鉻渣中鉻的浸取實(shí)驗(yàn)研究

向 鵬,張團(tuán)慧,師亞茹,蘇 毅

(昆明理工大學(xué) 化工學(xué)院,云南 昆明 650500)

鉻渣是鉻電鍍過(guò)程中產(chǎn)生的含鉻污泥，由于鉻渣中含有的六價(jià)鉻化合物有很強(qiáng)的氧化性，對(duì)人和自然環(huán)境都會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重危害[1-3]。目前鉻渣堆存量已經(jīng)在400萬(wàn)t以上，這些鉻渣由于未采取解毒措施，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞，應(yīng)盡快加以處理利用。另外，鉻作為一種有價(jià)金屬，其化合物在許多工業(yè)部門(mén)中被廣泛運(yùn)用。因此，對(duì)電鍍鉻渣中鉻進(jìn)行回收循環(huán)利用，既能處理鉻渣污染問(wèn)題，又能提高鉻的綜合利用價(jià)值，對(duì)處理電鍍鉻渣具有重要意義[4-7]。

作者采用堿性氧化焙燒處理電鍍鉻渣，將不溶的鉻氧化物轉(zhuǎn)化為可溶的鉻化合物，使鉻進(jìn)入溶液中，以此達(dá)到分離提取電鍍鉻渣中鉻的目的。同時(shí)研究了工藝條件對(duì)鉻浸出率的影響規(guī)律。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

實(shí)驗(yàn)所用原料為云南某地電鍍鉻渣，通過(guò)對(duì)該電鍍鉻渣熒光分析，其主要元素和含量見(jiàn)表1，其中w(Cr)=6.225%。實(shí)驗(yàn)中其它試劑均為市售分析純。

表1 主要化學(xué)元素分析結(jié)果

表1分析的是固體表面部分的成分，有一定的局限性和誤差，所以該分析數(shù)據(jù)只能作為參考，實(shí)驗(yàn)時(shí)所需的主要元素含量需自行分析測(cè)定。實(shí)驗(yàn)研究中按GB/T 15555.8—1995《 固體廢物 總鉻的測(cè)定 硫酸亞鐵銨滴定法》進(jìn)行分析測(cè)定，測(cè)得實(shí)驗(yàn)原料中w(Cr)=6.07%。

電熱恒溫水浴鍋：HH-S224，江蘇省醫(yī)療器械廠；精密電動(dòng)攪拌器：DJ1C，江蘇省金壇市大地自動(dòng)化儀器廠；鼓風(fēng)干燥箱：FN101-3，長(zhǎng)沙儀器儀表廠；電子天平：LT2002，常熟市天量?jī)x器有限責(zé)任公司；電子分析天平：TB-214，上海諾頂儀器設(shè)備有限公司；高溫箱式電爐：HY-1600XB，洛陽(yáng)恒宇實(shí)驗(yàn)電爐廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)原理

電鍍鉻渣中鉻主要以Cr2O3的形式存在，在高溫條件下，Cr2O3能與鈉鹽反應(yīng)生成鉻酸鹽，而鈣、鐵、鋅等其它主要金屬化合物不參與反應(yīng)。

高溫煅燒過(guò)程主要反應(yīng)如下。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

將25 g鉻渣與一定量的碳酸鈉、氫氧化鈉和硝酸鈉研磨混合，裝入陶瓷坩堝中，在高溫箱式爐中高溫煅燒。將煅燒后的渣經(jīng)研磨后與100 mL 20 g/L的碳酸鈉溶液在500 mL燒杯中浸出，浸出時(shí)間為2 h，攪拌速度為300 r/min，浸出溫度用恒溫水浴鍋控制在80 ℃，用水洗滌3次(30 mL/次)，將濾渣干燥至質(zhì)量恒定，稱(chēng)量并研磨，分析其w(Cr)。

1.4 分析方法

按GB/T 15555.8—1995《固體廢物 總鉻的測(cè)定 硫酸亞鐵銨滴定法》進(jìn)行分析測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 煅燒溫度對(duì)鉻浸出率的影響

煅燒物料中m(鉻渣)=25 g，m(NaNO3)=10 g，m(Na2CO3)=15 g，m(NaOH)=0 g。煅燒時(shí)間為2 h，浸出時(shí)ρ(Na2CO3)=20 g/L，V(浸出液)=100 mL，浸出溫度為80 ℃，浸出時(shí)間為2 h，攪拌速度為300 r/min，用水洗滌3次(30 mL/次)，煅燒溫度對(duì)鉻浸出率的影響見(jiàn)圖1。

煅燒溫度/℃圖1 煅燒溫度對(duì)鉻浸出率的影響

由圖1可以看出，隨著煅燒溫度的增加，鉻的浸出率呈現(xiàn)先增大后減少的趨勢(shì)。當(dāng)煅燒溫度由400 ℃上升到500 ℃時(shí)，鉻浸出率由61.14%上升到80.74%，增加了 19.60%。當(dāng)煅燒溫度由500 ℃上升到600 ℃時(shí)，鉻浸出率由80.74%上升到89.69%，增加了8.95%，上升趨勢(shì)有所減緩。當(dāng)煅燒溫度由600 ℃上升到700 ℃時(shí)，鉻浸出率由89.69%下降到了84.72%，下降了4.97%。當(dāng)煅燒溫度升高到800 ℃時(shí)，鉻浸出率進(jìn)一步下降到79.91%，說(shuō)明煅燒溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)有明顯的影響，根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，選擇煅燒溫度600 ℃為最佳工藝條件。

2.2 m(NaOH)對(duì)鉻浸出率的影響

煅燒溫度為60 ℃,其它條件與2.1相同，m(NaOH)對(duì)鉻浸出率的影響見(jiàn)圖2。

由圖2可以看出，隨著m(NaOH)的增加鉻浸出率呈現(xiàn)先減小后增大，最后趨于平衡的趨勢(shì)。當(dāng)m(NaOH)由0 g增加到5 g時(shí)，鉻浸出率由88.12%減小到83.14%，減小了4.98%。當(dāng)m(NaOH)增加到10、15、20 g時(shí)，鉻浸出率分別為88.63%、93.10%、93.02%。當(dāng)m(氫氧化鈉)=10 g時(shí)就會(huì)出現(xiàn)燒結(jié)現(xiàn)象，很難將燒結(jié)后的鉻渣全部用于浸出，而計(jì)算鉻渣浸出率的時(shí)候是用原料鉻渣中含鉻量減去浸渣中的鉻含量再除以原料鉻渣中的含鉻量，因而這樣得出的鉻渣浸出率就會(huì)偏大。此外，NaOH加入量越大，燒結(jié)情況越嚴(yán)重。不加NaOH時(shí)，鉻浸出率也能達(dá)到88.12%，綜合考慮各種因素，選擇m(NaOH)=0 g，即不添加氫氧化鈉為最佳工藝條件。

m(NaOH)/g圖2 m(NaOH)對(duì)鉻浸出率的影響

2.3 m(Na2CO3)對(duì)鉻浸出率的影響

煅燒溫度為600 ℃，其它條件與2.1相同，m(Na2CO3)對(duì)鉻浸出率的影響見(jiàn)圖3。

m(Na2CO3)/g圖3 m(Na2CO3)對(duì)鉻浸出率的影響

由圖3可以看出，隨著m(Na2CO3)的增加，鉻浸出率呈現(xiàn)先增大后減小，又增大的趨勢(shì)。當(dāng)m(Na2CO3)從0 g增加到5 g時(shí)，鉻浸出率從83.69%增加到87.23%，增加了3.54%。當(dāng)m(Na2CO3)從5 g增加到10 g時(shí)，鉻浸出率從87.23%增加到88.86%，增加了1.63%，增加趨勢(shì)有所減緩。當(dāng)m(Na2CO3)從10 g增加到15 g時(shí)，鉻浸出率從88.86%減少到81.19%。m(Na2CO3)增加到20 g，鉻浸出率又上升到87.33%。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選取m(Na2CO3)=10 g，即m(Na2CO3)∶m(鉻渣)=2∶5為最佳工藝條件。

2.4 m(NaNO3)質(zhì)量對(duì)鉻浸出率的影響

煅燒溫度為600 ℃，m(Na2CO3)=10 g，其它條件與2.1相同，m(Na2NO3)對(duì)鉻浸出率的影響見(jiàn)圖4。

m(NaNO3)/g圖4 m(NaNO3)對(duì)鉻浸出率的影響

由圖4可得，隨著m(NaNO3)的增加，鉻浸出率呈現(xiàn)先增加后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)。當(dāng)m(NaNO3)從0 g增加到5 g時(shí)，鉻浸出率從45.34%大幅度提高到83.76%，說(shuō)明NaNO3對(duì)鉻浸出率有很大影響。當(dāng)m(NaNO3)分別為10、15、20 g時(shí)，鉻浸出率分別為86.25%、91.27%、91.24%。當(dāng)m(NaNO3)=15 g時(shí)，鉻浸出率達(dá)到91.27%為最佳。因此，選取硝酸鈉質(zhì)量15 g，即m(NaNO3)∶m(鉻渣)= 3∶5為最佳工藝條件。

2.5 煅燒時(shí)間對(duì)鉻浸出率的影響

煅燒溫度為600 ℃，m(NaCO3)=10 g，m(NaNO3)=15 g，其它條件與2.1相同，煅燒時(shí)間對(duì)鉻浸出率的影響見(jiàn)圖5。

由圖5可以看出，鉻浸出率隨著煅燒時(shí)間的增加先增加后趨于平穩(wěn)。當(dāng)煅燒時(shí)間從0.5 h增加到1 h時(shí)，鉻浸出率從85.70%增加到了90.11%，增加了4.41%。當(dāng)煅燒時(shí)間從1 h增加到1.5 h時(shí)， 鉻浸出率反而回落到89.53%，降低了0.58%。當(dāng)鉻浸時(shí)間分別為2、2.5、3 h時(shí)，鉻浸出率分別為90.67%、91.38%、91.08%，基本趨于平穩(wěn)。因此選取煅燒時(shí)間2.5 h為最佳工藝條件。

煅燒時(shí)間/h圖5 煅燒時(shí)間對(duì)鉻浸出率的影響

3 結(jié) 論

(1) 將鈉鹽和電鍍鉻渣高溫煅燒后，用Na2CO3溶液提取鉻的方法是可行的。鉻的浸出率可達(dá)91.38%；

(2) 煅燒階段的最佳工藝條件為：煅燒溫度600 ℃，不添加NaOH，m(Na2CO3)∶m(鉻渣)=2∶5，m(NaNO3)∶m(鉻渣)= 3∶5，煅燒時(shí)間為2.5 h。在最佳工藝條件下，鉻浸出率可達(dá)91.38%。

參 考 文 獻(xiàn)：

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