CN102899492B - 一种烟气硫酸的利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种烟气硫酸的利用方法，所述方法包括以下步骤：a)向钒液中加入铵盐，再加入氧化剂得到混合液；b)用烟气硫酸调节混合液的pH值，再进行沉钒，之后将沉钒液过滤并将滤饼洗涤、烘干后得到多钒酸铵，其中，所述氧化剂为不向沉钒体系中带入杂质的物质，并且其加入量能够防止沉钒过程中产生低价钒。本发明沉钒彻底且沉钒效果优于利用工业硫酸沉钒，并且由于氧化剂的添加极少，烟气硫酸成本也较低，因此降低了总的生产成本。本发明成功利用了烟气硫酸沉钒制备多钒酸铵，拓展了烟气硫酸的应用，而且降低了制备多钒酸铵的生产成本，具有良好的推广应用前景。

Description

一种烟气硫酸的利用方法
技术领域
本发明属于冶金化工领域，涉及一种烟气硫酸的利用方法，更具体地讲，涉及一种利用烟气硫酸制备多钒酸铵的方法。
背景技术
在冶炼行业，冶炼产生大量污染空气的尾气。尾气中含有大量的SO2，富集在脱硫剂中，经过解析释放出SO2，SO2被催化氧化成SO3后再用硫酸或水吸收，制备成硫酸。钒钛磁铁矿烧结形成的烟气，经过上述处理后即制备得到烟气硫酸，其中含硫酸95％左右，其它灰分杂质5％左右。
目前，烟气硫酸由于品质不好，外销困难且价格偏低。但烟气硫酸可以用来进一步生产工业硫酸，也可以用来制备其它很多产品，例如生产聚硫酸铝铁混凝剂、硫酸镁或浓缩回收生产红、白石膏、还原解毒铬渣、生产过磷酸钙等等。
但在现有技术中，还未见直接利用烟气硫酸沉钒制备钒制品的报道。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。
本发明的目的在于提供一种利用烟气硫酸代替工艺硫酸沉钒制备多钒酸铵的方法，以降低原料成本并为烟气硫酸的应用找到新途径。
为了实现上述目的，本发明提供了一种烟气硫酸的利用方法，所述方法包括以下步骤：a)向钒液中加入铵盐，再加入氧化剂得到混合液；b)用烟气硫酸调节混合液的pH值，再进行沉钒，之后将沉钒液过滤并将滤饼洗涤、烘干后得到多钒酸铵，其中，所述氧化剂为不向沉钒体系中带入杂质的物质，并且其加入量能够防止沉钒过程中产生低价钒。
根据本发明的烟气硫酸的利用方法的一个实施例，所述钒液是钠化焙烧之后水浸或碱浸得到的合格钒液。
根据本发明的烟气硫酸的利用方法的一个实施例，所述钒液的pH值为9～11，全钒浓度为25～35g/L。
根据本发明的烟气硫酸的利用方法的一个实施例，所述铵盐的加入量为钒液中全钒质量的1.5～1.8倍。
根据本发明的烟气硫酸的利用方法的一个实施例，所述氧化剂的加入量为铵盐的加入量的1/6～1/4倍。
根据本发明的烟气硫酸的利用方法的一个实施例，所述铵盐为硫酸铵、硫酸氢铵、碳酸铵、碳酸氢铵、硝酸铵中的一种或多种。
根据本发明的烟气硫酸的利用方法的一个实施例，所述氧化剂为过硫酸铵或双氧水。
根据本发明的烟气硫酸的利用方法的一个实施例，在步骤b)中，调节混合液的pH值至1.8～2.3。
根据本发明的烟气硫酸的利用方法的一个实施例，在步骤b)的调节pH值过程中一直进行搅拌。
根据本发明的烟气硫酸的利用方法的一个实施例，在步骤b)中，在95～100℃温度下搅拌沉钒45～60min。
本发明的烟气硫酸的利用方法，利用烟气硫酸沉钒彻底且沉钒效果优于利用工业硫酸沉钒，并且由于氧化剂的添加极少，烟气硫酸成本也较低，因此降低了总的生产成本。本发明成功利用了烟气硫酸沉钒制备多钒酸铵，拓展了烟气硫酸的应用，而且降低了制备多钒酸铵的生产成本，具有良好的推广应用前景。
具体实施方式
在下文中，将结合具体示例详细说明本发明的烟气硫酸的利用方法。
根据本发明示例性实施例的烟气硫酸的利用方法，包括以下步骤：
a)向钒液中加入铵盐，再加入氧化剂得到混合液；
b)用烟气硫酸调节混合液的pH值，再进行沉钒，之后将沉钒液过滤并将滤饼洗涤、烘干后得到多钒酸铵，其中，所述氧化剂为不向沉钒体系中带入杂质的物质，并且其加入量能够防止沉钒过程中产生低价钒。
优选地，本发明所述的钒液是钠化焙烧之后水浸或碱浸得到的合格钒液，但本发明不限于此，也即所有的合格钒液均适用于本发明。在本发明的一个实施例中，所述钒液的pH值为9～11，全钒浓度为25～35g/L。
其中，本发明所述的氧化剂为不向沉钒体系中带入杂质的物质，并且其加入量能够防止沉钒过程中产生低价钒。发明人发现：通常情况下，利用烟气硫酸沉钒的钒损比较严重(例如，其沉钒率只有97.59％)，这主要是因为利用烟气硫酸沉钒时，有一小部分的钒被还原成四价钒，沉钒时不能全部形成沉淀，因此造成钒损严重。鉴于此，本发明在钒液中添加了一定比例的氧化剂，因此在沉钒过程中，氧化剂可以把烟气硫酸带入的还原物质氧化，防止沉钒过程中产生低价钒，由此使得沉钒更加彻底。
具体地，所述铵盐可以为硫酸铵、硫酸氢铵、碳酸铵、碳酸氢铵、硝酸铵中的一种或多种。在本发明的一个实施例中，铵盐的加入量为钒液中全钒质量的1.5～1.8倍。若铵盐的加入量过少，则沉钒不彻底，影响沉钒效果；若铵盐的加入量过多，则增加了生产成本。
具体地，所述氧化剂可以是过硫酸铵、双氧水或其它具有氧化性但又不带入杂质的氧化剂。在本发明的一个实施例中，氧化剂的加入量为铵盐的加入量的1/6～1/4倍。若氧化剂的加入量过多，则会造成原料消耗；若氧化剂的加入量太少，又会使一部分低价钒无法沉淀下来。
其中，由于pH值是影响沉钒速度的主要因素，降低酸度有利于加快沉钒速度，但pH值过低会引起水解反应发生，反而影响产品质量，优选地，本发明利用烟气硫酸将pH值调节至1.8～2.3。进一步优选地是，该调节pH值过程中需要一直进行搅拌，以避免局部酸度过浓发生水解。
优选地，在95～100℃温度下搅拌沉钒45～60min。在该温度范围下进行沉钒有利钒晶核形成，进一步促进钒结晶且结晶的钒晶密度大，有利后序产品的利用，若沉钒温度低于该温度范围，则会有很多细密度的多钒酸铵产生；若沉钒温度高于该温度范围，则生产中的温度控制困难，并且在加入烟气硫酸的时候，烟气硫酸很容易挥发，不利于后续过程的进行。另外，上述沉钒时间的沉钒效果较好，若沉钒时间少于上述时间范围，则沉钒不彻底；若沉钒时间多于上述范围，则增加了反应时间，且不利于静置晶粒的长大。
根据本发明的烟气硫酸的利用方法的一个实施例，本发明的方法具体可按以下步骤实施：先用烧杯取合格钒液备用，加入适量的铵盐后再加入一定量的过硫酸铵或双氧水搅拌溶解后再加入烟气硫酸调节pH值至1.8～2.3，再把烧杯迅速放入水浴温度为95～100℃范围内的水浴锅中，搅拌沉钒45～60min，取出静置、冷却后过滤，滤饼洗涤3次并烘干即得多钒酸铵产品。
下面结合具体示例进一步描述本发明。示例仅用于说明本发明，而不是以任何方式来限制本发明。
示例1：
取合格钒液2L(全钒浓度为28.3g/L，pH值为10)，加入硫酸铵42.45g，再加入过硫酸铵7.07g，搅拌均匀后，一边滴加烟气硫酸一边搅拌调节混合液pH值为2.0，迅速放入水浴温度为98℃的水浴锅中，继续搅拌45min后，静置冷却过滤并洗涤烘干所得滤饼得到多钒酸铵产品，沉淀率为99.7％。
示例2：
取合格钒液1L(全钒浓度为35g/L，pH值为11)，加入碳酸铵63g，再加入双氧水15.75g，搅拌均匀后，一边滴加烟气硫酸一边搅拌调节混合液pH值为1.8，迅速放入水浴温度为95℃的水浴锅中，继续搅拌50min后，静置冷却过滤并洗涤烘干所得滤饼得到多钒酸铵产品，沉淀率为99.68％。
示例3：
取合格钒液0.5L(全钒浓度为25g/L，pH值为9)，加入硝酸铵20g，再加入过硫酸铵4g，搅拌均匀后，一边滴加烟气硫酸一边搅拌调节混合液pH值为2.3，迅速放入水浴温度为97℃的水浴锅中，继续搅拌60min后，静置冷却过滤并洗涤烘干所得滤饼得到多钒酸铵产品，沉淀率为99.73％。
示例4：
取合格钒液5L(全钒浓度为30g/L，pH值为10)，加入硫酸铵255g，再加入双氧水44g，搅拌均匀后，一边滴加烟气硫酸一边搅拌调节混合液pH值为2.2，迅速放入水浴温度为97℃的水浴锅中，继续搅拌52min后，静置冷却过滤并洗涤烘干所得滤饼得到多钒酸铵产品，沉淀率为99.75％。
对于目前的传统工业硫酸沉钒工艺而言，其沉钒的沉淀率为99.31％，如果新开发的沉钒工艺的沉钒沉淀率小于上述指标，则会因钒损失大、经济效益差而难得到推广应用。而本发明的方法，其沉钒的沉淀率不低于99.60％，因而本发明具有极大的推广应用价值。
本发明利用烟气硫酸调节钒液的pH值，并辅助添加一定的铵盐和氧化剂，利用氧化剂控制沉钒过程中低价钒的产生，制备得到多钒酸铵。本发明直接利用烟气硫酸调节钒液pH值，只需添加少量的氧化剂即可得到合格的多钒酸铵产品，避免了使用工业硫酸，节约了原料成本，为烟气硫酸应用找到新的途径，且沉钒效果还优越于工业硫酸沉钒。
尽管上面已经结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims (6)

1.一种烟气硫酸的利用方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
a）向钒液中加入铵盐，再加入氧化剂得到混合液；
b）用烟气硫酸调节混合液的pH值至1.8～2.3，再在95～100℃温度下搅拌沉钒45～60min，之后将沉钒液过滤并将滤饼洗涤、烘干后得到多钒酸铵，
其中，所述氧化剂为不向沉钒体系中带入杂质的物质，并且其加入量能够防止沉钒过程中产生低价钒；
所述铵盐的加入量为钒液中全钒质量的1.5～1.8倍，所述氧化剂的加入量为铵盐的加入量的1/6～1/4倍。
2.根据权利要求1所述的一种烟气硫酸的利用方法，其特征在于，所述钒液是钠化焙烧之后水浸或碱浸得到的合格钒液。
3.根据权利要求2所述的一种烟气硫酸的利用方法，其特征在于，所述钒液的pH值为9～11，全钒浓度为25～35g/L。
4.根据权利要求1所述的一种烟气硫酸的利用方法，其特征在于，所述铵盐为硫酸铵、硫酸氢铵、碳酸铵、碳酸氢铵、硝酸铵中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种烟气硫酸的利用方法，其特征在于，所述氧化剂为过硫酸铵或双氧水。
6.根据权利要求1所述的一种烟气硫酸的利用方法，其特征在于，在步骤b）的调节pH值过程中一直进行搅拌。
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