一種生產(chǎn)高純金屬鉻的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種生產(chǎn)高純金屬銘的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，高純金屬銘的生產(chǎn)是使用品位在97.5% W上的Ξ氧化二銘，通過(guò)爐外法可 W冶煉出純度在99% W上的金屬銘，再將金屬銘粉碎，經(jīng)真空脫氣，生產(chǎn)低氣的高純金屬 銘。
[0003] 生產(chǎn)冶金用Ξ氧化二銘主要采用銘酸鹽-硫橫法，即在沸騰的溶液中加入硫橫還 原銘酸鋼溶液，將銘酸鋼溶液中Cr6+還原為燈3+，該種方法由于使用硫橫進(jìn)行還原，還原過(guò) 程需要對(duì)溶液進(jìn)行加熱，因此存在生產(chǎn)過(guò)程中工藝參數(shù)控制過(guò)程復(fù)雜的問(wèn)題，并且生產(chǎn)出 的Ξ氧化二銘中的雜質(zhì)含量較高，具體產(chǎn)品指標(biāo)見(jiàn)表1。
[0004] 表 1
[0005]
~同時(shí)，用此品位的Ξ氧化二銘，經(jīng)爐外法冶煉，再經(jīng)真空脫氣處理，生產(chǎn)低氣高純I 金屬銘，此工藝對(duì)降低金屬銘氣體元素有效，其它雜質(zhì)元素仍無(wú)法降低，特別是鐵、侶、娃、 饑等元素，具體產(chǎn)品指標(biāo)見(jiàn)表2。由于運(yùn)些元素含量偏高，導(dǎo)致金屬銘變脆、沒(méi)有延展性且不 能加工鍛造，因而無(wú)法用于軍事和航空航天等尖端工業(yè)的制造中。
[0007]表 2 [000引
[0009] CN102642869A公開(kāi)了一種清潔環(huán)保的Ξ氧化二銘生產(chǎn)方法，該方法是W碳素銘鐵 為主要原料，金屬氧化物為輔助原料，經(jīng)過(guò)混合壓巧、干燥后，通過(guò)500°C~1500°C的高溫 固-固相冶金方法使碳素銘鐵中的銘轉(zhuǎn)變?yōu)棣趸?，并?jīng)冷卻制備成粉料后分離出Ξ 氧化二銘。其缺點(diǎn)是:生產(chǎn)周期長(zhǎng)，工藝過(guò)程復(fù)雜，能耗高，工藝參數(shù)不容易控制。
[0010] CN1410357A公開(kāi)了一種采用濕法還原重銘酸鐘或重銘酸鋼制備Ξ氧化二銘的方 法，該方法需配置重銘酸鋼或重銘酸鐘的水溶液，并將重銘酸鐘或重銘酸鋼水溶液與還原 劑置于熱壓反應(yīng)蓋中進(jìn)行反應(yīng)，該方法W低分子量的糖類化合物如薦糖、葡萄糖、果糖或它 們的混合物為還原劑，其中薦糖最為適宜，同時(shí)，其具體事例中并無(wú)其他糖類化合物的實(shí)驗(yàn) 實(shí)例，運(yùn)充分說(shuō)明，該方法的工藝使用除薦糖W外的其他糖類還原劑的還原效果經(jīng)濟(jì)性差、 轉(zhuǎn)化率低，同時(shí)，需自配溶液和加熱才能實(shí)施，對(duì)設(shè)備要求高，操作復(fù)雜。
[0011] 此外，上述方法都不能充分降低從碳素銘鐵生產(chǎn)Ξ氧化二銘和金屬銘工藝的雜質(zhì) 含量，限制了金屬銘的應(yīng)用領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0012] 技術(shù)問(wèn)題
[0013] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)高純金屬銘時(shí)，無(wú)法降低非氣體 雜質(zhì)元素、污染環(huán)境、產(chǎn)品整體質(zhì)量低于國(guó)外同類產(chǎn)品和生產(chǎn)成本過(guò)高等缺點(diǎn)。
[0014] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種從碳素銘鐵生產(chǎn)高純金屬銘的方法，用草 酸、葡萄糖和凈化試劑，通過(guò)絡(luò)合，解決銘鐵難W深度分離的難題，制備出高純氧化銘，通過(guò) 用氨氣對(duì)高純氧化銘進(jìn)行氨化還原生產(chǎn)高純金屬銘。此生產(chǎn)工藝縮短了工藝流程，生產(chǎn)全 過(guò)程無(wú)六價(jià)銘產(chǎn)生，徹底根除含六價(jià)銘廢渣及冶煉廢氣的產(chǎn)生，產(chǎn)品回收率高、生產(chǎn)速度 快、產(chǎn)品質(zhì)量好、生產(chǎn)成本低，無(wú)六價(jià)銘對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的污染、保護(hù)生產(chǎn)環(huán)境和人體健康;所述 方法能夠顯著降低從碳素銘鐵生產(chǎn)金屬銘工藝的雜質(zhì)含量，實(shí)現(xiàn)銘鐵深度分離，得到高純 度的金屬銘。
[001引技術(shù)方案
[0016] 提供一種從碳素銘鐵生產(chǎn)高純金屬銘的方法，所述方法包括:采用碳素銘鐵為原 料，用硫酸溶解后得到Ξ價(jià)銘離子和二價(jià)鐵離子的溶液，用中和劑調(diào)整抑值后進(jìn)行過(guò)濾，濾 渣返回進(jìn)行循環(huán)浸出，濾液中加入草酸，草酸只跟二價(jià)鐵離子反應(yīng)產(chǎn)生草酸亞鐵沉淀，而與 Ξ價(jià)銘離子不生成沉淀;對(duì)溶解在溶液中的部分草酸亞鐵，向溶液加入凈化劑，通過(guò)絡(luò)合， 進(jìn)行深度除雜，去除溶液中儘、鋒、饑及殘留的鐵沉淀，從而使溶液深度凈化;然后含有Ξ價(jià) 銘離子的濾液經(jīng)中和、般燒和氨氣還原，得到高純度的金屬銘。
[0017] 具體地，生產(chǎn)高純金屬銘的方法包括：
[0018] (1)將粉碎后的碳素銘鐵加入到反應(yīng)器中，向其中加入硫酸溶液進(jìn)行浸出，反應(yīng)一 定時(shí)間后，用中和劑調(diào)整pH值為1-2，然后進(jìn)行第一次過(guò)濾；
[0019] (2)向第一次過(guò)濾后的濾液中加入草酸和葡萄糖，用中和劑控制溶液的pH值為 1.5-4.0，攬拌下反應(yīng)，產(chǎn)生草酸亞鐵沉淀，然后進(jìn)行第二次過(guò)濾；
[0020] (3)向第二次過(guò)濾后的濾液中加入凈化劑，攬拌下反應(yīng)，然后進(jìn)行第Ξ次過(guò)濾；
[0021] (4)向第Ξ次過(guò)濾后的濾液中加入中和劑，調(diào)節(jié)溶液的pH值為8-9,產(chǎn)生氨氧化銘 沉淀，然后進(jìn)行第四次過(guò)濾，將得到的氨氧化銘進(jìn)行般燒，得到Ξ氧化二銘；
[0022] (5)將得到的Ξ氧化二銘通過(guò)氨氣還原得到高純金屬銘。
[0023] 其中，在步驟(1)中，
[0024] 采用碳素銘鐵為原料，用硫酸溶解后得到Ξ價(jià)銘離子和二價(jià)鐵離子的溶液，用中 和劑調(diào)整pH值后進(jìn)行第一次過(guò)濾，過(guò)濾后的濾渣可W再次用硫酸溶液進(jìn)行浸出；
[0025] 使用的碳素銘鐵的銘含量為30-80%，含碳量為6-10%，其余為鐵和一些微量元 素；
[00%]碳素銘鐵的粒度為150-250目；
[0027] 硫酸溶液的濃度為50-60%;
[00%]碳素銘鐵的反應(yīng)溫度為80-100°C，反應(yīng)時(shí)間為6-10小時(shí)；
[0029 ]中和劑為氨水、氨氧化鋼等。
[0030] 在步驟(2)中，
[0031] 向第一次過(guò)濾后的濾液中加入草酸和葡萄糖，由于加入草酸后會(huì)影響溶液的pH 值，使用中和劑調(diào)節(jié)溶液的抑值為1.5-4.0;草酸與二價(jià)鐵離子反應(yīng)產(chǎn)生草酸亞鐵沉淀，草 酸與Ξ價(jià)銘離子不生成沉淀，然后進(jìn)行第二次過(guò)濾，濾渣干燥后得到草酸亞鐵產(chǎn)品；
[0032] 反應(yīng)溫度為25-45°C;
[0033] 使用純度為99% W上的草酸，草酸與碳素銘鐵的重量比例為0.5-0.8;
[0034] 葡萄糖的作用是提高溶液中Ξ價(jià)銘含量，葡萄糖與碳素銘鐵的重量比例為0.04- 0.06〇
[0035] 在步驟(3)中，
[0036] 第二次過(guò)濾后的濾液中還溶解有少量草酸亞鐵，向溶液加入凈化劑，通過(guò)絡(luò)合，進(jìn) 行深度除雜，去除溶液中儘、鋒、饑及殘留的鐵雜質(zhì)，從而使溶液深度凈化，進(jìn)行第Ξ次過(guò) 濾，濾渣主要為氧化鐵；
[0037] 加入凈化劑并攬拌，先在25-45°C下反應(yīng)50-70分鐘，然后升溫至90-110°C，繼續(xù)反 應(yīng)50-70分鐘；
[0038] 關(guān)于凈化劑的用量，可W根據(jù)深度凈化前的料液中的鐵、鉆、儀、鋒等元素的含量， 并根據(jù)實(shí)際浸出情況，按理論量的1-2倍逐漸添加凈化劑。在浸出過(guò)程中，可W適時(shí)取樣分 析，直至凈化后料液的雜質(zhì)元素含量達(dá)標(biāo)。
[0039] 所述凈化劑為由W下化學(xué)式1表示的2,9-二甲基-1,10-鄰二氮雜菲與含硫氧化劑 的組合；
[0040] 所述含硫氧化劑選自雙二甲基二硫代氨基甲酸鋼(SDD)、硫化鋼和海波中的一種 或多種；
[OOW [化學(xué)式。
[0042]
[0043] 在步驟(4)中，
[0044] 向第Ξ次過(guò)濾后的濾液中加入中和劑，調(diào)節(jié)溶液的pH值為8-9,產(chǎn)生氨氧化銘沉 淀，進(jìn)行第四次過(guò)濾，然后將得到的氨氧化銘進(jìn)行般燒，得到Ξ氧化二銘；
[0045] 般燒溫度為1300-1350°C;般燒時(shí)間為6-化；
[0046] 得到的Ξ氧化二銘的指標(biāo)見(jiàn)表3。
[0047] 表 3 [004引
[0049] 在步驟(5)中，
[0050] 將得到的Ξ氧化二銘放入氨氣還原爐內(nèi)，通入純氨氣，通過(guò)離子發(fā)生器將氨氣離 子化，并利用高頻加熱技術(shù)對(duì)還原爐內(nèi)的Ξ氧化二銘進(jìn)行加熱，利用離子氨的還原性將Ξ 氧化二銘的氧元素和其他氣體元素脫除，從而得到高純度的金屬銘；
[0051] 通過(guò)本發(fā)明的方法制備的高純度的金屬銘的指標(biāo)見(jiàn)表4。
[0化2] 表4
[0化3]_
[0054] 上述步驟中使用的中和劑為氨水、氨氧化鋼等。
[0055] 本發(fā)明的有益效果：
[0056] 1、原料易得，且有效解決銘鐵分離的難題，且產(chǎn)生副產(chǎn)品草酸亞鐵，可W應(yīng)用于電 池行業(yè)。
[0057] 2、使用凈化劑去除溶液中儘、鋒、饑及殘留的鐵雜質(zhì)，實(shí)現(xiàn)深度凈化。
[0化引 3、全流程無(wú)工業(yè)廢渣和冶煉廢氣產(chǎn)生，對(duì)環(huán)境友好。
[0059] 4、工藝簡(jiǎn)單，操作方便，產(chǎn)品質(zhì)量高，設(shè)備效率高，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0060] 下面通過(guò)實(shí)施對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。運(yùn)些實(shí)施例僅用于描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí) 施方式，而不限制本發(fā)明。
[0061] 本發(fā)明適用各種不同碳含量的碳素銘鐵，例如高碳銘鐵、中碳銘鐵和低碳銘鐵。
[0062] 實(shí)施例1
[0063] 使用高碳銘鐵為原料，高碳銘鐵的成分分析見(jiàn)表5。
[0064] 表 5 [00 化]
[0066] 1、浸出
[0067] 向反應(yīng)蓋內(nèi)加入工業(yè)水180L，硫酸180L，并將粒度為150目的高碳銘鐵100kg加入 反應(yīng)蓋內(nèi)，控制攬拌速度為280轉(zhuǎn)/分鐘，浸出溫度80°C，浸出時(shí)間6小時(shí)，用氨水調(diào)節(jié)料液抑 值到達(dá)1-2時(shí)，進(jìn)行第一次壓濾，得濾渣25kg，分析濾液成分，Cr3+: 40.2g/L，化2+: 17g/L。
[006引 2、除鐵
[0069] 向第一次壓濾后的濾液中加入氨氧化鋼36kg，調(diào)整料液抑值到達(dá)1.5-4.0,加入葡 萄糖4kg、草酸60kg，控制料液pH值保持在1.5-4.0，攬拌速度280轉(zhuǎn)/分鐘，反應(yīng)溫度40°C，反 應(yīng)時(shí)間1小時(shí)，進(jìn)行第二次壓濾，得到草酸亞鐵(濾渣)58kg，經(jīng)烘干后，形成草酸亞鐵產(chǎn)品， 分析濾液成分，Cr3+: 43.64g/L，F(xiàn)e2+: 0.47g/L。
[0070] 3、深度除雜
[0071] 向第二次壓濾后的濾液中加入氨氧化鋼化g，調(diào)整pH值在2.0-4.0。加入SDD、硫化 鋼、海波各化g，加入化學(xué)式1所示的化合物4