CN100558643C - 一种多钒酸铵的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于化工领域，具体涉及一种用含钒溶液制取多钒酸铵的方法。本发明方法以传统的钠化焙烧-水浸工艺生产的含钒溶液为原料，先使钒与加入的钙化合物结合生成钒酸钙，然后用碳酸氢铵与钒酸钙反应，使钒转入溶液，而钙生成更难溶的碳酸钙，分离后的溶液在适当的pH和加热条件下生成多钒酸铵。经过生成钒酸钙再溶解的过程后，可获得∑(Na2O+K2O)＜0.1%的多钒酸铵，用该多钒酸铵可生产钾钠含量很低的三氧化二钒和五氧化二钒；沉钒废水中氨含量仅为传统的工艺提钒废水中的60%～75%。具有很好的应用前景。

Description

一种多钒酸铵的制备方法
技术领域
本发明属于化工领域，具体涉及一种用含钒溶液制取多钒酸铵的方法。
背景技术
钒是高熔点稀有金属，具有很多优良的性能，在冶金、化工等行业有广泛的用途。随着我国现代化建设的高速发展，钒及其化合物的需求越来越大，使用范围越来越广，其质量要求也更高了。在钒氮合金生产过程中，要求氧化钒原料中的∑(Na2O+K2O)含量越低越好，而传统的钠化焙烧-水法提钒工艺所生产的氧化钒产品中，∑(Na2O+K2O)含量一般在0.5％～2％，远远高于钒氮合金对原料∑(Na2O+K2O)含量的要求，对钒氮合金的生产成本、生产设备和生产环境有很大的影响，并使钒氮合金生产设备的寿命仅由100天左右。另外，用传统的钠化焙烧-水法提钒工艺生产氧化钒过程中所产生的废水中氨含量高达4～10g/L，环境污染严重，难以治理，也无法循环使用。
发表在《钒钛》1990年第3期的文献《从工业五氧化二钒中提取钒酸钙》中介绍了一种制取钒酸钙的方法，其方法是用分析纯配置成钒酸钠的碱性溶液，然后加入氯化钙溶液反应即得钒酸钙产品。该文献仅说明用钒酸钠溶液与氯化钙反应可获得钒酸钙，未介绍钒酸钙用制取多钒酸铵的方法。
发表在《河南化工》1999年第1期的文献《从含钒酸浸溶液中回收钒的工艺研究》介绍了一种从酸浸溶液中回收钒的方法，其方法是沉淀钒酸钙-碳酸化浸出-沉淀多钒酸铵。该文献介绍了沉淀钒酸钙和碳酸化浸出的反应温度、时间、pH值等工艺参数，但试验用含钒酸浸液为钒浓度很低的溶液；碳酸化浸出时，碳酸铵的加入量很大，最终导致生产成本大，沉钒废水中的氨含量很高；整个工艺钒总收率仅为90％左右，且多钒酸铵产品中钾钠含量未能进行相应的控制。
本领域目前需要开发一种低钾钠含量的多钒酸铵的制备方法。
发明内容
本发明的目的在于克服以上缺点，提供了一种钾钠含量低的多钒酸铵制备方法。用该工艺制取的多钒酸铵生产的氧化钒产品具有钾钠含量低的特点，沉钒废水中的氨含量也仅为传统工艺的60％～75％。
结合本发明的目的，通过以下技术解决方案来实现：
一种多钒酸铵的制备方法，包括以下步骤：
a、向含钒浸出液中加入钙盐溶液；
b、将加入钙盐的含钒溶液调节pH值至碱性；
c、将体系加热、搅拌，得钒酸钙沉淀，再过滤、洗涤；
d、将滤得的钒酸钙加入到含浸出剂的溶液中，将溶液加热一定时间后过滤；
e、对滤液调节pH值至1.8～2.5，在90℃至沸腾条件下，搅拌40min～60min沉钒，过滤后得到多钒酸铵。
其中，上述方法步骤a中的含钒浸出液的全钒含量为10～60g/L。
其中，上述方法步骤a中的钙盐为氯化钙或硝酸钙，加入量按V∶Ca＝1∶1.2～2的质量比值确定。
其中，上述方法步骤b中调节pH值是采用石灰乳溶液进行。
其中，上述方法步骤c中沉淀钒酸钙时的溶液体系pH值为8.5～10，加热的温度为80℃至沸腾，反应时间为30min～60min。当体系温度为80℃时要用时间较长，如加热至沸腾则所用时间较短。
其中，上述方法步骤d中的浸出剂为碳酸氢铵，碳酸氢铵的加入量按摩尔比值计为CO3 2-∶Ca2+＝1∶1～1.5。一般使用重量浓度为5％～15％碳酸氢铵溶液。
其中，上述方法步骤d中钒酸钙脱钙浸出反应温度为50℃至沸腾，浸出反应时间为30min～70min。当体系温度为50℃时要用时间较长，如体系为沸腾则所用时间较短。
其中，上述方法步骤e中调节滤液pH值的试剂是硫酸。
本发明方法的有益效果在于：与直接沉淀多钒酸铵技术相比，本发明方法能直接使用现行生产中所得的含钒浸出液为起始原料，且所获得多钒酸铵产品中的Na2O+K2O含量要比用现有方法获得的多钒酸铵低得多，这种产品尤其适合作为生产原料生产钒氮合金，既能大大减少对钒氮合金生产设备的腐蚀，使钒氮合金生产设备的寿命由原来大约100天左右能提高到1年以上，同时还能钒氮合金产品质量也明显提高。另外，所得的多钒酸铵的钒品位大为提高，因此可直接应用于钒产品的生产过程，且还能大大降低废水中的氨浓度，能带来很好的经济效益和社会效益，具有很好的应用前景。
附图说明
图1表示的是本发明方法的简要流程
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地说明。
实施例一用本发明方法制备多钒酸铵
取钒浓度为33.1g/L的溶液1400ml，加入500g/L的氯化钙溶液188ml；在搅拌的条件下，加入石灰乳调节溶液pH值为9.46；加热至沸腾反应40min。获得钒酸钙153.1g，钒酸钙TV为29.83％；沉淀钒酸钙上清液体积为1120ml，TV为0.408g/L；钒酸钙洗涤液体积为267ml，TV为0.128g/L；钒沉淀率为98.94％。
取这种含钒29.83％的钒酸钙100g，加入到1000ml含碳酸氢铵5％的溶液中，搅拌加热至沸腾，反应30min。反应完成后过滤，用水洗涤沉钒，滤液和洗水合并，体积为1440mL，TV含量为20.25g/L，钒浸出率为97.77％。浸出液调节pH值后沉钒，过滤洗涤后所得多钒酸铵主要成分为：TV＝49.20％，Ca＝0.45％，Fe＜0.01％，Si＝0.05％，S＝0.412％，K＜0.005％，Na＝0.009％；沉钒上清液与洗涤水合并后所得沉钒废水中NH3＝3.46g/L。
实施例二用本发明方法制备多钒酸铵
取钒浓度为51.82g/L的溶液1000ml，加入500g/L的氯化钙溶液210ml；在搅拌的条件下，加入石灰乳调节溶液pH值为9.26；加热至沸腾，反应30min。获得钒酸钙185.2g，钒酸钙TV为27.62％；沉淀钒酸钙上清液体积为990ml，TV为0.58g/L；钒酸钙洗涤液体积为210ml，TV为0.054g/L；钒沉淀率为98.87％。
取这种含钒27.62％的钒酸钙100g，加入到350mL含碳酸氢铵15％的溶液中，搅拌加热至沸腾，反应30min。反应完成后过滤，用水洗涤沉钒，溶液和洗水合并，体积为825mL，TV含量为32.82g/L，钒浸出率为98.03％。浸出液调节pH值后沉钒，过滤洗涤后所得多钒酸铵主要成分为：TV＝49.40％，Ca＝0.55％，Fe＜0.01％，Si＝0.06％，S＝0.430％，K＜0.005％，Na＝0.008％；沉钒上清液与洗涤水合并后所得沉钒废水中NH3＝3.92g/L。
实施例三用本发明方法制备多钒酸铵
取钒浓度为35.6g/L的溶液1000ml，加入500g/L的硝酸钙溶液200ml；在搅拌的条件下，加入石灰乳调节溶液pH值为9.1；加热至沸腾，反应30min。获得钒酸钙107.98g，钒酸钙TV为32.45％；沉淀钒酸钙上清液和洗水合并后，体积为1550ml，TV为0.36g/L，钒沉淀率为98.43％。
取这种含钒32.45％的钒酸钙100g，加入到350mL含碳酸氢铵15％的溶液中，搅拌加热至85℃，反应60min。反应完成后过滤，用少量水洗涤沉钒，溶液和洗水合并，体积为886mL，TV含量为36.2g/L，钒浸出率为98.82％。浸出液调节pH值后沉钒，过滤洗涤后所得多钒酸铵主要成分为：TV＝50.16％，Ca＝0.31％，Fe＜0.01％，Si＝0.04％，S＝0.04％，K＜0.005％，Na＝0.007％；沉钒上清液与洗涤水合并后所得沉钒废水中NH3＝3.47g/L。
由上可见，本发明方法直接使用现行生产中所得的含钒浸出液为起始原料，且所获得多钒酸铵产品中的Na2O+K2O含量要比用现有方法获得的多钒酸铵低得多，实际生产中使用本发明方法制得的多钒酸铵生产钒氮合金，大大减少了对钒氮合金生产设备的腐蚀，使钒氮合金生产设备在按以前的强度正常使用一年仍然还能继续使用，同时还能钒氮合金产品质量也有明显提高。另外，本发明方法所产生的废水中的氨浓度也大大降低，带来很好的经济效益和社会效益，具有很好的应用前景。

Claims (1)

1、一种多钒酸铵的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
a、向含钒浸出液中加入钙盐溶液；
b、将加入钙盐的含钒溶液调节pH值至碱性；
c、将体系加热、搅拌，得钒酸钙沉淀，再过滤、洗涤；
d、将滤得的钒酸钙加入到含浸出剂的溶液中，将溶液加热一定时间后过滤；
e、对滤液调节pH值至1.8～2.5，在90℃至沸腾条件下，搅拌40min～60min沉钒，过滤后得到多钒酸铵；
其中，步骤a中所述含钒浸出液的全钒含量为10～60g/L；步骤a中所述的钙盐为氯化钙或硝酸钙，加入量按V∶Ca＝1∶(1.2～2)的质量比值确定；步骤b中所述的调节pH值采用石灰乳溶液进行；步骤c中所述沉淀钒酸钙时的溶液pH值为8.5～10，加热的温度为80℃至沸腾，反应时间为30min～60min；步骤d中所述的浸出剂为碳酸氢铵，碳酸氢铵的加入量按摩尔比值计为CO3 2-∶Ca2+＝1∶(1～1.5)；步骤d中所述的钒酸钙脱钙浸出反应温度为50℃至沸腾，浸出反应时间为30min～70min；步骤e中调节滤液pH值的试剂是硫酸。
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