回收铬饼制备碱式硫酸铬的除铁工艺研究

1、回收铬饼制备碱式硫酸铬的除铁工艺研究化学工程师chemicalengineer2009年第12期三e:挂j痂话她:文章编号:10021124(2009)12一oo6o一03回收铬饼制备碱式硫酸铬的除铁工艺研究陈建,王友承,杨虎(四川理工学院材料与化学工程学院.四川自贡643000)摘要:研究了从铬渣常压硫酸浸出液中沉针铁矿的过程.考察了温度,ph值,反应时间和空气流量对除铁率及铬损失率的影响.试验结果表明,反应时间和空气流量对除铁率的影响不显着;在反应温度90c,ph值为3,搅拌强度150r-min,反应时间2h,空气流量0.2m?min的条件下,除铁率超过99.5%,铬的损失率仅为l7%.关

2、键词:碱式硫酸铬;浸出液;除铁;针铁矿法中图分类号:tq136.1文献标识码:atechnicalstudyonironremovalfrombasicchromiumsulfateproducedbypattyrecoveredchenjian,wangyoucheng,yanghu(collegeofmaterialsandchemicalengineering,sichuanuniversityofscienceandengineering,zigong643000,china)abstract:precipitationprocessofthegoethitefromchromiums

3、ulfuricacidleachingsolutionwasinvestigated.theeffectsoftemperature,ph,reactivetimeandvolumeofairflowonremovalofironwereexamined;experimen-talresultsindicatedthattheeffectofreactivetimeandvolumeofairflowontherateofironremovalisnotsignifi-can.ontheoptimumconditionofironprecipitation:temperature90c,phv

4、alueis3,l-1reactivetimeis2h,airflowis0.2m.min,theratioofironremovalexceeds99.5%,only17%ofchromiumislost.keywords:basicchromiumsulfate;leachingsolution;ironremoval;goethite铬盐的应用领域十分广泛,涉及电镀,鞣革,颜料,印染,催化剂,涂料,木材防腐,染料,制药等行业.但世界上铬资源大部分品质较低,高品质矿产资源仅限于少数矿区.世界上除前苏联外,铬矿资源均难以自足【11.基于此,综

5、合回收铬的二次资源更有实际意义.铬渣硫酸浸出液中不仅含有丰富的铬离子,也含有大量的铁离子,在生产碱式硫酸铬时需将铁去除.目前,工业上除铁方法主要有中和水解法r2i引,常用的有黄钾铁矾法,针铁矿法和fe(oh).水解法.不论采用何种方法,fe都较难除去,故需使用各种氧化剂,如h0,0【1等;此外从溶液中去除铁还有溶剂萃取法fs等.本次试验研究了用针铁矿法从铬渣常压硫酸浸出液中除铁,取得了良好的效果.收稿日期:20090921作者简介:陈建(1984一),男,四川人,硕士研究生,主要研究方向:无机工艺.导师简介:杨虎(1967一),男,四川人,教授,硕士,硕士生导师,主要研究方向:无机工艺,流态化

6、工艺.1实验部分1.1试剂及仪器浓h2so(成都市科龙化工试剂厂),浓nh3h20(成都市科龙化工试剂厂),硫氰化钾(kscn)(重庆川东化工有限公司),均为分析纯.jj一1型电动搅拌器(常州国华电器有限公司);jyt一10型托盘天平(上海医用激光仪器厂);shzd型循环水式真空泵(河南巩义市英裕豫华仪器厂);sb一108增氧器,98一ib恒温水浴锅(天津市泰斯特仪器有限公司).1.2实验方法1.2.1硫酸溶解铬渣用电子天平称取一定量铬渣于烧杯中,取适量浓h2so,稀释后加人烧杯中并搅拌.待无泡沫产生时,将烧杯置于电炉上加热同时搅拌,使反应充分.反应完全后,过滤,分析滤液中铁和铬的质量浓度,加

7、人nh3h20调节滤液初始ph值在2.0左右.铬渣硫酸浸出液:2000ml,其中fe2+=41.9g,gr3+1=96.77gl.2009年第l2期陈建等:回收铬饼制备碱式硫酸铬的除铁工艺研究611.2.2除铁铬渣浸出溶液中的铁大多以fe形式存在,而由fe0一so,一h0系平衡状态图可知,针铁矿法只能去除fe,因此,必须在除铁之前先将浸出液中的fe氧化成fe.出于经济成本及氧化能力考虑,试验采用鼓0氧化法.具体过程如下:取适量硫酸浸出溶液,用恒温水浴箱加热并以150r?min的速度进行搅拌,同时以0.2m.?min的速度进行鼓o,控制溶液中fe3十<l1.5g?i,并用nh3?h:0保持

8、ph值在23.5之问.反应以段时间后,取少量反应液体,加kscn检测,至无明显颜色变化后,停止反应.将反应液真空抽虑,洗涤,结晶,得到产品.2结果与讨论2.1o2氧化fe用o氧化fe的反应为:02+fen+h2o-+fe3+4oh-+3e,鼓02的优点是不带人其他离子,用0:氧化后,溶液中的fe可形成针铁矿被除去.2.2ph值的影响试验固定条件:温度90,反应时间2h,空气流量0.2m.-min.试验结果见图1.100.099.599.098.598.0塞;96.596.0静稍溶2.02.83.03.23.4ph值图1ph值对铁去除率,铬去除率的影响fig.1effectso

9、fphontheironandchromiumremovingrate曲图1可见,ph值的升高,除铁率明显提高;当终点ph值为3时,除铁率达99.8%;继续增加终点ph,除铁率增加不明显.同时,随溶液终点ph值的升高,渣含铬量明显增加.除铁过程要求在确保高除铁率的同时尽量减少渣含铬量,为此,本试验除铁的终点ph值选择3.2.3温度的影响试验固定条件:反应时间2h,空气流量0.2m3?min一,终点ph值为3,试验结果见图2.褂温度,l(图2温度对铁去除率,铬去除率的影响fig.2effectsoftemperatureontheironandchrorirmremasingrate由图2可见,

10、随反应温度的升高,除铁率明显增加.当反应温度为363k时,除铁率达99.8%;温度再升高,除铁率增加不明显.因此,从节约能源角度出发选择适宜的温度为363k.2.4空气流量对除铁率的影响实验固定条件:温度363k,反应时间2h,终点ph值为3.实验结果表明,随空气流量的增加,除铁率略有增)jij;但增加幅度不大,除铁率基本维持在99.8%,说明通人空气中的0已足够维持反应的进行.操作中选择空气流量0.2m.?min.2.5反应时间对除铁率的影响固定其它试验条件:温度363k,空气流量0.2m?min-1.终点ph值为3.试验结果表明,随反应时间的延长,除铁率略有增加,基本维持在99.8%,表明

11、反应时间对除铁率影响不大.反应中选择适当的时间即可,本试验选择反应时间为2h.2.6综合除铁实验确定除铁试验的适宜条件后,进行了综合除铁试验,实验条件为:终点ph值为3,温度363k,反应.时间2h,空气流量0.2m?min.实验结果见表1.表1综合除铁实验tab.1synthesisexperimentofironremoval原液铁含量全fe/z?l-i除铁后液体成分/g?l-l除铁率%全grsicdcaassbgr0.o8l95.88om70.770.62<o.0o15<0.0ol<0.00136.699.80.o83797_3o.oo7o.73o.58<0.oo

12、1516.8173899.841.741.823结论(1)铬渣热酸浸出液可采用针铁矿法除铁.除铁过程中反应时间及通0:量对除铁影响不太显着,反应温度和溶液终点ph值是除铁过程的主要影响因素.(2)除铁过程中,控制适宜的操作条件:终点ph(下转第71页)一熹一景:j暑一-.呱蛆2009年第12期郭俊旺等:三辛胺萃取酸性黄gr的平衡特性研究71附录visualc+计算程序:acid_yellow_rb一1.cpp/programtocalculatetheextractionfromequilibriumcurveandopera-tionalline/inreverseflowingextrac

13、tion.include(iostreal.h>#jnclude<math.h>voidmain0doublex,y,equilibrium_a,equilibriumb,equilibrium_c,opera,xn,)intn:/equihbriuma,equilibrium.b,equilibriumcisthecoefficientinequilibriumcurve,x=a+by+cyy;thereversefunctionofequilibriumcune./operaisthecoefficientinoperationalline,y=a(xxn);(上2/xn

14、isthedesignedtargetdyeconcentrationinwaterphase,andxfisthefeeddyeconcentrationinwaterphasebeforeextraction.equilibrium_a=0.00,equilibrium_b=1.3939,equilibrium_e=0.0;oper_a=o.667;xf=0.5,xn=o.05;n=o:x:xf.d0y=oper_a(xxn);cout<<extractiongrade=<<n+1<<endl:cout<<d<<2n+1<&

15、lt;(<<x<<,<<y<<)<<endl;x=equilibrium_a+equilibrium_by+equilibrium_cyy;/reversefunctionofphaseequilibriumcurve.cout<<d<<2n+2<<<<)【<<,<<y(<)<<endl<<endl<<endl;n+:)while(x>xn);(上接第61页)值3,温度90c,反应时间2h,空气流量为0.2m,?rain-1,搅拌速度150r?rain-1,浸出液中99.5%以上的铁可通过针铁矿法除去;溶液中铁含量由41