鉻共提的電化學(xué)分解鉻鐵礦的方法。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種氫氧化鉀溶液中電化學(xué)分解鉻鐵礦提取鉻的方法，所述方法的成本較低，提取效率高，無污染、工藝條件溫和，且能夠?qū)崿F(xiàn)鉻提取。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種氫氧化鉀溶液中電化學(xué)分解鉻鐵礦提取鉻的方法，所述方法為向含有鉻鐵礦、氫氧化鉀及水的混合漿料中，通入氧化性氣體，進(jìn)行電化學(xué)氧化反應(yīng)，反應(yīng)后混合料漿經(jīng)固液分離得到尾渣和含有鉻堿的溶液。本發(fā)明選用電化學(xué)氧化反應(yīng)，能夠通過電化學(xué)直接或間接氧化作用，實(shí)現(xiàn)更低溫和和反應(yīng)介質(zhì)喊濃度條件下絡(luò)鐵礦中絡(luò)鐵尖晶石的聞效氧化分解，實(shí)現(xiàn)絡(luò)的聞效提取。優(yōu)選地，本發(fā)明所述電化學(xué)氧化反應(yīng)在電解槽中進(jìn)行，優(yōu)選在常壓電解槽中進(jìn)行，進(jìn)一步優(yōu)選所述電化學(xué)氧化反應(yīng)在常壓電解槽中攪拌進(jìn)行。優(yōu)選地，所述電解槽陽極電流密度控制在500A/m2以上，例如505A/m2、512A/m2、554A/m2、598A/m2、607A/m2、682A/m2、707A/m2、748A/m2、787A/m2、834A/m2、882A/m2、947A/m2、1052A/m2、1175A/m2、1232A/m2、1385A/m2、1445A/m2、1476A/m2 等，優(yōu)選 500_1500A/m2。優(yōu)選地，所述電化學(xué)氧化的時(shí)間彡4h，例如4. 2h、5. 4h、6. 9h、7. 8h、8. 4h、9. 5h、12h、13h、14h、15h、16h、17h 等，優(yōu)選 4_15h，進(jìn)一步優(yōu)選 6_10h。優(yōu)選地，所述電解槽的電極材質(zhì)為鐵基材料中的任意I種或至少2種的組合，優(yōu)選自不銹鋼、純鐵或鑄鐵中的任意I種或至少2種的組合；電極形態(tài)優(yōu)選為板狀或棒狀。所述電解槽的陽極可以是不銹鋼板、不銹鋼棒、純鐵板、純鐵棒、鑄鐵板或鑄鐵棒中的任意I中；所述電解槽的陰極可以是不銹鋼板、不銹鋼棒、純鐵板、純鐵棒、鑄鐵板或鑄鐵棒中的任意I中。作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述氫氧化鉀溶液中電化學(xué)分解鉻鐵礦提取鉻的方法包括如下步驟( I)制備含 有鉻鐵礦、氫氧化鉀水溶液的原料漿料；(2)將步驟(I)得到的原料漿料置于電解槽中，通入氧化性氣體，進(jìn)行電化學(xué)氧化反應(yīng)，制得反應(yīng)衆(zhòng)料；(3)將步驟(2)得到的反應(yīng)漿料固液分離，得到富鐵尾渣和含鉻、堿的溶液。在本發(fā)明中，步驟(I)所述鉻鐵礦可經(jīng)過或未經(jīng)過預(yù)處理，所述預(yù)處理的作用是提高鉻鐵礦的反應(yīng)活性，所述預(yù)處理是本領(lǐng)域公知的技術(shù)。本發(fā)明所述預(yù)處理包括機(jī)械活化或焙燒活化中的任意I種；所述機(jī)械活化包括滾筒球磨、行星球磨或攪拌球磨中的任意I種。機(jī)械活化是固體原料在機(jī)械力作用下產(chǎn)生晶格畸變和局部破壞，形成各種缺陷，導(dǎo)致內(nèi)能增大，反應(yīng)活性增強(qiáng)的一種方法，包括破碎、粉末、球磨等，例如滾筒球磨、行星球磨或攪拌球磨等。機(jī)械活化方法是本領(lǐng)域公知的技術(shù)，本發(fā)明不做具體限定。優(yōu)選地，步驟(I)所述原料漿料中，氫氧化鉀與鉻鐵礦的質(zhì)量比> 3:1，例如
3.2:1,3. 6:1,4. 3:1,4. 8:1,5. 1:1,5. 8:1,6. 3:1,6. 8:1,7. 2:1,7. 8:1,8. 4:1 等，優(yōu)選3:1 8:1,進(jìn)一步優(yōu)選4:1 6:1。優(yōu)選地，所述原料漿料中，氫氧化鉀水溶液的質(zhì)量濃度為50-75%，例如52%、56%、60%、63%、66%、69%、71%、73%、74% 等。優(yōu)選地，步驟(I)所述原料漿料配制完成后，先進(jìn)行預(yù)熱，然后再進(jìn)行步驟(2)。優(yōu)選地，所述預(yù)熱的溫度優(yōu)選為 150-200 V，例如 150。。、160 V、165 °C、175°C、180 V、190 V、200°C 等，進(jìn)一步優(yōu)選 150-180°C。在本發(fā)明中，步驟(2)所述氧化性氣體選自空氣、氧氣、富氧空氣或臭氧氣體中的任意I種或至少2種的組合；優(yōu)選氧氣或空氣。所述氧化性氣體的組合可以是空氣\臭氧氣體、氧氣\臭氧氣體等。優(yōu)選地，步驟(2)所述電解槽為常壓電解槽。優(yōu)選地，步驟(2)所述電化學(xué)氧化反應(yīng)在攪拌條件下進(jìn)行；攪拌速率優(yōu)選為攪拌速率優(yōu)選為 700-1000rpm,例如 700rpm、750rpm、850rpm、900rpm、950rpm、IOOOrpm 等；優(yōu)選700-1000rpmo優(yōu)選地，步驟(2)所述電解槽陽極電流密度控制在500A/m2以上，例如500A/m2、、550A/m2、600A/m2、650A/m2、700A/m2、750A/m2、800A/m2、900A/m2、1000A/m2、1200A/m2 等，優(yōu)選500-1500A/m2。優(yōu)選地，步驟(2 )所述電化學(xué)氧化的時(shí)間彡4h，例如4h、6h、8h、IOh、12h、14h、、16h等，優(yōu)選6-10h。優(yōu)選地，步驟(2)所述電解槽的電極材質(zhì)為鐵基材料中的任意I種或至少2種的組合，優(yōu)選自不銹鋼、純鐵或鑄鐵中的任意I種或至少2種的組合；電極形態(tài)優(yōu)選為板狀或棒狀。優(yōu)選地，步驟(2)所述電解槽的陽極為鐵基陽極板或鐵基陽極棒；優(yōu)選鑄鐵板或鑄鐵棒；優(yōu)選地，步驟(2)所述電解槽的陰極為鐵基棒或碳基棒；優(yōu)選不銹鋼棒。在本發(fā)明中，步驟(3)所述反應(yīng)漿料先用稀釋劑進(jìn)行稀釋，得到稀釋后的反應(yīng)漿料，然后再進(jìn)行固液分離。 優(yōu)選地，所述反應(yīng)漿料用稀釋劑稀釋后，其中的氫氧化鉀的含量為100_500g/L，例如 105g/L、113g/L、128g/L、141g/L、170g/L、205g/L、247g/L、288g/L、320g/L、365g/L、406g/L、448g/L、475g/L、496g/L、498g/L 等。優(yōu)選地，所述稀釋劑為水或質(zhì)量濃度在300g/L以下的氫氧化鉀的水溶液，優(yōu)選純水。所述稀釋劑典型但非限制性的實(shí)例有濃度為20g/L的氫氧化鉀水溶液、8g/L的氫氧化鉀水溶液。具體的稀釋劑的選擇，本領(lǐng)域技術(shù)任意可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述一種氫氧化鉀溶液中電化學(xué)分解鉻鐵礦提取鉻的方法包括如下步驟( I)制備含有鉻鐵礦、氫氧化鉀水溶液的原料漿料將鉻鐵礦與氫氧化鉀水溶液混合加熱制得混配得到原料漿料，并預(yù)熱至150-200°C ；其中，氫氧化鉀與鉻鐵礦質(zhì)量比為3:1以上，氫氧化鉀水溶液質(zhì)量濃度為50-75% ；(2)電化學(xué)氧化反應(yīng)將步驟(I)得到的原料漿料加入常壓電解槽中，向溶液中通入氧化性氣體，并施加機(jī)械攪拌，控制陽極電流密度500A/m2以上，進(jìn)行電化學(xué)氧化反應(yīng)至少4h,反應(yīng)完畢得到反應(yīng)楽料；其中，陽極為不銹鋼板、不銹鋼棒、鐵板或鐵棒中的任意I種，陰極為不銹鋼棒或鐵棒；(3)固液分離用稀釋劑對(duì)步驟(2)所得反應(yīng)漿料進(jìn)行稀釋，稀釋至漿料中的氫氧化鉀濃度為100-500g/L，得到含氫氧化鉀、鉻酸鉀及水溶性雜質(zhì)組分的溶液及富鐵尾渣的固液混合漿料；然后在60-130°C條件下將所得到的固液混合漿料進(jìn)行過濾分離，分別得到富鐵尾渣及含鉻堿溶液。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果(I)從反應(yīng)體系看，體系中未引入新的物質(zhì)(如氧化劑等)，后續(xù)分離容易；(2)本發(fā)明提供的鉻鐵礦電化學(xué)氧化反應(yīng)，采用常壓操作，反應(yīng)溫度為15(T200°C，與傳統(tǒng)工藝相比，大大降低了反應(yīng)溫度，從而降低了能耗，有利于工業(yè)化推廣；(3)該方法得到的尾渣中含鉻量低，鉻單次提取率均可達(dá)95%以上；(4)本發(fā)明不添加任何輔料，排渣量大大減少，且不會(huì)產(chǎn)生對(duì)人和環(huán)境有害的粉塵與廢氣。


圖1是本發(fā)明一種實(shí)施方式所述氫氧化鉀溶液中電化學(xué)分解鉻鐵礦提取鉻的方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，本發(fā)明所述一種氫氧化鉀溶液中電化學(xué)分解鉻鐵礦提取鉻的方法，包括如下步驟( I)配料預(yù)熱將篩分為-200目的鉻鐵礦與氫氧化鉀水溶液混合加熱制得原料漿料，并預(yù)熱至150-200°C，其中氫氧化鉀與鉻鐵礦的質(zhì)量比> 3:1，氫氧化鉀水溶液質(zhì)量濃度為 50-75% ；(2)電解將步驟(I)得到的原料漿料加入常壓電解槽中，向溶液中通入氧化性氣體并施加機(jī)械攪拌，控制氣體流量為0. 7-1. 4L/min，攪拌速率為700-1000rpm，以不銹鋼板為陽極，以不銹鋼棒為陰極，控制陽極電流密度> 500A/m2,電解4h以上，反應(yīng)完畢得反應(yīng)漿料；(3)稀釋用稀釋劑對(duì)步驟(2)所得反應(yīng)漿料進(jìn)行稀釋，稀釋至料漿中的氫氧化鉀濃度為100-500g/L左右，得到含氫氧化鉀、鉻酸鉀及水溶性雜質(zhì)組分的溶液及富鐵尾渣的固液混合料漿；(4)固液分離在60_130°C條件下將步驟(3)得到的混合料漿進(jìn)行過濾分離，分別得到富鐵尾渣及含鉻堿溶液，將尾渣洗滌、干燥后利用ICP測(cè)定其中鉻含量，計(jì)算得鉻溶出率。圖1是本實(shí)施方式所述一種氫氧化鉀溶液中電化學(xué)分解鉻鐵礦提取鉻的方法的工藝流程圖。為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實(shí)施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實(shí)施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的具體限制。實(shí)施例1一種氫氧化鉀溶液中電化學(xué)分解鉻鐵礦提取鉻的方法，包括如下步驟(I)配料預(yù)熱將篩分為-200目的鉻鐵礦與氫氧化鉀水溶液混合加熱制得混配料漿，并預(yù)熱至150°C，其中氫氧化鉀與鉻鐵礦質(zhì)量比為6:1，氫氧化鉀水溶液質(zhì)量濃度為70%，即稱取鉻鐵礦35g，K0H247. OOg (含15%水分)，純水52. 95g ；(2)電解將步驟(I)得到的原料漿料加入常壓電解槽中，向溶液中通入氧氣并施加機(jī)械攪拌，控制氣體流量為1. OL/min，攪拌速率為850rpm，以鐵板為陽極，以不銹鋼棒為陰極，控制陽極電流密度1000A/m2，電解6h ；(3)稀釋用純水對(duì)步驟(2)所得反應(yīng)漿料進(jìn)行稀釋，稀釋至料漿氫氧化鉀濃度為300g/L左右，得到含氫氧化鉀、鉻酸鉀及水溶性雜質(zhì)組分的溶液及富鐵尾渣的固液混合料漿；(4)固液分離在90°C條件下將步驟(3)得到的混合料漿進(jìn)行過濾分離，分別得到富鐵尾渣及含鉻堿溶液，將尾渣洗滌、干燥后利用ICP測(cè)定其中鉻含量，計(jì)算得鉻溶出率分別為 95. 10%。實(shí)施例2一種氫氧化鉀溶液中電化學(xué)分解鉻鐵礦提取鉻的方法，包括如下步驟(I)配料預(yù)熱將篩分為-200目的鉻鐵礦與氫氧化鉀水溶液混合加熱制得混配料漿，并預(yù)熱至180°C，其中氫氧化鉀與鉻鐵礦質(zhì)量比為6:1，氫氧化鉀水溶液質(zhì)量濃度為70%，即稱取鉻鐵礦35g，K0H247. 06g (含15%水分)，純水52. 95g ；(2)電解將步驟(I)得到的原料漿料加入常壓電解槽中，向溶液中通入氧化性氣體并施加機(jī)械攪拌，控制氣體流量為1. OL/min，攪拌速率為800rpm，以鐵板為陽極，以不銹鋼棒為陰極，控制陽極電流密度1200A/m2，電解8h ；(3)稀釋用純水對(duì)步驟(2)所得反應(yīng)漿料進(jìn)行稀釋，稀釋至料漿氫氧化鉀濃度為300g/L左右，得到含氫氧化鉀、鉻酸鉀及水溶性雜質(zhì)組分的溶液及富鐵尾渣的固液混合料漿；

(4)固液分離在90°C條件下將步驟(3)得到的混合料漿進(jìn)行過濾分離，分別得到富鐵尾渣及含鉻堿溶液，將尾渣洗滌、干燥后利用ICP測(cè)定其中鉻含量，計(jì)算得鉻溶出率分別為98. 7%。實(shí)施例3—種氫氧化鉀溶液中電化學(xué)分解鉻鐵礦提取鉻的方法，包括如下步驟(I)配料預(yù)熱將篩分為-200目的鉻鐵礦與氫氧化鉀水溶液混合加熱制得混配料漿，并預(yù)熱至150°C，其中氫氧化鉀與鉻鐵礦質(zhì)量比為4:1，氫氧化鉀水溶液質(zhì)量濃度為60%，即稱取鉻鐵礦 40g, K0H188. 24g (含 15% 水)，純水 78. 43g ；(2)電解將步驟(I)得到的原料漿料加入常壓電解槽中，向溶液中通入氧化性氣體并施加機(jī)械攪拌，控制氣體流量為1. OL/min，攪拌速率為900rpm，以不銹鋼板為陽極，以鐵棒為陰極，控制陽極電流密度1300A/m2，電解12h ；(3)稀釋用純水對(duì)步驟(2)所得反應(yīng)漿料進(jìn)行稀釋，稀釋至料漿氫氧化鉀濃度為300g/L，得到含氫氧化鉀、鉻酸鉀及水溶性雜質(zhì)組分的溶液及富鐵尾渣的固液混合料漿；(4)固液分離在90°C條件下將步驟(3)得到的混合料漿進(jìn)行過濾分離，分別得到富鐵尾渣及含鉻堿溶液，將尾渣洗滌、干燥后利用ICP測(cè)定其中鉻含量，計(jì)算得鉻溶出率分別為95. 7%。實(shí)施例4一種氫氧化鉀溶液中電化學(xué)分解鉻鐵礦提取鉻的方法，包括如下步驟(I)配料預(yù)熱將篩分為-200目的鉻鐵礦與氫氧化鉀水溶液混合加熱制得混配料漿，并預(yù)熱至150°C，其中氫氧化鉀與鉻鐵礦質(zhì)量比為5:1，氫氧化鉀水溶液質(zhì)量濃度為60%，即稱取鉻鐵礦30g, K0H176. 5g (含15%水分)，純水73. 5g ；
(2)電解將步驟(I)得到的原料漿料加入常壓電解槽中，向溶液中通入氧化性氣體并施加機(jī)械攪拌，控制氣體流量為1. OL/min，攪拌速率為950rpm，以不銹鋼板為陽極，以不銹鋼棒為陰極，控制陽極電流密度1200A/m2，電解8h ；(3)稀釋用純水對(duì)步驟(2)所得反應(yīng)漿料進(jìn)行稀釋，稀釋至料漿氫氧化鉀濃度為250g/L左右，得到含氫氧化鉀、鉻酸鉀及水溶性雜質(zhì)組分的溶液及富鐵尾渣的固液混合料漿；(4)固液分離在80°C條件下將步驟(3)得到的混合料漿進(jìn)行過濾分離，分別得到富鐵尾渣及含鉻堿溶液，將尾渣洗滌、干燥后利用ICP測(cè)定其中鉻含量，計(jì)算得鉻溶出率分別為97. 6%。實(shí)施例5一種氫氧化鉀溶液中電化學(xué)分解鉻鐵礦提取鉻的方法，包括如下步驟(I)配料預(yù)熱將篩分為-200目的鉻鐵礦與氫氧化鉀水溶液混合加熱制得混配料漿，并預(yù)熱至180°C，其中氫氧化鉀與鉻鐵礦質(zhì)量比為5:1，氫氧化鉀水溶液質(zhì)量濃度為60%，即稱取鉻鐵礦30g, K0H176. 5g (含15%水分)，純水73. 5g ；(2)電解將步驟(I)得到的原料漿料加入常壓電解槽中，向溶液中通入氧化性氣體并施加機(jī)械攪拌，控制氣體流量為1. 2L/min，攪拌速率為950rpm，以不銹鋼板為陽極，以不銹鋼棒為陰極，控制陽極電流密度1200A/m2，電解6h ；(3)稀釋用純水對(duì)步驟(2)所得反應(yīng)漿料進(jìn)行稀釋，稀釋至料漿氫氧化鉀濃度為200g/L左右，得到含氫氧化鉀、鉻酸鉀及水溶性雜質(zhì)組分的溶液及富鐵尾渣的固液混合料漿； (4)固液分離在90°C條件下將步驟(3)得到的混合料漿進(jìn)行過濾分離，分別得到富鐵尾渣及含鉻堿溶液，將尾渣洗滌、干燥后利用ICP測(cè)定其中鉻含量，計(jì)算得鉻溶出率分別為99. 3%。實(shí)施例6一種氫氧化鉀溶液中電化學(xué)分解鉻鐵礦提取鉻的方法，包括如下步驟(I)配料預(yù)熱將篩分為-200目的鉻鐵礦與氫氧化鉀水溶液混合加熱制得混配料漿，并預(yù)熱至150°C，其中氫氧化鉀與鉻鐵礦質(zhì)量比為6:1，氫氧化鉀水溶液質(zhì)量濃度為60%，即稱取鉻鐵礦25g，K0H176. 5g (含15%水分)，純水73. 5g ；(2)電解將步驟(I)中預(yù)熱至180°C的混合料漿加入常壓電解槽中，向溶液中通入氧化性氣體并施加機(jī)械攪拌，控制氣體流量為1. OL/min，攪拌速率為900rpm，以不銹鋼板為陽極，以不銹鋼棒為陰極，控制陽極電流密度1000A/m2，電解6h ；(3)稀釋用純水對(duì)步驟(2)所得反應(yīng)漿料進(jìn)行稀釋，稀釋至料漿氫氧化鉀濃度為200g/L左右，得到含氫氧化鉀、鉻酸鉀及水溶性雜質(zhì)組分的溶液及富鐵尾渣的固液混合料漿；(4)固液分離在80°C條件下將步驟(3)得到的混合料漿進(jìn)行過濾分離，分別得到富鐵尾渣及含鉻堿溶液，將尾渣洗滌、干燥后利用ICP測(cè)定其中鉻含量，計(jì)算得鉻溶出率分別為95. 6%。實(shí)施例1一種氫氧化鉀溶液中電化學(xué)分解鉻鐵礦提取鉻的方法，包括如下步驟
(I)配料預(yù)熱將篩分為-200目的鉻鐵礦與氫氧化鉀水溶液混合加熱制得原料漿料，并預(yù)熱至150°C，其中氫氧化鉀與鉻鐵礦的質(zhì)量比為3:1，氫氧化鉀水溶液質(zhì)量濃度為50% ;即稱取鉻鐵礦35g，K0H123. 53g (含15%水分)，純水86. 47g ；(2)電解將步驟(I)得到的原料漿料加入常壓電解槽中，向溶液中通入氧化性氣體并施加機(jī)械攪拌，控制氣體流量為0. 7L/min，攪拌速率為700rpm，以不銹鋼板為陽極，以不銹鋼棒為陰極，控制陽極電流密度500A/m2，電解22h以上，反應(yīng)完畢得反應(yīng)漿料；(3)稀釋用濃度為300g/L的氫氧化鉀水溶液對(duì)步驟(2)所得反應(yīng)漿料進(jìn)行稀釋，稀釋至料漿中的氫氧化鉀濃度為500g/L左右，得到含氫氧化鉀、鉻酸鉀及水溶性雜質(zhì)組分的溶液及富鐵尾渣的固液混合料漿；(4)固液分離在80°C條件下將步驟(3)得到的混合料漿進(jìn)行過濾分離，分別得到富鐵尾渣及含鉻堿溶液，將尾渣洗滌、干燥后利用ICP測(cè)定其中鉻含量，計(jì)算得鉻溶出率為95. 6%。實(shí)施例8一種氫氧化鉀溶液中電化學(xué)分解鉻鐵礦提取鉻的方法，包括如下步驟(I)配料預(yù)熱將篩分為-200目的鉻鐵礦與氫氧化鉀水溶液混合加熱制得原料漿料，并預(yù)熱至170°C，其中氫氧化鉀與鉻鐵礦的質(zhì)量比為8:1，氫氧化鉀水溶液質(zhì)量濃度為75% ;即稱取鉻鐵礦35g，K0H329. 41g (含15%水分)，純水43. 92g ；(2)電解將步驟(I)得到的原料漿料加入常壓電解槽中，向溶液中通入氧化性氣體并施加機(jī)械攪拌，控制氣體流量為1. 4L/min，攪拌速率為lOOOrpm，以不銹鋼板為陽極，以不銹鋼棒為陰極，控制陽極電流密度1700A/m2，電解4h以上，反應(yīng)完畢得反應(yīng)漿料；

(3)稀釋用濃度為40g/L的氫氧化鉀水溶液對(duì)步驟(2)所得反應(yīng)漿料進(jìn)行稀釋，稀釋至料漿中氫氧化鉀的濃度為100g/L左右，得到含氫氧化鉀、鉻酸鉀及水溶性雜質(zhì)組分的溶液及富鐵尾渣的固液混合料漿；(4)固液分離在60°C條件下將步驟(3)得到的混合料漿進(jìn)行過濾分離，分別得到富鐵尾渣及含鉻堿溶液，將尾渣洗滌、干燥后利用ICP測(cè)定其中鉻含量，計(jì)算得鉻溶出率分別為96. 4%。申請(qǐng)人:聲明，本發(fā)明通過上述實(shí)施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種氫氧化鉀溶液中電化學(xué)分解鉻鐵礦提取鉻的方法，其特征在于，所述方法為向含有鉻鐵礦、氫氧化鉀及水的混合漿料中，通入氧化性氣體，進(jìn)行電化學(xué)氧化反應(yīng)，反應(yīng)后混合料漿經(jīng)固液分離得到尾渣和含鉻堿溶液。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述電化學(xué)氧化反應(yīng)在電解槽中進(jìn)行，優(yōu)選在常壓電解槽中進(jìn)行，進(jìn)一步優(yōu)選所述電化學(xué)氧化反應(yīng)在常壓電解槽中攪拌進(jìn)行； 優(yōu)選地，所述電解槽陽極電流密度控制在500A/m2以上，優(yōu)選500-1500A/m2 ； 優(yōu)選地，所述電化學(xué)氧化的時(shí)間> 4h,優(yōu)選4-15h,進(jìn)一步優(yōu)選6-10h ； 優(yōu)選地，所述電解槽的陽極材質(zhì)為鐵基材料中的任意I種或至少2種的組合，優(yōu)選自不銹鋼、純鐵或鑄鐵中的任意I種或至少2種的組合；電極形態(tài)優(yōu)選為板狀或棒狀； 優(yōu)選地，所述電解槽的陰極材質(zhì)為金屬材料和/或碳材料，電極形態(tài)優(yōu)選為棒狀。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟 (O制備含有鉻鐵礦、氫氧化鉀水溶液的原料漿料； (2)將步驟(I)得到的原料漿料置于電解槽中，通入氧化性氣體，進(jìn)行電化學(xué)氧化反應(yīng)，制得反應(yīng)衆(zhòng)料； (3)將步驟(2)得到的反應(yīng)漿料固液分離，得到富鐵尾渣和含鉻、堿的溶液。
4.如權(quán)利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，步驟(I)所述鉻鐵礦經(jīng)過預(yù)處理，所述預(yù)處理包括機(jī)械活化或焙燒活化中的任意I種；所述機(jī)械活化包括滾筒球磨、行星球磨或攪拌球磨中的任意I種； 優(yōu)選地，步驟(I)所述原料漿料中，氫氧化鉀與鉻鐵礦的質(zhì)量比> 3:1，優(yōu)選3: f 8:1，進(jìn)一步優(yōu)選4:1 6:1 ； 優(yōu)選地，所述原料漿料中，氫氧化鉀水溶液的質(zhì)量濃度為50-75%。
5.如權(quán)利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，步驟(I)所述原料漿料配制完成后，先進(jìn)行預(yù)熱，然后再進(jìn)行步驟(2)； 優(yōu)選地，所述預(yù)熱的溫度優(yōu)選> 150°C，進(jìn)一步優(yōu)選150-200°C。
6.如權(quán)利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述氧化性氣體選自空氣、氧氣、富氧空氣或臭氧氣體中的任意I種或至少2種的組合；優(yōu)選氧氣或空氣。
7.如權(quán)利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述電解槽為常壓電解槽； 優(yōu)選地，步驟(2)所述電化學(xué)氧化反應(yīng)在攪拌條件下進(jìn)行；攪拌速率優(yōu)選為·700-1000rpm,優(yōu)選 800_950rpm ； 優(yōu)選地，步驟(2)所述電解槽陽極電流密度控制在500A/m2以上，優(yōu)選500-1500A/m2 ； 優(yōu)選地，步驟(2)所述電化學(xué)氧化的時(shí)間> 4h,優(yōu)選4-15h,進(jìn)一步優(yōu)選6_10h。
8.如權(quán)利要求1-7之一所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述電解槽的陽極材質(zhì)為鐵基材料中的任意I種或至少2種的組合，優(yōu)選自不銹鋼、純鐵或鑄鐵中的任意I種或至少2種的組合；電極形態(tài)優(yōu)選為板狀或棒狀； 優(yōu)選地，步驟(2)所述電解槽的陽極為鐵基陽極板或鐵基陽極棒；優(yōu)選鑄鐵板或鑄鐵棒; 優(yōu)選地，步驟(2)所述電解槽的陰極鐵基棒；優(yōu)選不銹鋼棒。
9.如權(quán)利要求1-8之一所述的方法，其特征在于，步驟(3)所述反應(yīng)漿料先用稀釋劑進(jìn)行稀釋，得到稀釋后的反應(yīng)漿料，然后再進(jìn)行固液分離；優(yōu)選地，所述反應(yīng)漿料用稀釋劑稀釋后，其中的氫氧化鉀的含量為100-500g/L ； 優(yōu)選地，所述稀釋劑為水或質(zhì)量濃度在300g/L以下的氫氧化鉀的水溶液，優(yōu)選純水。
10.如權(quán)利要求1-9之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟 (O制備含有鉻鐵礦、氫氧化鉀水溶液的原料漿料將鉻鐵礦與氫氧化鉀水溶液混合，混配得到原料漿料，并預(yù)熱至150-200°c ； 其中，氫氧化鉀與鉻鐵礦質(zhì)量比為3:1以上，氫氧化鉀水溶液質(zhì)量濃度為50-75% ； (2)電化學(xué)氧化反應(yīng)將步驟(I)得到的原料漿料加入常壓電解槽中，向溶液中通入氧化性氣體，并施加機(jī)械攪拌，控制陽極電流密度500A/m2以上，進(jìn)行電化學(xué)氧化反應(yīng)至少4h，反應(yīng)完畢得到反應(yīng)衆(zhòng)料； 其中，陽極為不銹鋼板、不銹鋼棒、鐵板或鐵棒中的任意I種，陰極為不銹鋼棒或鐵棒； (3)固液分離用稀釋劑對(duì)步驟(2)所得反應(yīng)漿料進(jìn)行稀釋，稀釋至漿料中的氫氧化鉀濃度為100-500g/L，得到含氫氧化鉀、鉻酸鉀及水溶性雜質(zhì)組分的溶液及富鐵尾渣的固液混合漿料；然后在60-130°C條件下將所得到的固液混合漿料進(jìn)行過濾分離，分別得到富鐵尾渣及含鉻堿溶液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氫氧化鉀溶液中電化學(xué)分解鉻鐵礦提取鉻的方法，所述方法為向含有鉻鐵礦、氫氧化鉀及水的混合漿料中，通入氧化性氣體，進(jìn)行電化學(xué)氧化反應(yīng)，反應(yīng)后混合料漿經(jīng)固液分離得到尾渣和含鉻堿的溶液。所述方法成本低，提取效率高，無污染、工藝條件溫和，鉻提取率可達(dá)95%以上。
文檔編號(hào)C22B34/32GK103060838SQ201210592788
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月29日
發(fā)明者鄭詩禮, 杜浩, 王中行, 王少娜, 張懿 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所