“铬盐生产过程铝钒同步分离技术” 国际领先

  　中化新网讯 5月28日，由中国科学院过程工程研究所、四川省银河化学股份有限公司共同完成的“铬盐生产过程铝钒同步分离技术”项目在北京通过了中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。鉴定委员会专家经过质询讨论后一致认为：该技术工艺简单、指标先进、应用性强，有利于促进铬盐行业降本增效和清洁生产。达到国际领先水平，同意通过鉴定。并建议进一步加快推广应用。

　　据银河化学副总经理兼首席技术创新官马顺友介绍，该技术针对现有铬盐生产过程中铝钒分步除杂过程复杂、含铬危废渣产生量大等技术难题，开发了铬盐生产过程铝钒同步分离技术。主要创新点有三个方面，一是通过调控铝酸钠溶液硫酸中和水解过程的氢氧化铝胶体沉淀-溶解平衡，建立了铝酸钠溶液硫酸快速中和制备羟基铝新方法，首次实现了铬酸钠浸出液中和除铝过程中钒的同步高效脱除。二是研发了铬盐生产中铝钒连续化同步脱除新技术及专用装备。铝脱除率大于99%，钒脱除率大于97%，从源头消除了沉钒钙渣的产生。三是开发了返渣风化预热水淬强化提铝新技术，大幅度提高了铬铁矿反应过程铝的转化稳定性，确保了铬酸钠浸出液中成分的稳定性。

　　马顺友告诉中国化工报记者，该技术已在7万吨/年规模铬盐生产线上实现了应用示范，生产成本降低1644万元/年，含铬废渣源头减量7000吨/年，铬渣年排放量降低10%以上。该技术申报中国发明专利5件，其中授权中国发明专利1件。该技术与工业现行的中和除铝、加钙除钒的分步除钒除钙方法相比，实现了铝、钒同步脱除，从工艺上，将国内外工业界已运用近50年的四步脱除反应简化为一步反应，避免了在除钒过程中产生高致癌性CaCrO4副反应的发生。从生产工序上，在中和除铝工序中完成了钒的脱除，避免了后续加钙除钒、加钠除钙和陈化工序。

　　马顺友介绍说，该技术研发单位中国科学院过程工程研究所在国家自然科学基金支持下，在铬盐Na2CrO4-NaAlO2-NaVO3-H2O碱性溶液体系H2SO4中和过程中，通过界面结构设计与调控合成大比表面介孔结构γ-AlOOH的规律和溶液阴离子配位聚合物控制选择性吸附V(V)的机理等关键科学问题的研究，生成γ-AlOOH并原位吸附V(V)，实现铝钒同步分离，替代传统的多步分离方法，为该科技成果技术体系的建立奠定了理论基础。

　　为实现该技术的工业应用，中国科学院过程工程研究所与四川省银河化学股份有限公司合作，共同进行铬盐生产过程铝钒同步分离新技术的工业应用研究。从铬铁矿焙烧工艺优化入手，通过稳定铬铁矿中铝等组分的反应转化，解决了碱性浸出液中铝等杂质的稳定性问题。通过中和反应过程强化，解决了铝、钒杂质的脱除问题。最终，不仅实现了铝、钒杂质的高效同步脱除，而且从源头上避免含铬沉钒钙渣的产生和含铬铝泥源头减量22.9%。此外，该技术还从铬盐浸出液中富集了铝和钒，为铝和钒有价资源的进一步高值化利用奠定基础。

　　据了解，目前国内外研发的除铝或除钒技术包括铁盐作为沉淀剂进行除钒、无钙焙烧法除铝、亚熔盐介质脱除铝、碱性液中和除铝、石灰除钒、强碱性阴离子交换体系脱除钒杂质等技术，均不涉及在脱除铝杂质的同时原位同步脱除钒杂质。

　　作为典型的绿色适用技术，该技术对铬盐行业的降本增效和铬渣的源头减排具有普遍意义，可将铬盐无钙焙烧生产技术的产品吨生产成本降低3~5%，铬渣吨产品排放量由0.8-1 t/t降至0.5-0.7 t/t，降幅达10%以上。与此同时，该技术为铬铁矿中铝钒资源的高值化利用铺平了道路，未来可进一步将含铬废渣消减30%并生产高附加值的铝和钒产品，有利于铬盐行业更大规模的降本增效和清洁生产。

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　　铬盐是我国重要的无机化工原料，广泛应用于冶金、电镀、鞣革、染料、木材防腐等领域，涉及国民经济10%以上产品种类。

　　铬盐生产的主要原料是铬铁矿，其主要成分为：Cr2O3 40~45%，Fe2O3 25~40%，Al2O3 10~25%，V2O50.3~0.5%，MgO 8~10%。在铬盐生产过程中，一般将铬铁矿与Na2CO3混合后在空气气氛下于1200~1300℃进行高温焙烧，铬铁矿中铬、铝、钒生成Na2CrO4、NaAlO2、NaVO3等水溶性钠盐，铬铁矿中铁、镁等则形成不溶性的含铬铁渣，经液固分离后获得浸出液。浸出液经中和除铝、加钙沉钒方法净化后，进一步加工成重铬酸钠等其它铬盐产品。工艺经铝、钒分步脱除后，浸出液中99%以上的铝和20~30%的钒进入含铬铝泥中，40~50%的钒进入含铬沉钒钙渣，约10~20%的钒留存在净化液中。含铬铝泥和含铬沉钒钙渣含水量大、钒含量低、含有Cr(VI)和高致癌性CaCrO4等，难以处置。

　　我国是世界铬盐第一生产大国，铬盐年产(以重铬酸钠计)约为35~40万吨，铬盐生产过程产生的含铬废渣，是对生态环境危害极大的六价铬污染源，长期被列为我国污染物之首，亟待解决。全行业每年约产生35万吨铬渣危废固体，其中含铬铝泥和含铬沉钒钙渣危废每年约产生12~15万吨。目前，含铬铝泥和含铬沉钒钙渣多是解毒处理，不仅存在解毒不彻底等潜在环境风险，还造成了铝和钒的资源浪费。