本文選題：廢鉻鐵合金 + 莫爾鹽除鐵　； 參考：《中南大學(xué)》2011年碩士論文

【摘要】：高純鉻具有很好的韌性,是非鐵基耐高溫耐腐蝕精密合金、特別是鉻基合金的必備材料,在宇航工業(yè)、噴氣飛機(jī)制造、燃汽輪機(jī)制造等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用,而我國目前還不能生產(chǎn)高純鉻,全部依賴進(jìn)口�；诖�,本文以廢舊鉻鐵合金為原料,通過實驗研究制取高純鉻的工藝,獲得了最佳工藝參數(shù)和完整的工藝流程,實現(xiàn)了資源的回收利用,為高純鉻工業(yè)化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。本文主要內(nèi)容有： 通過對鉻的性質(zhì)與用途、金屬鉻的提取冶煉方法以及電解沉積鉻的研究進(jìn)展進(jìn)行綜合評述,創(chuàng)造性地提出了從鉻鐵合金中提取高純金屬鉻的工藝流程,該流程包括硫酸浸出、莫爾鹽除鐵、電還原-結(jié)晶和離子交換膜電解。 首先對鉻鐵合金硫酸浸出進(jìn)行了實驗研究,系統(tǒng)考察了工藝條件對鉻、鐵浸出率的影響。研究結(jié)果表明,在硫酸濃度500g/L左右,硫酸過量系數(shù)1.3,攪拌速度300r/min,浸出溫度90-95℃,合金粒度230-325目,浸出時間4h的條件下可以獲得很好的浸出效果,浸出過程中會產(chǎn)生原子氫和二價鉻離子,這些物質(zhì)促使浸出液中的鐵以亞鐵離子存在。 從浸出液中分離鉻鐵的實驗采用莫爾鹽結(jié)晶法進(jìn)行,系統(tǒng)考察了Cr-Fe分離過程中工藝條件對除鐵率和鉻損失率的影響。實驗結(jié)果表明,Fe2+濃度對莫爾鹽除鐵效果沒有明顯影響,在溶液pH為0.5,硫酸銨過量系數(shù)3.0,Cr3+濃度70g/L左右,溫度70℃,反應(yīng)5-6h,快速冷卻,結(jié)晶24h的條件下除鐵率可達(dá)98%以上,鉻的損失率在2%以下。不管溶液中鐵濃度的高低,采用此法都能夠獲得很好的鉻、鐵分離效果,且鉻的損失率較低。 首次采用在陰離子交換膜電解槽中通過電化學(xué)還原的方法,將除鐵后液電解至含有一定量的Cr2+后,再進(jìn)行鉻銨礬結(jié)晶。研究結(jié)果表明,電還原-結(jié)晶法只要3-4天就能達(dá)到傳統(tǒng)法需要半個月才能達(dá)到的效果,且得到的鉻銨礬含鐵量可降至0.001%以下,完全可以滿足制備高純金屬鉻對鉻銨礬所含雜質(zhì)的要求。最佳的結(jié)晶工藝條件為：溶液初始pH值0.3～0.4,總鉻濃度70～80g/L,總Fe濃度1.00g/L,Cr2+濃度6.0-7.0g/L, (NH4)2SO4濃度250-300g/L,結(jié)晶溫度30～35℃,攪拌強(qiáng)度150～200r/min。 首次采用三室雙陰離子交換膜電解槽電解沉積金屬鉻,避免了Cr6+的產(chǎn)生,徹底解決了Cr6+對環(huán)境的污染問題,電解1h,陰極液pH值僅上升了0.05,解決了電解過程陰極液的穩(wěn)定性問題。鉻的析出電位較負(fù),電解時伴有劇烈的析氫副反應(yīng),使金屬鉻沉積的電流效率降低,本研究通過添加阻氫劑BP使得電流效率大幅度提高。系統(tǒng)考察了電解沉積高純鉻過程中工藝條件對電流效率及單位電耗的影響,結(jié)果表明：電沉積金屬鉻對電解條件極其敏感,陰極液pH值必須控制在一個相當(dāng)窄的范圍內(nèi),最佳電解工藝參數(shù)為：陰極液pH值2.2～2.4,電解溫度30～35℃,陰極電流密度8.0～9.0A/dm2,Cr3+濃度40～45g/L,(NH4)2SO4濃度350g/L左右,陽極液和緩沖液組成H2SO4濃度200～250g/L,相應(yīng)的(NH4)2SO4濃度252～185g/L,陰極液循環(huán)速度2.7～3.0L/(dm2·h),阻氫劑BP濃度20mg/L。以重結(jié)晶鉻銨礬為原料,在上述電解條件下進(jìn)行長時間電解,得到了電流效率達(dá)35%以上的高純(99.95%)金屬鉻。
[Abstract]:High - purity chromium has good toughness , is a necessary material of non - iron - based high - temperature resistant and corrosion - resistant precision alloy , especially chromium - based alloy , and has important application in the fields of aerospace industry , jet fly machine manufacture , steam turbine manufacture , etc .


In this paper , the technological process of extracting high - purity chromium from chromium - iron alloy , including sulfuric acid leaching , molar iron removal , electro - reduction - crystallization and ion - exchange membrane electrolysis , is proposed by comprehensively reviewing the properties and applications of chromium , the extraction and smelting of chromium and the research progress of electrolytic deposition of chromium .


The effect of process conditions on the leaching rate of chromium and iron was studied . The results showed that the leaching rate of chromium and iron was about 500 g / L , the stirring speed was 300 r / min , the leaching temperature was 90 - 95 鈩，

本文編號：1877724