CN102888512A - 一种钒溶液的除杂方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钒溶液的除杂方法，包括以下步骤：a、根据钒液中Fe2+和V4+含量，向钒液中加入能够将所述钒液中的Fe2+和V4+分别氧化为Fe3+和V5+的氧化剂进行除杂；b、向所述除杂后的钒液中加入沉淀剂并搅拌，以使除杂剂在3min以内完全溶解；c、用硫酸将钒液的pH调节至1.5～2.2；d、对调节pH值后的所述钒液加热并在80℃～100℃对所述钒液进行沉淀60min～150min；e、将沉淀后的钒液通过过滤等常用的方法进行固液分离，洗涤，得到钒酸盐。该方法能够有效地将钒液中不利于沉淀的杂质Fe2+去除，提高了沉淀生产过程中的沉淀率，同时氧化剂将四价钒氧化为五价钒，减少了钒损失。

Description

一种钒溶液的除杂方法
技术领域
本发明涉及湿法提钒技术领域，更具体地说，涉及一种钒溶液的除杂方法。
背景技术
现有技术中，钒渣经过破碎粉磨、焙烧、浸出、沉淀等工序的处理得到钒酸盐物质，在整个提钒过程中，因各种原因使得钒液中含有很多杂质，这些若不去除，会进入钒酸盐中影响钒产品的质量，并且，部分杂质的存在甚至会影响沉淀过程中的沉淀率，从而降低钒元素的收得率，使得沉淀过程中钒损失严重。
在公开号为CN101182036A的中国专利文献中所提到的，通过使用盐酸调节含钒液的pH值8～9，采用硫酸铝为净化剂，并经离心分离和自然过滤后进行沉钒，所得产品纯度在99.5％以上，主要提高了钒产品的纯度。
在公开号为CN101456587A的中国专利文献中所提到的，通过调整pH值和加入一定量的净化剂，净化剂为氢氧化钠和碳酸钠的混合物，将偏钒酸铵中的杂质去除，以获得高纯度的五氧化二钒。
上述专利中进行除杂的目的主要是为了提高产品纯度，而通过加入净化剂的方式将影响产品纯度的杂质除去，而对影响沉淀率的杂质的去除未见阐述。
在公开号为CN101724757A的中国专利文献中，开发一种适合普通钒液直接除硅、除磷的新技术，该方法主要是针对在沉钒过程中影响沉淀率的硅和磷杂质元素进行了去除，未对其他影响沉淀效果的杂质进行去除。
在期刊文献《杂质对沉淀多钒酸铵的影响》中，王金超等人指出，铁对沉钒的影响是很大的，当溶液中[Fe]/[V2O5]大于0.053时，沉淀率就会小于99％。
综上所述，可以看出现有技术的钒溶液除杂方法未涉及影响沉淀效果的杂质的去除方法，例如Fe2+等还原性物质。因此开发一种适合去除钒溶液中不利于沉淀的杂质的方法是非常必要的。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的问题，而提供一种钒溶液的除杂方法。
根据本发明的钒溶液的除杂方法，包括以下步骤：根据钒液中Fe2+和V4+含量，向钒液中加入能够将所述钒液中的Fe2+和V4+分别氧化为Fe3+和V5+的氧化剂进行除杂；然后，将除杂后的钒液送至沉淀后续工序。
根据本发明所述的钒溶液的除杂方法的一个示例性实施例，所述氧化剂为过硫酸铵、高锰酸钾和双氧水中的至少一种。
根据本发明所述的钒溶液的除杂方法的一个示例性实施例，所述氧化剂的加入量为将所述钒液中的Fe2+和V4+分别氧化为Fe3+和V5+所需氧化剂的理论加入量的1.0～1.3倍。
根据本发明所述的钒溶液的除杂方法的一个示例性实施例，所述钒液中钒的总含量为15g/l～35g/l，其中，V4+含量≤15g/l，Fe2+含量≤15g/l。
根据本发明所述的钒溶液的除杂方法的一个示例性实施例，所述除杂方法还包括：在所述除杂步骤之前，将所述钒液预热至30℃～70℃。
根据本发明所述的钒溶液的除杂方法的一个示例性实施例，所述除杂步骤包括在加入氧化剂时进行搅拌，以使氧化剂在3min以内完全溶解。
根据本发明所述的钒溶液的除杂方法的一个示例性实施例，所述沉淀后续工序包括以下步骤：向所述除杂后的钒液中加入沉淀剂并搅拌；用硫酸将钒液的pH调节至1.5～2.2；对调节pH值后的所述钒液进行加热，并在80℃～100℃对所述钒液进行沉淀；过滤，得到钒酸盐。
根据本发明所述的钒溶液的除杂方法的一个示例性实施例，所述沉淀后续工序的搅拌步骤的搅拌时间为1min～5min。
根据本发明所述的钒溶液的除杂方法的一个示例性实施例，所述沉淀步骤的沉淀时间为60min～150min。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过加入氧化剂将钒液中不利于沉淀的杂质Fe2+去除，提高了沉淀生产过程中的沉淀率，同时氧化剂将四价钒氧化为五价钒，减少了钒损失。
具体实施方式
下面参照实施例对本发明做进一步详细描述，但本发明不限于以下实施例的描述。
根据本发明的一个示例性实施例的钒溶液的除杂方法包括以下步骤：
a、根据钒液中Fe2+和V4+含量，向钒液中加入能够将所述钒液中的Fe2+和V4+分别氧化为Fe3+和V5+的氧化剂进行除杂；
在本发明中，所述钒液是指湿法提钒工艺中，经浸取而得到的能够用于沉钒的含钒溶液。
当钒液中存在二价铁(Fe2+)时，它将与五价钒(V5+)发生如下反应：
Fe2++V5+＝Fe3++V4+
在上述反应中，二价铁(Fe2+)被五价钒(V5+)氧化为三价铁(Fe3+)，而钒(V5+)被二价铁还原为四价钒(V4+)，使溶变黑(四价钒溶液的颜色)，可以看出，二价铁的存在会使钒被还原，影响钒的沉淀率。
所以，在根据本发明的钒溶液的除杂方法中，在进行沉淀步骤之前，先对钒液进行除杂操作，即加入氧化剂，将四价钒和二价铁离子氧化生产五价钒和三价铁，可以看出，加入氧化剂不仅将影响沉淀率的二价铁离子去除了，还将四价钒氧化为五价钒，减少了钒的损失；为了加速氧化剂溶解速度，使氧化反应更充分，在加入氧化剂时进行搅拌，使除杂剂在3min以内完全溶解，以使除杂的效果更好；
其中，所述氧化剂为具有氧化性的物质，即只要能够将二价铁Fe2+和V4+分别氧化成三价铁Fe3+和V5+的氧化剂均可以作为除杂剂，但在实际工艺生产过程中，某些氧化剂会带入一些杂质离子，因此，只要能够不向待沉钒溶液中带入杂质离子并能够将钒溶液中的Fe2+和V4+氧化的物质，均可作为除杂剂。优选地，除杂剂可以为过硫酸铵、高锰酸钾和双氧水中的至少一种。氧化剂的加入量为将所述钒液中的Fe2+和V4+分别氧化为Fe3+和V5+所需氧化剂的理论加入量的1.0～1.3倍。
b、向所述除杂后的钒液中加入沉淀剂并搅拌1min～5min；
加入沉淀剂的主要目的起沉淀作用，即其与钒液中钒发生化学反应生产固体，通常采用硫酸铵作为沉淀剂，在高温(90℃左右)情况下，钒液中的钒与硫酸铵反应生成钒酸盐(如偏钒酸铵、多钒酸铵、焦钒酸铵等多种物质混合物)，搅拌的作用是为了使沉淀反应效果更好，一般可以搅拌1min～5min，优选搅拌3min。
c、用硫酸将钒液的pH调节至1.5～2.2；
调节PH至1.5～2.2的作用是为了使沉淀效果最好，其中，加入的硫酸可以为浓硫酸也可以为稀硫酸，但是稀硫酸会带入部分水进去，使得溶液浓度稀释，所以优选加入浓硫酸。
d、对调节pH值后的所述钒液加热并在80℃～100℃对所述钒液进行沉淀60min～150min；
保持在80℃～100℃的温度范围是因为在此温度范围内晶粒长大较快，沉淀反应效果更好；对所述钒液进行沉淀60min～150min是为了使沉淀效果更好，若沉淀时间过短，那么沉淀反应还未进行完全，若沉淀时间过长，浪费时间。
e、将沉淀后的钒液通过过滤等常用的方法进行固液分离，洗涤，得到钒酸盐。
根据本发明的另一个示例性实施例中的钒溶液的除杂方法，在步骤a之前，将所述钒液预热至30℃～70℃，预热目的是加速氧化剂和沉淀剂的溶解，不预热直接沉淀的话，反应时间较慢，沉淀效果欠佳；同理，在沉淀步骤前之前也可以对钒液进行预热，从而使沉淀效果更佳。
根据本发明的再一个示例性实施例中的钒溶液的除杂方法，包括以下步骤：首先采用上述实施例中步骤a的除杂步骤进行除杂；然后采用现有技术中常用的沉淀方法进行沉淀后续工序。
下面结合示例对本发明的钒溶液的除杂方法进行详细描述。
以下示例采用钒的总含量(是指钒液中含有的所有钒，例如V5+、V4+、V3+等的浓度之和)为15g/l～35g/l，其中，V4+含量≤15g/l，Fe2+含量≤15g/l的钒溶液。
示例1
取200ml钒液，钒的总含量为25g/l，其中，V4+含量为10g/l，Fe2+含量为6g/l在烧杯中进行搅拌并加热至40℃；向钒液中加入10g硫酸铵并搅拌，使其在3min内完全溶解；然后加入8g沉淀剂，继续搅拌3min后向钒液中加入浓硫酸，直到将钒液的pH调节至1.9；继续将钒液加热至90℃，并恒温90℃沉淀90min，最后，将钒液过滤、洗涤得到钒酸盐。二价铁的去除率到达99.6％，钒损失率为0.3％。
示例2
取200ml钒液，钒的总含量为15g/l，其中，V4+含量为5g/l，Fe2+含量为4g/l，在烧杯中进行搅拌并加热至30℃；在搅拌的情况下，向钒液中加入8g高锰酸钾，使其在3min内完全溶解；然后加入8g沉淀剂，继续搅拌1min后向钒液中加入浓硫酸，直到将钒液的pH调节至1.5；继续将钒液加热至80℃～100℃，并恒温80℃沉淀120min，最后，将钒液过滤、洗涤得到钒酸盐。二价铁的去除率到达99.1％，钒损失率为0.5％。
示例3
取200ml钒液，钒的总含量为35g/l，其中，V4+含量为15g/l，Fe2+含量为8g/l，在烧杯中进行搅拌并加热至70℃；在搅拌的情况下，向钒液中加入15g双氧水，使其在3min内完全溶解；然后加入8g沉淀剂，继续搅拌5min后向钒液中加入浓硫酸，直到将钒液的pH调节至2.2；继续将钒液加热至100℃，并恒温80℃～100℃沉淀60min，最后，将钒液过滤、洗涤得到钒酸盐。二价铁的去除率到达99.3％，钒损失率为0.4％。
通过将本发明的示例可知，根据本发明的钒溶液的除杂方法，除杂率为99％以上，钒损失控制在0.5％以内，所以，本发明具有以下优点：能有效地将钒液中不利于沉淀的杂质Fe2+去除，钒液的沉淀效果好，同时减少钒损失，提高了沉淀生产过程中的钒收率。

Claims (9)

1.一种钒溶液的除杂方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据钒液中Fe2+和V4+含量，向钒液中加入能够将所述钒液中的Fe2+和V4+分别氧化为Fe3+和V5+的氧化剂进行除杂；
然后，将除杂后的钒液送至沉淀后续工序。
2.根据权利要求1所述的钒溶液的除杂方法，其特征在于，所述氧化剂为过硫酸铵、高锰酸钾和双氧水中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的钒溶液的除杂方法，其特征在于，所述氧化剂的加入量为将所述钒液中的Fe2+和V4+分别氧化为Fe3+和V5+所需氧化剂的理论加入量的1.0～1.3倍。
4.根据权利要求1所述的钒溶液的除杂方法，其特征在于，所述钒液中钒的总含量为15g/l～35g/l，其中，V4+含量≤15g/l，Fe2+含量≤15g/l。
5.根据权利要求1所述的钒溶液的除杂方法，其特征在于，所述除杂方法还包括：在所述除杂步骤之前，将所述钒液预热至30℃～70℃。
6.根据权利要求1所述的钒溶液的除杂方法，其特征在于，所述除杂步骤包括在加入氧化剂时进行搅拌，以使除杂剂在3min以内完全溶解。
7.根据权利要求1或2所述的钒溶液的除杂方法，其特征在于，所述沉淀后续工序包括以下步骤：
向所述除杂后的钒液中加入沉淀剂并搅拌；
用硫酸将钒液的pH调节至1.5～2.2；
对调节pH值后的所述钒液进行加热，并在80℃～100℃对所述钒液进行沉淀；过滤，得到钒酸盐。
8.根据权利要求7所述的钒溶液的除杂方法，其特征在于，所述搅拌步骤的搅拌时间为1min～5min。
9.根据权利要求7所述的钒溶液的除杂方法，其特征在于，所述沉淀步骤的沉淀时间为60min～150min。
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