CN101121546A - 从钒的低含量溶液中制取五氧化二钒的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种从钒的低含量溶液中制取五氧化二钒的方法，该方法先将溶液的pH值调节至5～6，然后加入二价的铁离子，再调节溶液的pH为7～8.5，生成沉淀，将沉淀和Na₂CO₃混合均匀，焙烧，焙烧后用水浸出，过滤，然后加铵盐沉钒焙烧脱氨制取五氧化二钒。本发明用二价铁离子可以沉淀出溶液中99％以上的钒，最后所得到的五氧化二钒的含量可以达到98％以上。本发明方法特别适用于低品位含钒矿石低钠、高钙、钙法、空矿等方法焙烧后的中性、酸性浸出液的富集提取。

Description

从钒的低含量溶液中制取五氧化二钒的方法

技术领域

本发明涉及一种五氧化二钒的制备方法，特别是涉及从钒的低含量溶液中制取五氧化二钒的方法。

背景技术

对于溶液中有用成分钒的提取富集，有很多方法，经常用到的有沉淀法、离子交换法、萃取法等：

1、含钒溶液水解沉淀法：往含钒酸钠的浸出液中加酸(硫酸或盐酸)，调节溶液的酸度到一定的pH值，在加热和不断搅拌下，即析出红色钒沉淀。此方法只有在浸出液中的五氧化二钒浓度较高(＞2g/L)时才可进行，且产品纯度较低，一般所得到的五氧化二钒含量低于93％，需再次提纯才可得到含五氧化二钒98％以上的产品。

2、溶剂萃取：用二乙基已基磷酸、磷酸三丁酯及N235等作钒的萃取剂进行萃取，然后反萃，使钒得到富集。萃取方法可以使钒同共生金属及杂质分开，还可从低含量含钒浸出液中分离和提取钒，然而有机相具有挥发性、可燃性，存在安全的隐患。有机相与水相如果分离不彻底，造成有机相损失大，污染环境。

3、离子交换：使用阴离子交换树脂，可从含钒低的浸出液中分离和回收钒，最适合用于碱性溶液。对于含杂质较高的酸性溶液，其操作繁琐，钒的分离效果差，洗脱液中杂质含量较高，需再次净化才可得到含五氧化二钒98％以上的产品。

从以上分析可以看出，用水解沉淀法和离子交换法所得到的产品中杂质含量较高，需要再次提纯，而用溶剂萃取虽说可以从低含量含钒浸出液中有效的富集钒，但有机溶剂的使用却存在安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种从钒的低含量溶液中制取五氧化二钒的方法，该方法先用二价铁离子沉淀钒酸根离子，然后再加入Na₂CO₃混合焙烧，焙烧后用水浸出，再用铵盐沉钒焙烧脱氨制取五氧化二钒，该方法特别适用于从钒的低含量溶液中制取五氧化二钒

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

调节钒的低含量酸性溶液的pH为5～6后在溶液中加入二价铁离子或者直接在中性溶液中加入二价铁离子，再将溶液pH值用NaOH溶液调节至7.0～8.5，生成沉淀，将沉淀与Na₂CO₃混合均匀，在700℃～850℃时通空气焙烧0.5～2小时，用水浸出，过滤，滤液加铵盐沉钒，沉淀焙烧脱氨制取五氧化二钒。

在上述从钒的低含量溶液中制取五氧化二钒的方法中，二价铁离子的加入量是溶液中五氧化二钒重量的0.5～0.8倍。

前述从钒的低含量溶液中制取五氧化二钒的方法，Na₂CO₃的加入量是沉淀中五氧化二钒重量的1.5～3.5倍。

钒的低含量溶液主要来自于含钒矿石加钠添加剂焙烧后的酸性或中性浸出液。当钒的低含量溶液为酸性时，使用氧化镁调节溶液的pH为5～6。矿石中一般含有大量的二氧化硅，经焙烧后的矿石再经酸性或中性溶液浸出，会有大量的二氧化硅变成硅酸盐进入浸出液中。使用氧化镁调节酸性溶液的pH值，当pH为5～6时，可以沉淀出溶液中的一部分硅酸根，而钒酸根此时却不会发生沉淀反应，这样即能去除溶液中大量的硅酸根杂质又能最大限度的减少钒的损失。

前述制取五氧化二钒的方法中，沉淀钒酸根离子的二价铁离子可以由硫酸亚铁或氯化亚铁提供。将溶液的pH值调节至7.0～8.5以后，溶液沉淀反应1～3小时。

本发明方法是先将溶液的pH调节到5～6，然后加入二价铁离子，再用NaOH将溶液的pH值调节到7.0～8.5，这时候会发生如下的化学反应而生成沉淀：

VO₃-+Fe²⁺＝Fe(VO₃)₂↓

由于在溶液中Fe²⁺会部分被氧化成Fe³⁺、VO₃ ^-会部分还原为四价钒氧基离子VO²⁺，所以沉淀的组成不固定，为几种化合物的混合物，其中有Fe(VO₃)₂、Fe(VO₃)₃、VO₂XH₂O和Fe(OH)₂等，沉淀物的颜色是黑绿色的。钒酸铁沉淀法可以从溶液中沉淀出99～100％的钒，过滤后的溶液中残余的钒含量(以五氧化二钒计)小于0.01g/L，沉淀所得钒酸铁中钒含量(以五氧化二钒计)＞20％。

将钒酸铁与Na₂CO₃混匀，于700～850℃温度下，通入空气焙烧生成钒酸钠，其化学反应方程式如下：

Fe(VO₃)₂+Na₂CO₃+O₂＝2NaVO₃+Fe₂O₃+CO₂

焙烧后加水浸出过滤，反应生成的NaVO₃溶解在水中，加入铵盐沉淀生成偏钒酸铵。将偏钒酸铵在550℃焙烧脱氨即可得到五氧化二钒含量在98％以上的成品。

与现有技术相比，本发明使用二价铁离子来沉淀溶液中的钒酸根离子，控制溶液的pH值在7.0～8.5，可以沉淀出溶液中99％以上的钒，最后所得产品中五氧化二钒的含量可以达到98％以上。本发明方法的工艺步骤简单，操作方便，能非常有效的富集溶液中的钒，特别适用于低品位含钒矿石低钠、高钙、钙法、空矿等方法焙烧后的中性、酸性浸出液的富集提取

具体实施方式

实施例1：取酸性含钒溶液20L，其pH为2，五氧化二钒含量为1.3g/L。加氧化镁150g调节pH值至5.4。然后加入硫酸亚铁100g，搅拌，用NaOH调节溶液pH值至7.4，此时溶液中的钒开始沉淀，待沉淀反应2小时后，过滤，得钒酸铁滤渣120克，滤渣烘干测五氧化二钒品位为21.7％。滤液中五氧化二钒的含量为0.005g/L，溶液中钒的沉出率达到了99.6％。取50克滤渣与19.5克纯碱混合均匀，置于马弗炉中于750℃焙烧1小时，冷却，加150mL水浸1小时，过滤，洗涤，得浸出液265mL，含五氧化二钒39.3g/L，加氯化铵21g，沉淀出偏钒酸铵，将偏钒酸铵在于550℃焙烧脱氨得五氧化二钒，产物中五氧化二钒的含量为98.6％。

实施例2：取中性含钒液20L，其PH值为7.6，五氧化二钒含量为1.46g/L，加入硫酸亚铁90g，搅拌，用NaOH调节溶液pH值为8.0，此时溶液中的钒开始沉淀，待沉淀反应3小时后，过滤，得钒酸铁滤渣104g，滤渣烘干，测五氧化二钒品位为27.9％。滤液中五氧化二钒的含量为0.004g/L，溶液中钒的沉出率达到了99.7％。取50克滤渣与25克纯碱混合均匀，置于马弗炉中于750℃焙烧1小时，冷却，加150mL水浸1小时，过滤，洗涤，得液体300mL，浸出液含五氧化二钒45.1g/L，加氯化铵27g，沉淀出偏钒酸铵，将偏钒酸铵在于550℃焙烧脱氨得五氧化二钒，产物中五氧化二钒的含量为99.1％。

Claims (7)

1.一种从钒的低含量溶液中富集并制取五氧化二钒的方法，其特征在于：调节钒的低含量酸性溶液的pH为5～6后在溶液中加入二价铁离子或者直接在钒的低含量中性溶液中加入二价铁离子，再将溶液pH值用NaOH溶液调节至7.0～8.5，生成沉淀，将沉淀与Na2CO3混合均匀，在700℃～850℃时通空气焙烧0.5～2小时，用水浸出，过滤，滤液加铵盐沉钒，沉淀焙烧脱氨制取五氧化二钒。

2.按照权利要求1所述从钒的低含量溶液中制取五氧化二钒的方法，其特征在于：二价铁离子的加入量是溶液中五氧化二钒重量的0.5～0.8倍。

3.按照权利要求1所述从钒的低含量溶液中制取五氧化二钒的方法，其特征在于：Na2CO3的加入量是沉淀中五氧化二钒重量的1.5～3.5倍。

4.按照权利要求1所述从钒的低含量溶液中制取五氧化二钒的方法，其特征在于：钒的低含量酸性溶液用氧化镁调节pH值。

5.按照权利要求1或2所述从钒的低含量溶液中制取五氧化二钒的方法，其特征在于：二价铁离子由硫酸亚铁或氯化亚铁提供。

6.按照权利要求1所述从钒的低含量溶液中制取五氧化二钒的方法，其特征在于：将溶液的pH值调节至7.0～8.5以后，溶液沉淀反应1～3小时。

7.按照权利要求1所述从钒的低含量溶液中制取五氧化二钒的方法，其特征在于：所述钒的低含量溶液来自于含钒矿石加钠添加剂焙烧后的酸性或中性浸出液。