阅读说明：本技术 一种盐酸体系溶液铁和铬选择性分离方法 (Method for selectively separating iron and chromium in hydrochloric acid system solution ) 是由 艾琳 常全忠 杨晓艳 陈学娇 王敏 刘世红 吕锦雷 马磊 魏丽梅 张亚东 柴明强 于 2019-10-23 设计创作，主要内容包括：本发明是一种盐酸体系溶液铁和铬选择性分离方法,(1)在含铁、铬的盐酸体系混合溶液中加入还原铁粉调节pH值；(2)待混合溶液pH值达到3-4时进行过滤分离,得到FeCl2溶液与铬的沉淀物,实现铁与铬的选择性分离。本发明的方法工艺简单、流程短、环境友好,尤其适合高纯铁溶液的净化及制备。(The invention relates to a method for selectively separating iron and chromium in a hydrochloric acid system solution, which comprises the following steps of (1) adding reduced iron powder into a hydrochloric acid system mixed solution containing iron and chromium to adjust the pH value; (2) and (3) filtering and separating when the pH value of the mixed solution reaches 3-4 to obtain FeCl2 solution and chromium precipitate, thereby realizing the selective separation of iron and chromium. The method has the advantages of simple process, short flow and environmental protection, and is particularly suitable for purifying and preparing high-purity iron solution.)

一种盐酸体系溶液铁和铬选择性分离方法

技术领域

本发明属于高纯铁生产技术领域，涉及高纯铁制备所需溶液净化过程中铁和铬分离的方法。

背景技术

高纯铁具有良好的延展性、软磁性能、热性能、导电性和耐腐蚀性等,因而被广泛用于粉末冶金、硬质合金、软磁材料、电子元件、高温合金、航空航天、医药食品添加剂和食品脱氧剂等领域。

高纯铁对金属杂质控制有着非常严格的要求，其中铬要求重量百分比＜1.0×10^-4%。采用电解法制备高纯铁，要求铁必须是Fe²⁺形式。由于铁、铬性质非常相近，在电解时会存在共沉积现象，因此必须在电解前将铬从溶液中有效分离出去。在盐酸体系下，铁及铬一般为Fe²⁺和Cr³⁺，由于二者化学性质相近，以及吸附-共沉淀效应，在铁、铬溶液中实现铁、铬有效分离依旧是一个技术难点，尤其对于铬含量要求极低的高纯铁溶液的制备。

为实现盐酸体系溶液中铁、铬有效分离，常用的方法有溶剂萃取法、草酸亚铁沉淀法、离子交换树脂除铁法、选择性磷酸沉淀法等。其中，采用TBP萃取铬，分离效果好，但盐酸浓度和铬浓度增加，容易使萃取剂TBP氧化，共萃取率较高，分离效果降低，同时TMP腐蚀性强，对萃取设备要求高。采用P204萃取法对的Fe³⁺分离效率很高，但对Fe²⁺却弱得多，而且反萃率极低，如果加入还原剂对Fe³⁺进行还原，势必又会增加其他金属杂质的引入，不利于高纯铁溶铁的制备。草酸亚铁沉淀法需严格控制草酸加入量，工艺条件不易控制，而且工艺成本较高，最重要的是该方法在沉淀铁的同时会吸附其它金属杂质，无法满足高纯铁溶液的制备。离子交换树脂除铁法，在浓盐酸中，金属离子主要以配合阴离子的形式存在，阴离子交换树脂可以吸附盐酸中铁离子，但同时还可以不同程度吸附其它金属离子，不利于铁的提纯，除此之外，该方法还必须严格控制交换前盐酸中游离氯的含量，否则会降低树脂的使用寿命，影响产品质量。选择性磷酸沉淀法是经选择性磷酸沉铬达到高效分离铬、铁的目的，但该方法不适合浓度较高的铁溶液，且铬、铁的分离效果尚不能满足高纯铁溶液的净化要求。

发明内容

本发明的目的是针对上述已有技术中存在的不足，提供一种工艺简单、流程短、环境友好、能有效分离铁铬的盐酸体系溶液中的铁和铬选择性分离方法。

本发明通过以下技术方案实现：一种盐酸体系溶液铁和铬选择性分离方法，盐酸体系溶液中铁离子的含量为90-250g/L，铬离子的含量0.006-0.015g/L，该方法包括如下工艺步骤：（1）在含铁、铬的盐酸体系混合溶液中加入还原剂调整溶液pH值至3-4，所加还原剂为铁粉，铁粉加入后密闭反应容器，反应过程的温度为常温，反应时间20-24小时；铬在该pH条件下充分水解形成沉淀；（2）对反应物进行过滤分离，得到FeCl₂溶液与铬的沉淀物，实现铁与铬的选择性分离。

加入的铁粉为高纯还原铁粉。

所述的含铁和铬的盐酸体系混合溶液为铁盐或电解铁溶于盐酸所制备溶液。

本发明的机理是：由于盐酸有一定的还原性，采用铁盐及工业电解铁溶于盐酸制备氯化亚铁溶液中铁及铬保持在Fe²⁺、Cr³⁺状态，通过高纯还原铁粉调整溶液pH值，避开Fe²⁺及少量被氧化Fe³⁺水解pH范围，使Cr³⁺水解沉淀，再经过滤分离，最终得到氢氧化铬沉淀和氯化亚铁溶液，实现铁、铬选择性分离。

本发明具有以下优点：

（1）工艺操作简单、流程短、成本低；（2）铁、铬分离过程中仅加入高纯还原铁粉，不引入其他杂质，有利于高纯铁溶液制备；（3）铁、铬分离效果理想，不受氯离子和溶液浓度影响，同时将铬以沉淀形式从含铁的溶液中分离，铬在形成沉淀的同时还可以吸附其他杂质一起被除去，达到高纯铁制备对于电积液中铬元素的要求。（4）对于铬铁分离的浓度范围广。

具体实施方式

一种盐酸体系溶液中的铁和铬选择性分离的方法，其工艺过程的步骤依次包括：

（1）在含铁、铬的盐酸体系混合溶液中加入还原铁粉；含铁、铬的盐酸体系混合溶液中铁离子的含量为90-250g/L，铬离子的含量0.006-0.015g/L；加入还原铁粉调整溶液pH值为3-4；（2）反应过程的温度为常温，反应时间24小时，使铬充分水解形成氢氧化铬沉淀，铁以氯化亚铁的保持在溶液中；（3）进行过滤分离，得到FeCl₂溶液与铬的沉淀物，实现铁与铬的选择性分离。

实施例1

盐酸体系铁、铬混合溶液中铁离子含量为103 .32g/L，铬离子含量为0.0065g/L，氯含量为134.55 g/L，加入高纯还原铁粉调整pH至3.8，在室温条件下搅拌24小时，过滤得到氢氧化铬沉淀，滤液中铁浓度为103 .32g/L、铬的浓度为＜0.0001g/L，铁的回收率100%。铬的去除率98.3%，铁、铬分离系数＞65。

实施例2

盐酸体系铁、铬混合溶液中铁离子含量为213.33g/L，铬离子含量为0.013g/L，氯含量为274.02 g/L，加入高纯还原铁粉调整pH至3.1，在室温条件下搅拌24小时，过滤得到氢氧化铬沉淀，滤液中铁浓度为212.21g/L、铬的浓度为＜0.0001g/L，铁的回收率99.5%，铬的去除率99.2%，铁、铬分离系数＞129。