CN102502823B - 高振实密度多钒酸铵的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高振实密度的多钒酸铵的制备方法，该方法包括以下步骤：a)在含钒液的pH为5.0～5.5以及温度为60℃～90℃的条件下加入多钒酸铵晶种和硫酸铵；b)将步骤a中得到的含钒液的pH调节至2.2～2.4并将其温度升高至90℃～95℃，在快速搅拌下沉淀多钒酸铵；c)对步骤b中得到的含钒液补加两次硫酸铵后，降低搅拌速度来沉淀多钒酸铵；d)进行过滤、洗涤、干燥得到高振实密度多钒酸铵。根据本发明的高振实密度多钒酸铵制备方法制备的多钒酸铵的振实密度高，并且用制备的多钒酸铵生产的氧化钒产品中的Na2O含量低。

Description

高振实密度多钒酸铵的制备方法
技术领域
本发明属于湿法冶金领域，具体地讲，涉及一种高振实密度多钒酸铵的制备方法。
背景技术
目前，生产氧化钒产品的主要流程为：钒渣破碎、钠化氧化焙烧、熟料热水浸出、含钒浸出液的净化除杂、含钒合格液的酸性铵盐沉钒，酸性铵盐的沉钒产物为多钒酸铵(APV)，多钒酸铵经煅烧后得到氧化钒产品。
多钒酸铵的振实密度是影响氧化钒产品质量的主要因素之一，这是因为沉淀得到的多钒酸铵振实密度越小，多钒酸铵中越容易包裹Na+，而沉淀得到的多钒酸铵的振实密度越大，越有利于NH4 +有序地置换出Na+，进一步地可以降低氧化钒产品中的Na2O含量。此外，制备高振实密度多钒酸铵有利于提高钒在沉淀和洗涤过程的收率。在制备多钒酸铵的过程中，由于含钒液中含有大量的钠离子，所以为了提高沉淀钒收率，往往加入过量的铵盐。加入过量的铵盐会造成溶液中溶质的过饱和度过高，导致成核过快而形成细小、振实密度小的多钒酸铵，经煅烧后得到相应的氧化钒产品的密度也较小。因此，提供一种在保证沉钒率及产品质量的前提下提高多钒酸铵的振实密度的方法是非常必要的。
CN1594106A中公开了向含钒溶液中分多次加入硫酸和氨水可以增加多钒酸铵的密度。由于多次加入浓氨水和浓硫酸，存在着现场刺激性气味大、操作劳动强度大和pH值难以控制等问题。CN1258642A中公开了一种连续式加入硫酸铵来制备高密度氧化钒的方法，该方法难以控制硫酸铵的加入，需另外增加自动控制设备，从而增加了投入费用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种高振实密度多钒酸铵的制备方法。
根据本发明的高振实密度多钒酸铵的制备方法包括以下步骤：a)在含钒液的pH为5.0～5.5以及温度为60℃～90℃的条件下加入多钒酸铵晶种和硫酸铵；b)将步骤a中得到的含钒液的pH调节至2.2～2.4并将其温度升高至90℃～95℃，在快速搅拌下沉淀多钒酸铵；c)对步骤b中得到的含钒液补加两次硫酸铵后，降低搅拌速度来沉淀多钒酸铵；d)进行过滤、洗涤、干燥得到高振实密度多钒酸铵。
根据本发明的实施例，可以使用硫酸调节溶液的pH。
根据本发明的实施例，步骤a中使用的含钒液的钒浓度可以为25g/L～35g/L。
根据本发明的实施例，多钒酸铵晶种的振实密度可以为0.5g/cm3～1.0g/cm3，多钒酸铵晶种的加入量可以为含钒液中总钒质量的1/200～1/50。
根据本发明的实施例，步骤a中加入的硫酸铵的量不超过加入的硫酸铵的总量的1/3。
根据本发明的实施例，可以分别在沉淀多钒酸铵反应开始后5分钟～10分钟以及15分钟～20分钟补加硫酸铵。
根据本发明的实施例，每次加入的硫酸铵的质量可以为含钒液中总钒质量的0.5～0.7倍。
根据本发明的实施例，步骤b中的搅拌速度可以为200r/min～350r/min，步骤c中的搅拌速度可以为50r/min～150r/min。
根据本发明的高振实密度多钒酸铵的制备方法具有以下优点：
1、制备的高振实密度多钒酸铵的密度为0.9g/cm3～1.2g/cm3，比传统方法生产的多钒酸铵的密度大2～5倍；
2、使用根据本发明方法制备的多钒酸铵而制得的氧化钒产品中的Na2O含量为0.05％～0.08％，比使用传统方法制备的多钒酸铵而制得的氧化钒产品中的Na2O含量低4～8倍。
具体实施方式
下面将参照示例性实施例详细地描述根据本发明的高振实密度多钒酸铵的制备方法。
根据本发明示例性实施例的高振实密度多钒酸铵的制备方法，首先将满足沉钒要求的含钒液的pH调节至5.0～5.5，将满足沉钒要求的含钒液加热至60℃～90℃的范围内，然后加入多钒酸铵晶种和硫酸铵。
在该步骤中，如果在加入硫酸铵之前不调节含钒液的pH而使含钒液的pH仍然处于碱性条件下，则加入硫酸铵会导致硫酸铵损失严重并会使操作现场的刺激性气味增大。此外，如果不将含钒液加热而在常温下加入多钒酸铵晶种和硫酸铵，则含钒液在后续的升温至90℃～95℃过程(后面将进行描述)中会因多钒酸铵吸氢导致pH升高0.4～0.6，高pH沉淀出的多钒酸铵的振实密度小。
此外，在该步骤中使用的多钒酸铵晶种的振实密度可以为0.5g/cm3～1.0g/cm3，多钒酸铵晶种的加入量可以为含钒液中总钒质量的1/200～1/50。加入振实密度为0.5g/cm3～1.0g/cm3的多钒酸铵晶种可以提高溶质的超溶解度或降低成核速度，促进晶核的有序生长。在该步骤中加入的硫酸铵的质量为含钒液中总钒质量的0.5～0.7倍。另外，在该步骤中使用的含钒液的钒浓度为25g/L～35g/L。
然后，将得到的含钒液的pH调节至2.2～2.4并将其温度升高至90℃～95℃，在快速搅拌下沉淀多钒酸铵。
在pH为2.2～2.4范围内沉淀的多钒酸铵溶解度小，如果在pH大于2.4或小于2.2的条件下沉淀多钒酸铵，则会在沉淀过程中形成多钒酸钠盐沉淀，导致多钒酸铵煅烧产品氧化钒中的Na2O含量升高。此外，在温度为90℃～95℃的温度范围内沉淀多钒酸铵可以缩短沉淀时间，并且可以防止溶液的沸腾。在该步骤中，在快速搅拌下沉淀多钒酸铵，这是因为沉淀初期是成核的高峰期，如果搅拌速度过慢则会导致溶质的局部浓度过高并使溶质因微细晶核间作用力而聚集，妨碍晶核的有序生长，进一步地使沉淀的多钒酸铵疏松、振实密度小。这里，搅拌速度可以为200r/min～350r/min。
接下来，对得到的含钒液补加两次硫酸铵，然后降低搅拌速度来沉淀多钒酸铵。
在该步骤中，可以分别在沉淀多钒酸铵反应开始后5分钟～10分钟以及15分钟～20分钟补加硫酸铵，并且每次补加的硫酸铵的质量可以为含钒液中总钒质量的0.5～0.7倍。在补加硫酸铵后降低搅拌速度可以促进微细晶核的溶解和大颗粒多钒酸铵有序地长大，提高NH4 +置换出钠离子的力度，从而可以得到大颗粒、高振实密度的多钒酸铵，并且经该多钒酸铵制备的氧化钒中Na2O含量低。这里，搅拌速度可以为50r/min～150r/min。
最后，对沉淀出的多钒酸铵进行过滤、洗涤、干燥，从而得到高振实密度多钒酸铵。
在上述步骤中可以使用硫酸来调节含钒液的pH，例如，可以使用98％的浓硫酸。在上述步骤中，硫酸铵的第一次加入量不应超过硫酸铵加入总量的1/3，如果过量加入则会由于生成物(多钒酸铵)的饱和度过大而使多钒酸铵的振实密度变小。根据本发明示例性实施例的分批加入硫酸铵可以提高多钒酸铵的振实密度，此外，因晶核生长过程中钠离子逐渐被NH4 +取代，也能提高钒的沉淀率并降低经多钒酸铵制备的氧化钒产品中Na2O含量。
实施例1
向钒浓度为26g/L的含钒液中加入98％的浓硫酸将含钒液的pH调节至5.0，在水浴锅中将含钒液升温至88℃，加入含钒液总钒质量的1/100的振实密度为0.72g/cm3的多钒酸铵晶种和总钒质量的0.6倍的硫酸铵；用98％的浓硫酸将含钒液的pH调节至2.3，并将含钒液的温度升高至94℃，在250r/min的搅拌速度下进行沉淀；分别于沉钒反应后10分钟和20分钟时加入总钒质量的0.6倍的硫酸铵，再沉淀10min后将搅拌速度调节至50r/min，在50r/min的搅拌速度下沉淀30min，停止加热。经过滤、洗涤、烘干后的多钒酸铵的振实堆密度为0.99g/cm3，沉钒率为99.11％，多钒酸铵煅烧成粉后含99.23％的V2O5、0.055％的Na2O。
实施例2
向钒浓度为30g/L的含钒液中加入98％的浓硫酸将含钒液的pH调节至5.5，在水浴锅中将含钒液升温至62℃，加入含钒液总钒质量的1/70的振实密度为0.85g/cm3的多钒酸铵晶种和总钒质量的0.5倍的硫酸铵；用98％的浓硫酸将含钒液的pH调节至2.4，并将含钒液的温度升高至91℃，在300r/min的搅拌速度下进行沉淀；分别于沉钒反应后8分钟和15分钟时加入总钒质量的0.5倍的硫酸铵，再沉淀10min后将搅拌速度调节至100r/min，在100r/min的搅拌速度下沉淀30min，停止加热。经过滤、洗涤、烘干后的多钒酸铵的振实堆密度为1.03g/cm3，沉钒率为99.09％，多钒酸铵煅烧成粉后含99.06％的V2O5、0.081％的Na2O。
实施例3
向钒浓度为26g/L的含钒液中加入98％的浓硫酸将含钒液的pH调节至5.2，在水浴锅中将含钒液升温至75℃，加入含钒液总钒质量的1/100的振实密度为0.55g/cm3的多钒酸铵晶种和总钒质量的0.6倍的硫酸铵；用98％的浓硫酸将含钒液的pH调节至2.2，并将含钒液的温度升高至95℃，在250r/min的搅拌速度下进行沉淀；分别于沉钒反应后6分钟和18分钟时加入总钒质量的0.7倍的硫酸铵，再沉淀10min后将搅拌速度调节至100r/min，在100r/min的搅拌速度下沉淀30min，停止加热。经过滤、洗涤、烘干后的多钒酸铵的振实堆密度为0.98，沉钒率为99.38％，多钒酸铵煅烧成粉后含99.15％的V2O5、0.072％的Na2O。
通过以上各实施例的描述可以看出，根据本发明的多钒酸铵制备方法制备的多钒酸铵的振实密度高，并且用制备的多钒酸铵生产的氧化钒产品中的Na2O含量低。

Claims (6)

1.一种高振实密度多钒酸铵的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
a）在含钒液的pH为5.0～5.5以及温度为60℃～90℃的条件下加入多钒酸铵晶种和硫酸铵；
b）将步骤a）中得到的含钒液的pH调节至2.2～2.4并将其温度升高至90℃～95℃，在快速搅拌下沉淀多钒酸铵；
c）对步骤b）中得到的含钒液补加两次硫酸铵后，降低搅拌速度来沉淀多钒酸铵；
d）进行过滤、洗涤、干燥得到高振实密度多钒酸铵，
其中，在步骤a）中加入的硫酸铵的量不超过加入的硫酸铵的总量的1/3，
其中，所述高振实密度多钒酸铵的密度为0.9g/cm3～1.2g/cm3，
其中，多钒酸铵晶种的振实密度为0.5g/cm3～1.0g/cm3，
其中，步骤b）中的所述快速搅拌的搅拌速度为200r/min～300r/min，步骤c）中的搅拌速度为50r/min～150r/min。
2.如权利要求1所述的高振实密度多钒酸铵的制备方法，其特征在于，使用硫酸调节溶液的pH。
3.如权利要求1所述的高振实密度多钒酸铵的制备方法，其特征在于，步骤a）中使用的含钒液的钒浓度为25g/L～35g/L。
4.如权利要求1所述的高振实密度多钒酸铵的制备方法，其特征在于，多钒酸铵晶种的加入量为含钒液中总钒质量的1/200～1/50。
5.如权利要求1所述的高振实密度多钒酸铵的制备方法，其特征在于，分别在沉淀多钒酸铵反应开始后5分钟～10分钟以及15分钟～20分钟补加硫酸铵。
6.如权利要求1所述的高振实密度多钒酸铵的制备方法，其特征在于，每次加入的硫酸铵的质量为含钒液中总钒质量的0.5～0.7倍。
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