CN103318934B - 含铬铝泥制备高纯铝酸盐的方法 - Google Patents

含铬铝泥制备高纯铝酸盐的方法 Download PDF

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本发明主要涉及一种含铬铝泥制备高纯铝酸盐的方法，属于化工废弃物综合应用领域，首先进行部分Cr6+回收，再用酸溶铝泥，除铁，制备Al(OH)3和Cr(OH)3混合物并回收部分Cr6+，然后进行Al(OH)3和Cr(OH)3混合物的碱溶及Cr3+的氧化，最终制备出高纯铝酸盐。本发明具有原料便宜，工艺简单，投资成本低，反应条件温和，产物性能可控，副产物可回收利用，无二次污染等优点，适于推广应用。

Description

含铬铝泥制备高纯铝酸盐的方法
技术领域
本发明属于化工废弃物综合应用领域，特别涉及一种用含铬铝泥制备高纯铝酸盐的方法。
背景技术
以铬铁矿为原料，采用纯碱焙烧法生产铬盐过程中产生大量废渣和废水，对环境污染极大。而无钙焙烧法因大大降低了排渣量，使铬渣严重污染环境的问题可从根本上得到控制，实现清洁生产。在无钙焙烧法生产铬盐过程中产生的废渣是含有大量Cr和Al化合物的含铬铝泥，生产万吨铬盐将产生约7000吨干基含铬铝泥。含铬铝泥中含有Cr(Ⅵ)，属于危险化工废弃物，在其堆放过程中会因脱水风化使其表面析出铬酸钠，遇雨溶解后渗入地下或排入河流等水源，对环境造成严重危害。同时，含铬铝泥中的Cr、Al化合物是重要的资源，若将其充分利用，不但会消除环境污染，还会减少资源浪费，促进我国铬盐工业的可持续发展，实现环境效益和经济效益的最大化。
发明内容
发明目的
本发明涉及一种用含铬铝泥制备高纯铝酸盐的方法，其目的是对含铬铝泥进行综合利用，使其资源化，在解决环境问题的同时创造二次财富。
技术方案
一种含铬铝泥制备高纯铝酸盐的方法，其特征在于：步骤如下：
（1）部分Cr6+回收
称取含铬铝泥，按固液比1:3～1:50加入水，加热，搅拌，使其混合均匀，过滤或离心分离，得滤饼和含Cr6+的水溶液；
（2）酸溶含铬铝泥
取滤饼，按固液比1:3～1:50加入2～10mol/L的酸溶液，加热使其溶解，抽滤，除去不溶物，保留滤液，得含铬铝泥的酸溶液；
（3）除铁
向含铬铝泥的酸溶液中按体积比1:0.1～1:10加入萃取剂，室温振荡5～60min，静置，待溶液分层，除去油相，得除铁后的含铬铝泥酸溶液；
（4）Al(OH)3和Cr(OH)3混合物的制备及部分Cr6+回收
用0.5～12mol/L碱或碱性盐溶液调节含铬铝泥酸溶液的pH为4～9.5，形成Al(OH)3和Cr(OH)3沉淀，静置0.5～24h，过滤或离心分离，收集滤液，回收部分Cr6+；洗涤滤饼，得Al(OH)3和Cr(OH)3混合物；
（5）Al(OH)3和Cr(OH)3混合物的碱溶及Cr3+的氧化
按固液比1︰3～1︰20向Al(OH)3和Cr(OH)3的混合物中加入3～12mol/L的强碱溶液，搅拌，待其完全溶解后测定溶液中Cr3+的浓度，加入将Cr3+完全氧化为Cr6+所需的H2O2理论需求量1.05～1.4倍的H2O2溶液，搅拌，当溶液中Cr3+的浓度为0后，加热煮沸5～20min，冷却至室温；
（6）高纯铝酸盐溶液制备
向上述含Cr6+的铝酸盐溶液中加入使CrO4 2-完全沉淀所需Ba2+的理论需求量1.05～1.5倍的Ba2+溶液，直至溶液中Cr6+的浓度为0，过滤或离心分离，洗涤滤饼，干燥后获得铬酸钡粉体，作为副产物回收；测定溶液中Ba2+的浓度，加入使Ba2+完全沉淀所需SO4 2-理论量1.0～1.2倍的硫酸盐溶液，待沉淀完全后，过滤或离心分离，得高纯铝酸盐溶液。
步骤（2）中所述的酸为H2SO4、HNO3、HCl中任一种。
步骤（3）中的萃取剂为TBP、Primene JMT、N1923、2号煤油中的任一种。
步骤（4）中的碱或碱性盐为尿素、KOH、NaOH、NH3·H2O、NaHCO3、KHCO3、Na2CO3或K2CO3中任一种。
步骤（5）中的强碱为KOH、NaOH中任一种。
步骤（6）中Ba2+溶液为Ba(OH)2、BaCl2、Ba(NO3)2中任一种或混合溶液。
步骤（6）中硫酸盐溶液为Na2SO4、K2SO4、NaHSO4、KHSO4中任一种或混合溶液。
优点及效果
本发明的优点和有益效果如下：
本发明这种含铬铝泥制备高纯铝酸盐的方法，具有如下优点和有益效果：
（1）原料便宜，工艺简单，设备投资少；
（2）反应条件温和，安全，运行成本低；
（3）产物纯度可控；
（4）副产物可回收利用，无二次污染。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
一种含铬铝泥制备高纯铝酸盐的方法，其特征在于：步骤如下：
（1）部分Cr6+回收
称取含铬铝泥，按固液比1:3～1:50加入水，加热，搅拌，使其混合均匀，过滤或离心分离，得滤饼和含Cr6+的水溶液，其中含Cr6+的水溶液用于回收部分Cr6+；
（2）酸溶含铬铝泥
取滤饼，按固液比1:3～1:50加入2～10mol/L的酸溶液，加热使其溶解，抽滤，除去不溶物，保留滤液，得含铬铝泥的酸溶液；
（3）除铁
向含铬铝泥的酸溶液中按体积比1:0.1～1:10加入萃取剂，室温振荡5～60min，静置，待溶液分层，除去油相，得除铁后的含铬铝泥酸溶液；
（4）Al(OH)3和Cr(OH)3混合物的制备及部分Cr6+回收
用0.5～12mol/L碱或碱性盐溶液调节含铬铝泥酸溶液的pH为4～9.5，形成Al(OH)3和Cr(OH)3沉淀，静置0.5～24h，过滤或离心分离，收集滤液，回收部分Cr6+；洗涤滤饼，得Al(OH)3和Cr(OH)3混合物；
（5）Al(OH)3和Cr(OH)3混合物的碱溶及Cr3+的氧化
按固液比1︰3～1︰20向Al(OH)3和Cr(OH)3的混合物中加入3～12mol/L的强碱溶液，搅拌，待其完全溶解后测定溶液中Cr3+的浓度，加入将Cr3+完全氧化为Cr6+所需的H2O2理论需求量1.05～1.4倍的H2O2溶液，搅拌，待溶液中气泡减少后测定其中Cr3+的浓度；若溶液中尚有Cr3+，继续加入H2O2溶液，当溶液中Cr3+的浓度为0后，加热煮沸5～20min，冷却至室温；
（6）高纯铝酸盐溶液制备
向上述含Cr6+的铝酸盐溶液中加入使CrO4 2-完全沉淀所需Ba2+的理论需求量1.05～1.5倍的Ba2+溶液，待沉淀完全后，观察溶液颜色为无色后，测定溶液中Cr6+的浓度；若溶液中存在Cr6+，继续滴加数滴Ba2+溶液至溶液中Cr6+的浓度为0，过滤或离心分离，洗涤滤饼，干燥后获得铬酸钡粉体，作为副产物回收；测定溶液中Ba2+的浓度，加入使Ba2+完全沉淀所需SO4 2-理论量1.0～1.2倍的硫酸盐溶液，待沉淀完全后，过滤或离心分离，得高纯铝酸盐溶液。
步骤（2）中所述的酸为H2SO4、HNO3、HCl中任一种。
步骤（3）中的萃取剂为TBP、Primene JMT、N1923、2号煤油中的任一种。
步骤（4）中的碱或碱性盐为尿素、KOH、NaOH、NH3·H2O、NaHCO3、KHCO3、Na2CO3或K2CO3中任一种。
步骤（5）中的强碱为KOH、NaOH中任一种。
步骤（6）中Ba2+溶液为Ba(OH)2、BaCl2、Ba(NO3)2中任一种或混合溶液。
步骤（6）中硫酸盐溶液为Na2SO4、K2SO4、NaHSO4、KHSO4中任一种或相同阳离子的混合溶液。
实施例1
称取5g含铬铝泥，按固液比1:20加入水，加热，搅拌，使其混合均匀，过滤或离心分离，得滤饼和含Cr6+的水溶液，其中含Cr6+的水溶液用于回收部分Cr6+；取滤饼，按固液比1:3加入10mol/L的硝酸溶液，加热使其溶解，抽滤，除去不溶物，保留滤液，得含铬铝泥的酸溶液；向含铬铝泥的酸溶液中按体积比1:0.5加入2号煤油，室温振荡20min，静置，待溶液分层，除去油相，得除铁后的含铬铝泥酸溶液；用2mol/L NaOH溶液调节含铬铝泥酸溶液的pH为4.5，形成Al(OH)3和Cr(OH)3沉淀，静置4h，过滤或离心分离，收集滤液，回收部分Cr6+；洗涤滤饼，得Al(OH)3和Cr(OH)3混合物；按固液比1︰20向Al(OH)3和Cr(OH)3的混合物中加入3mol/L的NaOH溶液，搅拌，待其完全溶解后测定溶液中Cr3+的浓度，加入将Cr3+完全氧化为Cr6+所需的H2O2理论需求量1.05倍的H2O2溶液，搅拌，待溶液中气泡减少后测定其中Cr3+的浓度为0，加热煮沸10min，冷却至室温；向上述含Cr6+的铝酸盐溶液中加入使CrO4 2-完全沉淀所需Ba2+的理论需求量1.1倍的BaCl2溶液，待沉淀完全后，观察溶液颜色为无色后，测定溶液中Cr6+的浓度为0，过滤，洗涤滤饼，干燥后获得铬酸钡粉体，作为副产物回收；测定溶液中Ba2+的浓度，加入使Ba2+完全沉淀所需SO4 2-理论量1.0倍的Na2SO4溶液，待沉淀完全后，过滤，得高纯铝酸盐溶液。
实施例2
称取5g含铬铝泥，按固液比1:3加入水，加热，搅拌，使其混合均匀，过滤，得滤饼和含Cr6+的水溶液，其中含Cr6+的水溶液用于回收部分Cr6+；取滤饼，按固液比1:50加入2mol/L的盐酸溶液，加热使其溶解，抽滤，除去不溶物，保留滤液，得含铬铝泥的酸溶液；向含铬铝泥的酸溶液中按体积比1:0.1加入TBP，室温振荡5min，静置，待溶液分层，除去油相，得除铁后的含铬铝泥酸溶液；用0.5mol/L KOH溶液调节含铬铝泥酸溶液的pH为4，形成Al(OH)3和Cr(OH)3沉淀，静置0.5h，过滤或离心分离，收集滤液，回收部分Cr6+；洗涤滤饼，得Al(OH)3和Cr(OH)3混合物；按固液比1︰3向Al(OH)3和Cr(OH)3的混合物中加入12mol/L的KOH溶液，搅拌，待其完全溶解后测定溶液中Cr3+的浓度，加入将Cr3+完全氧化为Cr6+所需的H2O2理论需求量1.4倍的H2O2溶液，搅拌，待溶液中气泡减少后测定其中Cr3+的浓度，测定溶液中Cr3+的浓度为0，加热煮沸5min，冷却至室温；向上述含Cr6+的铝酸盐溶液中加入使CrO4 2-完全沉淀所需Ba2+的理论需求量1.05倍的Ba(OH)2溶液，待沉淀完全后，观察溶液颜色为无色后，测定溶液中Cr6+的浓度为0，过滤，洗涤滤饼，干燥后获得铬酸钡粉体，作为副产物回收；测定溶液中Ba2+的浓度，加入使Ba2+完全沉淀所需SO4 2-理论量1.2倍的K2SO4溶液，待沉淀完全后，过滤，得高纯铝酸盐溶液。
实施例3
称取5g含铬铝泥，按固液比1:50加入水，加热，搅拌，使其混合均匀，过滤，得滤饼和含Cr6+的水溶液，其中含Cr6+的水溶液用于回收部分Cr6+；取滤饼，按固液比1:20加入5mol/L的硫酸溶液，加热使其溶解，抽滤，除去不溶物，保留滤液，得含铬铝泥的酸溶液；向含铬铝泥的酸溶液中按体积比1:10加入N1923，室温振荡60min，静置，待溶液分层，除去油相，得除铁后的含铬铝泥酸溶液；用12mol/L Na2CO3溶液调节含铬铝泥酸溶液的pH为9.5，形成Al(OH)3和Cr(OH)3沉淀，静置24h，过滤或离心分离，收集滤液，回收部分Cr6+；洗涤滤饼，得Al(OH)3和Cr(OH)3混合物；按固液比1︰5向Al(OH)3和Cr(OH)3的混合物中加入5mol/L的KOH溶液，搅拌，待其完全溶解后测定溶液中Cr3+的浓度，加入将Cr3+完全氧化为Cr6+所需的H2O2理论需求量1.2倍的H2O2溶液，搅拌，待溶液中气泡减少后测定其中Cr3+的浓度，测定溶液中Cr3+的浓度为0，加热煮沸20min，冷却至室温；向上述含Cr6+的铝酸盐溶液中加入使CrO4 2-完全沉淀所需Ba2+的理论需求量1.5倍的Ba(NO3)2溶液，待沉淀完全后，观察溶液颜色为无色后，测定溶液中Cr6+的浓度为0，过滤，洗涤滤饼，干燥后获得铬酸钡粉体，作为副产物回收；测定溶液中Ba2+的浓度，加入使Ba2+完全沉淀所需SO4 2-理论量1.1倍的KHSO4溶液，待沉淀完全后，过滤，得高纯铝酸盐溶液。
实施例4
称取5g含铬铝泥，按固液比1:30加入水，加热，搅拌，使其混合均匀，过滤，得滤饼和含Cr6+的水溶液，其中含Cr6+的水溶液用于回收部分Cr6+；取滤饼，按固液比1:30加入7mol/L的盐酸溶液，加热使其溶解，抽滤，除去不溶物，保留滤液，得含铬铝泥的酸溶液；向含铬铝泥的酸溶液中按体积比1:5加入Primene JMT，室温振荡40min，静置，待溶液分层，除去油相，得除铁后的含铬铝泥酸溶液；用5mol/L K2CO3溶液调节含铬铝泥酸溶液的pH为8，形成Al(OH)3和Cr(OH)3沉淀，静置15h，过滤或离心分离，收集滤液，回收部分Cr6+；洗涤滤饼，得Al(OH)3和Cr(OH)3混合物；按固液比1︰10向Al(OH)3和Cr(OH)3的混合物中加入8mol/L的NaOH溶液，搅拌，待其完全溶解后测定溶液中Cr3+的浓度，加入将Cr3+完全氧化为Cr6+所需的H2O2理论需求量1.3倍的H2O2溶液，搅拌，待溶液中气泡减少后测定其中Cr3+的浓度，测定溶液中Cr3+的浓度为0，加热煮沸15min，冷却至室温；向上述含Cr6+的铝酸盐溶液中加入使CrO4 2-完全沉淀所需Ba2+的理论需求量1.3倍的BaCl2和Ba(NO3)2混合溶液，待沉淀完全后，观察溶液颜色为无色后，测定溶液中Cr6+的浓度为0，过滤，洗涤滤饼，干燥后获得铬酸钡粉体，作为副产物回收；测定溶液中Ba2+的浓度，加入使Ba2+完全沉淀所需SO4 2-理论量1.0倍的NaHSO4和Na2SO4混合溶液，待沉淀完全后，离心分离，得高纯铝酸盐溶液。
实施例5
在上述实施例1～4中碱或碱性盐溶液可以用尿素、KOH、NaOH、NH3·H2O、NaHCO3、KHCO3、Na2CO3或K2CO3代替。
实施例6
实施例4中，向上述含Cr6+的铝酸盐溶液中加入使CrO4 2-完全沉淀所需Ba2+的理论需求量1.3倍的BaCl2和Ba(OH)2混合溶液或者Ba(OH)2和Ba(NO3)2混合溶液；加入使Ba2+完全沉淀所需SO4 2-理论量1.0倍的KHSO4和K2SO4混合溶液。实施例5中，加入使Ba2+完全沉淀所需SO4 2-理论量1.0倍的NaHSO4溶液。

Claims (6)

1.一种含铬铝泥制备高纯铝酸盐的方法，其特征在于：步骤如下：
(1)部分Cr6+回收
称取含铬铝泥，按固液比1:3～1:50加入水，加热，搅拌，使其混合均匀，过滤或离心分离，得滤饼和含Cr6+的水溶液；
(2)酸溶含铬铝泥
取滤饼，按固液比1:3～1:50加入2～10 mol/L的酸溶液，加热使其溶解，抽滤，除去不溶物，保留滤液，得含铬铝泥的酸溶液；
(3)除铁
向含铬铝泥的酸溶液中按体积比1:0.1～1:10加入萃取剂，室温振荡5～60min，静置，待溶液分层，除去油相，得除铁后的含铬铝泥酸溶液；
(4)Al(OH)3和Cr(OH)3混合物的制备及部分Cr6+回收
用0.5～12mol/L碱或碱性盐溶液调节含铬铝泥酸溶液的pH为4～9.5，形成Al(OH)3和Cr(OH)3沉淀，静置0.5～24h，过滤或离心分离，收集滤液，回收部分Cr6+；洗涤滤饼，得Al(OH)3和Cr(OH)3混合物；
(5)Al(OH)3和Cr(OH)3混合物的碱溶及Cr3+的氧化
按固液比1︰3～1︰20向Al(OH)3和Cr(OH)3的混合物中加入3～12mol/L的强碱溶液，搅拌，待其完全溶解后测定溶液中Cr3+的浓度，加入将Cr3+完全氧化为Cr6+所需的H2O2理论需求量1.05～1.4倍的H2O2溶液，搅拌，当溶液中Cr3+的浓度为0后，加热煮沸5～20min，冷却至室温；
(6)高纯铝酸盐溶液制备
向上述含Cr6+的铝酸盐溶液中加入使CrO4 2-完全沉淀所需Ba2+的理论需求量1.05～1.5倍的Ba2+溶液，直至溶液中Cr6+的浓度为0，过滤或离心分离，洗涤滤饼，干燥后获得铬酸钡粉体，作为副产物回收；测定溶液中Ba2+的浓度，加入使Ba2+完全沉淀所需SO4 2-理论量1.0～1.2倍的硫酸盐溶液，待沉淀完全后，过滤或离心分离，得高纯铝酸盐溶液；
步骤(3)中的萃取剂为TBP、Primene JMT、N1923、2号煤油中的任一种。
2.根据权利要求1所述的含铬铝泥制备高纯铝酸盐的方法，其特征在于：步骤(2)中所述的酸为H2SO4、HNO3、HCl中任一种。
3.根据权利要求1所述的含铬铝泥制备高纯铝酸盐的方法，其特征在于：步骤(4)中的碱或碱性盐为KOH、NaOH、NH3·H2O、NaHCO3、KHCO3、Na2CO3或K2CO3中任一种。
4.根据权利要求1所述的含铬铝泥制备高纯铝酸盐的方法，其特征在于：步骤(5)中的强碱为KOH、NaOH中任一种。
5.根据权利要求1所述的含铬铝泥制备高纯铝酸盐的方法，其特征在于：步骤(6)中Ba2+溶液为Ba(OH)2、BaCl2、Ba(NO3)2中任一种或混合溶液。
6.根据权利要求1所述的含铬铝泥制备高纯铝酸盐的方法，其特征在于：步骤(6)中硫酸盐溶液为Na2SO4、K2SO4、NaHSO4、KHSO4中任一种或混合溶液。
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