镀铬废槽液浓缩熔融除杂回收法.pdf

本发明涉及一种镀铬废槽液的回收方法。
    镀铬槽液是用一定数量的三氧化铬和纯水配制而成的。镀铬废槽液是指活塞环镀铬生产中，因化学杂质含量超过一定数值后影响镀层质量而无法再使用的镀铬槽液（简称废液）。这种废液中三氧化铬CrO3含量＞100克/升，其主要化学杂质为金属离子三价铬Cr3+和三价铁Fe3+，含量分别大于5克/升和10克/升。由于三氧化铬（俗称铬酐）的价格昂贵，而这种废液中三氧化铬含量在100克/升以上，具有很高的回收价值;同时三氧化铬为剧毒物质，国家不允许排放。目前，国内处理镀铬废槽液的方法主要有二种：一是离子交换法，通过阳离子树脂交换，把废液中的金属阳离子Cr3+、Fe3+吸附去除，使废液得到再生。二是隔膜渗析法，用微孔材料制成隔膜滤除化学杂质。以上两种方法都只能处理三氧化铬含量在50克/升以下的溶液，且设备投资费用大;操作成本高。处理的槽液由于仍含有一定量的化学杂质而容易老化，或者因处理过程中引入其他化学杂质（如氯根离子Cl-）而不能回用。

    本发明的目的是通过对废液进行浓缩、加浓硫酸加热熔融和去除化学杂质，从镀铬废槽液中提炼出纯度高达99%以上的三氧化铬固体。它具有方法简单、操作方便、成本低廉、投资小的特点。

    本发明是这样实现的：将废液浓缩成过饱和溶液后，加入过量的浓硫酸脱水，使三氧化铬从溶液中析出：

    浓硫酸

    过量

    加入过量浓硫酸是为了保证三氧化铬能绝大部分从溶液中析出。同时，废液中主要杂质Cr3+、Fe3+与硫酸反应生成硫酸盐：

    十五水硫酸铬（紫色）

    九水硫酸铁（黄色）

    此时的反应生成物是三氧化铬和十五水硫酸铬、九水硫酸铁、硫酸和水的液固两相多元混合物。利用三氧化铬比十五水硫酸铬、九水硫酸铁、硫酸和水的熔点高、比重大的物理特性，快速高温加热使之全部熔融。熔融的三氧化铬呈液态，因比重大沉于加热容器底部;其他硫酸盐溶液比重轻，浮于上面，出现明显分层。将容器底部液态三氧化铬引出冷却成片状，即得纯度高达99%以上的固体片状铬酐;所余的硫酸盐、浓硫酸的混合物排出贮存，可以用于其他的综合利用。

    本发明的具体实施如下：

    首先蒸发浓缩废液。将定量废液置钛质蒸发器内，于沸腾状态下蒸发至液体比重为1.5（±0.05），然后在低于90℃的温度下浓缩至比重为1.8（±0.05）。

    接着进行脱水熔融。把浓缩废液置于加热锅中，按浓缩废液和浓硫酸（96%以上）体积比为2∶1地比值，将定量浓硫酸在搅拌的情况下均匀地加入浓缩废液中。然后继续搅拌，快速加热。反应后的生成物加热至100℃时，由于十五水硫酸铬熔融并脱去十个结晶水，反应混合物呈稀释状态并剧烈沸腾。随着加热物料温度上升，水份大量蒸发，物料逐渐浓稠，并呈紫红色状态。当物料温度上升至175℃时，物料又呈稀释状态。这是因为九水硫酸铁熔融并脱去七个结晶水，此时物料呈紫黑色并伴有大量颗粒状三氧化铬晶体出现。再加温至197℃时物料呈液态，表面有大量油状物出现，颗粒状三氧化铬固体消失，底部有熔融状三氧化铬液层出现。用探条插入取出观察，有紫黑色油状物附着，并迅速冷却凝固转变为大红色（或紫红色）。此时，三氧化铬和硫酸盐全部熔融，停止搅拌和加热。在200℃左右保温静置数分钟后，夹裹在硫酸盐熔液中的三氧化铬熔液滴沉降，加热锅内出现硫酸盐溶液和三氧化铬熔液明显上下分层。

    最后，将液态三氧化铬从加热锅的底部出料管导出，迅速冷却成薄片状，装入铁桶内密封防潮保存。液态三氧化铬流尽后，熔融状的硫酸盐和浓硫酸导入铁桶内贮存。

    本发明适用于处理镀铬废槽液和三氧化铬含量为50～100克/升以上的镀铬漂洗废水，以及离子交换法处理含铬废水再生处理树脂时所产生的含氯根离子Cl-的铬酸钠溶液。