CN102336437A

CN102336437A - 一种含钒溶液生产五氧化二钒的工艺

Info

Publication number: CN102336437A
Application number: CN2011102625564A
Authority: CN
Inventors: 王学文; 王明玉
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2011-09-06
Filing date: 2011-09-06
Publication date: 2012-02-01

Abstract

本发明系一种含钒溶液生产五氧化二钒的生产工艺，工艺过程主要包括：含钒溶液氧化后调pH沉红钒或直接调pH沉红钒，红钒铵盐溶液洗钠，洗钠后的红钒煅烧得五氧化二钒产品，具有产品质量好，试剂用量少，生产成本低等优点。

Description

一种含钒溶液生产五氧化二钒的工艺

技术领域

本发明涉及一种含钒溶液生产五氧化二钒的工艺。

背景技术

五氧化二钒既是一种钒冶金的产品又是一种冶炼金属钒及钒铁合金等的原料，它广泛用于冶金、化工等行业。五氧化二钒生产的传统工艺是铵盐沉淀法，即先将含钒溶液中的钒氧化成V(V)，再调溶液的pH值至8.5～9.5，然后按溶液中V₂O₅的质量比1∶1.3～1.5加入铵盐沉淀析出偏钒酸铵，或为了减少铵盐用量，先调溶液的pH值至1.5～2.5，再按溶液中V₂O₅的质量比1∶0.6～1.0加入铵盐沉淀析出多钒酸铵，过滤、洗涤得到的偏钒酸铵或多钒酸铵再经500～550℃煅烧得五氧化二钒产品。铵盐沉淀法生产五氧化二钒虽然产品中钠含量低，产品质量好，但产生大量的氨氮废水，生产成本高。因此，最近有人提出中和沉淀生产五氧化二钒的方法，即先将溶液中的钒氧化成V(V)，然后调pH沉红钒，红钒再经500～550℃煅烧转化成五氧化二钒和钒酸钠，水洗后五氧化二钒与钒酸钠分离，烘干得五氧化二钒产品。该工艺虽然不产生氨氮废水，但红钒中夹杂了大量的钠，煅烧后水洗，钒以钒酸钠的形式大量进入洗水中，严重影响钒的直收率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既可提高五氧化二钒产品质量，又能确保钒的直收率，减少氨氮废水产生，降低生产成本的一种含钒溶液生产五氧化二钒的工艺。

本发明的技术方案是：

包括以下步骤：含钒溶液氧化后调pH沉红钒或直接调pH沉红钒，所述pH值为0.5～2.5；红钒铵盐溶液洗钠；洗钠后的红钒煅烧得五氧化二钒；红钒煅烧产生的氨气酸吸收后得到的铵盐溶液返回洗钠工序循环使用。

本发明的红钒铵盐溶液洗钠，巧妙利用铵根离子与多钒酸根离子的结合力大于钠离子与多钒酸根离子的结合力，通过NH₄ ⁺与Na⁺的置换除去红钒中的钠；由于工艺中使用的铵盐只是起到去钠的作用，其使用量及后续需处量的废水中氨氮含量大大减少，且红钒采用铵盐洗钠可有效降低洗水中钒的浓度，产品纯度可以得到进一步提高，传统的铵盐沉钒-煅烧工艺得到的精钒纯度为97～99％，而由本发明工艺得到的精钒纯度可达99％以上，且本发明的方法处理简单，不会存在工业化运用过程的难度。

溶液中含有三价钒或四价钒时，先将三价和四价钒氧化成五价钒，再调pH沉红钒；当溶液中的钒全部以五价形式存在时，直接调pH沉红钒。

所述的铵盐优选采用硫酸铵、氯化铵、硝酸铵中的一种或几种。

所述的洗钠过程铵盐的加入量为红钒质量的0.5％～50％。

洗钠过程控制红钒与水的固液比为1∶1.0～10g/ml为宜。

所述的含钒溶液氧化是指加入双氧水、氯酸钠、过硫酸钠、高锰酸钾中的一种或几种，使溶液中的三价和四价钒氧化成五价钒。

所述的调pH沉红钒是指在含钒溶液中加入硫酸、硝酸、盐酸中的一种或几种，或加入氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾中的一种或几种，调节pH值，使溶液中的钒以红钒形式沉淀析出。

所述的煅烧是指洗钠后的红钒经300～600℃热处理1～4小时。

所述的氨气吸收是指煅烧烟气采用含硫酸、硝酸、盐酸中的一种或几种的溶液喷淋，吸收红钒分解产生的氨气使之转变成铵盐。

本发明实施的具体工艺过程为：

含钒溶液生产五氧化二钒工艺过程主要包括以下步骤：以V₂O₅计含钒2～200g/L的溶液氧化后调pH沉红钒或直接调pH沉红钒，红钒铵盐溶液洗钠，洗钠后的红钒煅烧得五氧化二钒产品，其工艺过程的相应参数为：按含钒溶液中的三价和四价钒氧化成五价钒化学反应计量数的1～3倍加入氧化剂，0～100℃，氧化1～10小时；五价钒溶液中加入硫酸、硝酸、盐酸中的一种或几种，或加入氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾中的一种或几种，调节pH值至0.5～2.5，0～100℃搅拌1～24小时使溶液中的钒以红钒形式沉淀析出；过滤得到的红钒再按其质量的0.5％～50％加入硫酸铵、氯化铵、硝酸铵中的一种或几种，并按固液比1∶1.0～10g/ml加水，0～100℃浸泡或搅拌洗涤0.5～50小时，除去红钒中的钠等杂质；除钠后的红钒经300～600℃热处理1～4小时得五氧化二钒产品。

红钒煅烧产生的氨气用含硫酸、硝酸、盐酸中的一种或几种的溶液吸收，吸收得到的铵盐溶液返回洗钠工序循环使用。

综上所述，本发明与已有的技术相比具有以下优点及效果：本发明巧妙地利用NH₄ ⁺和Na⁺与钒酸根及多钒酸根结合力的差异，将铵盐溶液加入含钒溶液中和沉淀析出的红钒中浸泡或搅拌洗涤，除去红钒中的钠等杂质。因此，即使中和沉淀得到的红钒中夹杂了大量的钠等杂质，通过铵盐洗涤后煅烧也能得到合格的五氧化二钒产品。含钒溶液采用中和沉钒，铵盐洗钠工艺生产五氧化二钒可显著降低生产成本，红钒铵盐洗钠工艺铵盐的用量不到铵盐沉钒工艺铵盐用量的三分之一，红钒铵盐洗钠形成的氨氮废水不到铵盐沉钒产生氨氮废水体积的十分之一。此外，红钒采用铵盐洗钠可有效降低洗水中钒的浓度，更进一步提高工艺过程钒的直收率。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步描述，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。

实施例1

含V₂O₅ 43.64g/L的钒渣碳酸钠焙烧水浸液2000ml，加入硫酸调pH值至2.0，98℃搅拌0.5小时，过滤、洗涤得红钒，按红钒质量的20％加入硫酸铵，再按固液比1∶5g/ml加水50℃搅拌6小时洗钠，洗钠后的红钒550℃煅烧1小时得纯度为99.3％的V₂O₅产品。红钒铵盐洗钠产生的洗水用于钒渣碳酸钠焙烧得到的焙砂浸出。

实施例2

以V₂O₅计含钒47.35g/L的石煤酸浸提钒反萃液1000ml，加入高锰酸钾，室温氧化4小时，使溶液中的三价和四价钒氧化成五价钒，然后加入氢氧化钠调pH值至1.8，80℃搅拌2小时，过滤、洗涤得红钒，红钒按固液比1∶1g/ml加水，并同时按红钒质量的5％加入氯化铵，室温浸泡36小时过滤，洗钠后的红钒450℃煅烧1.5小时得纯度为99.5％的V₂O₅产品。

实施例3

含V₂O₅ 106.5g/L的钒离子交换解吸液600ml，加盐酸调pH值至2.1，加热至沸搅拌1小时沉钒，过滤洗涤得红钒，按红钒质量的35％加入硝酸铵，并按固液比1∶4g/ml加水，50℃搅拌3小时洗钠，洗钠后的红钒500℃煅烧1.5小时得纯度为99.6％的V₂O₅产品。

Claims

1.一种含钒溶液生产五氧化二钒的工艺，其特征在于，生产过程包括以下步骤：含钒溶液氧化后调pH沉红钒或直接调pH沉红钒，所述pH值为0.5～2.5；得到的红钒采用铵盐溶液洗钠；洗钠后的红钒煅烧得五氧化二钒；红钒煅烧产生的氨气酸吸收后得到的铵盐溶液返回洗钠工序循环使用。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的铵盐是指硫酸铵、氯化铵、硝酸铵中的一种或几种。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的洗钠过程铵盐的加入量为红钒质量的0.5％～50％。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，洗钠过程控制红钒与水的固液比为1∶1.0～10g/ml。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的红钒煅烧是指洗钠后的红钒经300～600℃热处理1～4小时得五氧化二钒。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的含钒溶液是以V₂O₅计含钒2～200g/L的溶液。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的含钒溶液氧化是指按含钒溶液中的三价和四价钒氧化成五价钒化学反应计量数的1～3倍加入双氧水、氯酸钠、过硫酸钠、高锰酸钾中的一种或几种，0～100℃，氧化1～10小时。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的沉红钒是指在含钒溶液中加入硫酸、硝酸、盐酸中的一种或几种，或加入氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾中的一种或几种，调节pH值至0.5～2.5，使溶液中的钒以红钒形式沉淀析出。