一種生產高純金屬鉻的方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種生產高純金屬銘的方法。
【背景技術】
[0002] 目前，高純金屬銘的生產是使用品位在97.5% W上的Ξ氧化二銘，通過爐外法可 W冶煉出純度在99% W上的金屬銘，再將金屬銘粉碎，經真空脫氣，生產低氣的高純金屬 銘。
[0003] 生產冶金用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行還原，還原過 程需要對溶液進行加熱，因此存在生產過程中工藝參數控制過程復雜的問題，并且生產出 的Ξ氧化二銘中的雜質含量較高，具體產品指標見表1。
[0004] 表 1
[0005]
~同時，用此品位的Ξ氧化二銘，經爐外法冶煉，再經真空脫氣處理，生產低氣高純I 金屬銘，此工藝對降低金屬銘氣體元素有效，其它雜質元素仍無法降低，特別是鐵、侶、娃、 饑等元素，具體產品指標見表2。由于運些元素含量偏高，導致金屬銘變脆、沒有延展性且不 能加工鍛造，因而無法用于軍事和航空航天等尖端工業的制造中。
[0007]表 2 [000引
[0009] CN102642869A公開了一種清潔環保的Ξ氧化二銘生產方法，該方法是W碳素銘鐵 為主要原料，金屬氧化物為輔助原料，經過混合壓巧、干燥后，通過500°C~1500°C的高溫 固-固相冶金方法使碳素銘鐵中的銘轉變為Ξ氧化二銘，并經冷卻制備成粉料后分離出Ξ 氧化二銘。其缺點是:生產周期長，工藝過程復雜，能耗高，工藝參數不容易控制。
[0010] CN1410357A公開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 劑置于熱壓反應蓋中進行反應，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，其具體事例中并無其他糖類化合物的實驗 實例，運充分說明，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濟性差、 轉化率低，同時，需自配溶液和加熱才能實施，對設備要求高，操作復雜。
[0011] 此外，上述方法都不能充分降低從碳素銘鐵生產Ξ氧化二銘和金屬銘工藝的雜質 含量，限制了金屬銘的應用領域。
【發明內容】
[0012] 技術問題
[0013] 本發明要解決的技術問題是：克服現有技術生產高純金屬銘時，無法降低非氣體 雜質元素、污染環境、產品整體質量低于國外同類產品和生產成本過高等缺點。
[0014] 為了實現上述目的，本發明提供了一種從碳素銘鐵生產高純金屬銘的方法，用草 酸、葡萄糖和凈化試劑，通過絡合，解決銘鐵難W深度分離的難題，制備出高純氧化銘，通過 用氨氣對高純氧化銘進行氨化還原生產高純金屬銘。此生產工藝縮短了工藝流程，生產全 過程無六價銘產生，徹底根除含六價銘廢渣及冶煉廢氣的產生，產品回收率高、生產速度 快、產品質量好、生產成本低，無六價銘對環境產生的污染、保護生產環境和人體健康;所述 方法能夠顯著降低從碳素銘鐵生產金屬銘工藝的雜質含量，實現銘鐵深度分離，得到高純 度的金屬銘。
[001引技術方案
[0016] 提供一種從碳素銘鐵生產高純金屬銘的方法，所述方法包括:采用碳素銘鐵為原 料，用硫酸溶解后得到Ξ價銘離子和二價鐵離子的溶液，用中和劑調整抑值后進行過濾，濾 渣返回進行循環浸出，濾液中加入草酸，草酸只跟二價鐵離子反應產生草酸亞鐵沉淀，而與 Ξ價銘離子不生成沉淀;對溶解在溶液中的部分草酸亞鐵，向溶液加入凈化劑，通過絡合， 進行深度除雜，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 銘離子的濾液經中和、般燒和氨氣還原，得到高純度的金屬銘。
[0017] 具體地，生產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器中，向其中加入硫酸溶液進行浸出，反應一 定時間后，用中和劑調整pH值為1-2，然后進行第一次過濾；
[0019] (2)向第一次過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，產生草酸亞鐵沉淀，然后進行第二次過濾；
[0020] (3)向第二次過濾后的濾液中加入凈化劑，攬拌下反應，然后進行第Ξ次過濾；
[0021] (4)向第Ξ次過濾后的濾液中加入中和劑，調節溶液的pH值為8-9,產生氨氧化銘 沉淀，然后進行第四次過濾，將得到的氨氧化銘進行般燒，得到Ξ氧化二銘；
[0022] (5)將得到的Ξ氧化二銘通過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價銘離子和二價鐵離子的溶液，用中 和劑調整pH值后進行第一次過濾，過濾后的濾渣可W再次用硫酸溶液進行浸出；
[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%]碳素銘鐵的反應溫度為80-100°C，反應時間為6-10小時；
[0029 ]中和劑為氨水、氨氧化鋼等。
[0030] 在步驟(2)中，
[0031] 向第一次過濾后的濾液中加入草酸和葡萄糖，由于加入草酸后會影響溶液的pH 值，使用中和劑調節溶液的抑值為1.5-4.0;草酸與二價鐵離子反應產生草酸亞鐵沉淀，草 酸與Ξ價銘離子不生成沉淀，然后進行第二次過濾，濾渣干燥后得到草酸亞鐵產品；
[0032] 反應溫度為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，通過絡合，進 行深度除雜，去除溶液中儘、鋒、饑及殘留的鐵雜質，從而使溶液深度凈化，進行第Ξ次過 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50-70分鐘，然后升溫至90-110°C，繼續反 應50-70分鐘；
[0038] 關于凈化劑的用量，可W根據深度凈化前的料液中的鐵、鉆、儀、鋒等元素的含量， 并根據實際浸出情況，按理論量的1-2倍逐漸添加凈化劑。在浸出過程中，可W適時取樣分 析，直至凈化后料液的雜質元素含量達標。
[0039] 所述凈化劑為由W下化學式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 [化學式。
[0042]
[0043] 在步驟(4)中，
[0044] 向第Ξ次過濾后的濾液中加入中和劑，調節溶液的pH值為8-9,產生氨氧化銘沉 淀，進行第四次過濾，然后將得到的氨氧化銘進行般燒，得到Ξ氧化二銘；
[0045] 般燒溫度為1300-1350°C;般燒時間為6-化；
[0046] 得到的Ξ氧化二銘的指標見表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，通入純氨氣，通過離子發生器將氨氣離 子化，并利用高頻加熱技術對還原爐內的Ξ氧化二銘進行加熱，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] 通過本發明的方法制備的高純度的金屬銘的指標見表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，且產生副產品草酸亞鐵，可W應用于電 池行業。
[0057] 2、使用凈化劑去除溶液中儘、鋒、饑及殘留的鐵雜質，實現深度凈化。
[0化引 3、全流程無工業廢渣和冶煉廢氣產生，對環境友好。
[0059] 4、工藝簡單，操作方便，產品質量高，設備效率高，適合大規模生產。
【具體實施方式】
[0060] 下面通過實施對本發明作進一步的說明。運些實施例僅用于描述本發明的優選實 施方式，而不限制本發明。
[0061] 本發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] 實施例1
[0063] 使用高碳銘鐵為原料，高碳銘鐵的成分分析見表5。
[0064] 表 5 [00 化]
[0066] 1、浸出
[0067] 向反應蓋內加入工業水180L，硫酸180L，并將粒度為150目的高碳銘鐵100kg加入 反應蓋內，控制攬拌速度為280轉/分鐘，浸出溫度80°C，浸出時間6小時，用氨水調節料液抑 值到達1-2時，進行第一次壓濾，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，調整料液抑值到達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/分鐘，反應溫度40°C，反 應時間1小時，進行第二次壓濾，得到草酸亞鐵(濾渣)58kg，經烘干后，形成草酸亞鐵產品， 分析濾液成分，Cr3+: 43.64g/L，Fe2+: 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，調整pH值在2.0-4.0。加入SDD、硫化 鋼、海波各化g，加入化學式1所示的化合物4