CN104386747B - 一种离子交换法制备高纯度钒氧化物的方法 - Google Patents

一种离子交换法制备高纯度钒氧化物的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104386747B
CN104386747B CN201410656447.4A CN201410656447A CN104386747B CN 104386747 B CN104386747 B CN 104386747B CN 201410656447 A CN201410656447 A CN 201410656447A CN 104386747 B CN104386747 B CN 104386747B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ion exchange
purity
ion
solution
vanadate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410656447.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104386747A (zh
Inventor
祁健
陈东辉
石立新
黄荣艳
周冰晶
高明磊
孙赛男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chengde Branch of HBIS Co Ltd
Original Assignee
Hebei Iron and Steel Group Co Ltd Chengde Branch
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hebei Iron and Steel Group Co Ltd Chengde Branch filed Critical Hebei Iron and Steel Group Co Ltd Chengde Branch
Priority to CN201410656447.4A priority Critical patent/CN104386747B/zh
Publication of CN104386747A publication Critical patent/CN104386747A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104386747B publication Critical patent/CN104386747B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G31/00Compounds of vanadium
    • C01G31/02Oxides

Abstract

本发明涉及一种离子交换法制备高纯度钒氧化物的方法,属于湿法冶金领域,具体包括如下步骤:将离子交换剂活化后装入离子交换柱,串联组成离子交换系统;用多钒酸铵为起始原料,调整溶液pH值至7-8,得到多钒酸铵溶液,加入复合絮凝除杂剂,过滤得到初步净化液,过离子交换系统,得到深度净化液;向深度净化液通入高纯氨气,调节溶液至pH=9-10,冷却结晶至溶液钒元素浓度低于2g/L,过滤,得到高纯偏钒酸铵晶体,焙烧,得到高纯五氧化二钒。该方法生产的五氧化二钒产品纯度≥99.9%,适用于工业规模生产,解决了国内对高纯五氧化二钒产品的需求量与实际生产能力严重不匹配的现状,同时,过滤液能得到有效地循环利用,符合绿色环保要求。

Description

一种离子交换法制备高纯度钒氧化物的方法
技术领域
[0001] 本发明属于湿法冶金技术领域,具体涉及一种离子交换法制备高纯度钒氧化物的方法。
背景技术
[0002] 钒在现代工业中是重要的添加剂,广泛应用于国防和经济建设的各个领域。当前用量最大的是冶金业。从世界范围来看,钒在钢铁工业中的消耗量占其生产总量的90%。将钒添加到钢中,能增加钢的耐磨性和延展性,使钢产品的性能得到极大的提升,在优质钢、特种钢,棒材、板材和型材生产中备受青睐。
[0003] 然而,随着科学技术的进步,钒应用领域及范围不断扩大,一些钒下游的高端、高技术含量、深加工产品对其钒氧化物原料尤其是五氧化二钒的品质提出了更高的要求。现有国标纯度尤其是特定元素指标已难以满足这些高端产品的要求。目前,钒应用领域最为重要的高端产品包括航空航天级钒铝合金、全钒液流电池专用电解液、纳米级钒官能材料、系列钒催化剂、钒发光材料等。尤其在全钒液流电池领域,该电池是目前发展势头强劲的蓄电池之一,它制造、使用过程中不产生有害物质,具有绿色环保的优势特性;在大规模储能方向具有锂离子电池、镍氢电池不可比拟的性价比优势。决定电池的性能根本因素之一即是其杂质含量,尽可能的提高其制备原料五氧化二钒纯度,最大程度降低有害元素含量,可有效提高钒电池的能量效率、工作稳定性以及离子交换膜的使用寿命。从目前研究状况看,西方发达国家开发的钒电池已经完成工业化试用,正在努力向商业化发展,未来几年极有可能有所突破,一旦突破瓶颈,则可能使全世界的高纯五氧化二钒的总需求量提高数倍。
[0004] 综上所述,纯度多99.9%五氧化二钒产品的生产在我国具有广阔的前景和潜在的市场,开发纯度多99.9%的高纯五氧化二钒生产技术,尤其是适用于工业化生产规模的生产工艺研发具有重大的应用价值和社会意义。
[0005] 目前,提纯五氧化二钒使其纯度多99.9%要求的方法主要有以下两种:
[0006] 1)化学沉淀法:化学沉淀法指向含钒溶液中加入各种絮凝除杂剂,不同pH值下,分别去除阴阳杂质离子。例如专利申请号90105129.2提出一种以多钒酸铵为初始原料制备高纯五氧化二钒的方法。该方法将多钒酸铵加入去离子水中,加温至90°C左右,缓缓加入精制氢氧化钠或氨,至多钒酸铵全部溶解为止。液相中铁、硅用铵盐沉淀;铝、铬、钛、锌、铅用醋酸盐沉淀,其他杂质用硫化氢沉淀。该方法使用水溶性盐和气体除去杂质,药剂使用量大且必须为分析纯以上纯度,实施成本极高;由于杂质成分具有不确定性,加入药剂易超出理论量而引入新的杂质;同时,该方法加入药剂种类过多,流程链过长,因此,该技术方案产业化前景渺茫。
[0007] 2)萃取法:有机萃取剂将含钒浸出液中的钒萃取至有机相,多级萃取使有机相中的钒富集到一定浓度后,加入反萃剂,将钒反萃至水相,再经中和、铵盐沉钒、烘干脱氨等复杂工序,得到产品。于化学沉淀法相似,该方法工艺路线较为繁琐;过程中需使用大量的酸碱用于中和成本很高;有机萃取剂选择性不专一,在萃取钒同时,易将其他杂质带入有机相,使得最终产品难以达到高纯度要求,该方法同样不适用于较大规模的工业化生产。
发明内容
[0008] 本发明针对上述行业内存在的问题,提出一种离子交换法制备高纯度钒氧化物的方法,该方法生产的五氧化二钒产品纯度多99.9%,适用于工业规模生产,解决了国内对高纯五氧化二钒产品的需求量与实际生产能力严重不匹配的现状。
[0009] 本发明的目的在于提供一种利用离子交换法制备高纯度钒氧化物的方法,包括如下步骤:
[0010] 1)离子交换剂预处理:将离子交换剂活化后装入离子交换柱,然后将氨水溶液通过离子交换柱,将离子交换剂由Na+型转为NH4+型,再用去离子水洗至中性,待用;
[0011] 2)将步骤1)得到的2〜4个装有离子交换剂的离子交换柱串联组成离子交换系统;
[0012] 3)溶解:用多钒酸铵为起始原料,加入去离子水,通入高纯氨气调整溶液pH值至7〜8,加热至完全溶解,得到多钒酸铵溶液;
[0013] 4)初步絮凝除杂:向多钒酸铵溶液中加入复合絮凝除杂剂,保持反应温度^ 80°C,搅拌均匀后,保温过滤得到初步净化液;
[0014] 5)离子交换深度净化:所述初步净化液,保温通过离子交换系统,得到深度净化液;
[0015] 6)解吸再生:当某个离子交换柱吸附饱和后,将其与其它离子交换柱断开,原来离子交换柱向前依次排序;将断开的吸附饱和的离子交换柱进行解吸再生,解吸再生后重新用于离子交换系统中;
[0016] 7)沉f凡:向所述步骤5)中深度净化液通入高纯氨气,调节溶液至pH=9〜10,不断搅拌冷却结晶,直至溶液钒元素浓度低于2g/L,过滤,得到高纯偏钒酸铵晶体;上清液可部分返回步骤3)溶解工序循环使用;
[0017] 8)焙烧:所述的高纯偏钒酸铵晶体500-550 °C焙烧,得到纯度多99.9%的高纯五氧化二钒。
[0018] 本发明中,所述离子交换剂是指阳离子交换树脂或阳离子交换纤维中的一种或几种,所述阳离子交换树脂为螯合型阳离子交换树脂,所述阳离子交换纤维为螯合型丙烯接枝苯乙烯离子交换纤维。
[0019] 本发明中,所述步骤1)中的氨水溶液浓度为1〜4mol/L,所述氨水溶液以0.5〜5mL/(min*g)流速通过离子交换柱。
[0020] 本发明中,所述步骤3)、步骤7)中高纯液氨为氨含量多99.99%,铁含量< lmg/kg,执行国家标准GB536-88。
[0021] 本发明中,所述步骤3)中多钒酸铵为钒渣或石煤提钒工艺中酸性铵盐沉钒的中间产物,其干基折V205含量为88%-90% ;投料量按多钒酸铵完全溶解后溶液含钒元素5g/L〜30g/L加入,优选地,按溶液含钒元素8g/L〜20g/L加入。
[0022] 本发明中,所述步骤5)中初步净化液依次通入各个串联的离子交换柱时,其流速为1〜10mL/ (min.g),优选地,其流速为2〜6mL/ (min.g)。
[0023] 本发明中,所述步骤6)所述解吸再生的具体操作过程为:用1〜3mol/L的盐酸洗脱溶液,以0.5〜5mL/(min.g)流速通入已吸附饱和的离子交换柱进行洗脱,洗脱液加入量为待洗脱的离子交换剂总质量的10-50倍,洗脱液回收,循环利用;离子交换剂用去离子水洗至中性后,用1〜3mol/L的氨水溶液,以0.5〜5mL/(min.g)流速通入已吸附饱和的离子交换柱进行转型。
[0024] 本发明中,所述步骤4)中复合絮凝除杂剂包括以下组合:
[0025] 絮凝剂:该絮凝剂为铝酸钠、聚合硫酸铝、聚合氯化铝、硫酸铝铵中的一种或几种,添加量为絮凝剂中招元素物质的量:溶液中娃元素物质的量=1:1〜1.5:1 ;除络剂:该除铬剂为氯化钡、氢氧化钡中的一种或几种,添加量为除铬剂中钡元素物质的量:溶液中铬元素物质的量=1:1〜1.5:1 ;助滤剂:该助滤剂为碳酸钙、硅藻土、高岭土、蒙脱土中的一种或几种,添加量为溶液总质量的5%-15%,优选地,助滤剂添加量为溶液总质量的8%-12%。
[0026] 本发明中,所述离子交换剂为D511螯合型阳离子交换树脂,D751螯合型阳离子交换树脂中的任意一种。
[0027] 本发明中,所述离子交换剂装柱高度为离子交换柱高度的1/4〜3/4。
[0028] 本发明的设计思路如下:
[0029] 酸性沉钒法得到的多钒酸铵,由于生产原料、工艺不同,杂质的种类及含量略有差异,但主要杂质基本一致,包括铁、镁、锰、铬、硅、磷等。先利用化学沉淀法去除体系中的阴离子杂质,再借助螯合型阳离子交换树脂或纤维对高价态阳离子超强的吸附能力及吸附选择性,去除体系中原有的以及除杂剂引入的阳离子杂质。
[0030] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明应用离子交换法的工艺方法生产高纯度五氧化二钒,产品质量完全符合标准《Q/CB 404-2012》中V20599.9_A级要求,纯度可达到99.9%以上。与化学沉淀法及萃取法相比,药剂使用量大大降低,继而降低生产成本;由于离子交换剂的超强吸附能力,药品加入不必严格控制计量比,简化了操作流程及工艺难度。本发明工艺过程中产生的上清液能得到有效地循环利用,无明显废酸,废气,废液,废渣排放,符合绿色环保要求,适用于工业规模生产。
附图说明
[0031] 图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
[0032] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0033] 实施例1:
[0034] 本发明采用下述工艺步骤:
[0035] 1)离子交换剂预处理:选用D511螯合型阳离子交换树脂作为离子交换剂活化后装入离子交换柱,离子交换剂装柱高度为离子交换柱高度的1/2,然后将浓度为4mol/L的氨水溶液以lmL/(min*g)流速通过离子交换柱,将离子交换剂由Na+型转为NH 4+型,再用去离子水洗至中性,待用;
[0036] 2)将步骤1得到的3个装有离子交换树脂或纤维的离子交换柱串联组成离子交换系统;
[0037] 3)溶解:所述的多钒酸铵为起始原料,加入至去离子水,投料量按多钒酸铵完全溶解后溶液含钒元素20g/L加入,通入高纯氨气调整溶液pH值至7,加热至完全溶解,得到多钒酸铵溶液;
[0038] 4)初步絮凝除杂:向多钒酸铵溶液中加入复合絮凝除杂剂,搅拌均匀后,80°C保温过滤得到初步净化液;
[0039] 复合絮凝除杂剂组成如下:絮凝剂为铝酸钠,按絮凝剂中铝元素物质的量:溶液中娃元素物质的量=1.1:1加入;除络剂为氯化钡,按除络剂中络元素物质的量:溶液中钡元素物质的量=1.2:1加入;助滤剂为碳酸钙,按溶液总质量的10%加入。
[0040] 5)离子交换深度净化:初步净化液保温,以流速为2mL/(min.g)通过离子交换系统,得到深度净化液;
[0041] 6)解吸再生:当1号离子交换柱吸附饱和后,将其与2、3号离子交换柱断开,2号作为第一个离子交换柱进行吸附;将1号离子交换柱进行解吸再生,解吸再生后重新用于离子交换系统中,顺序排在3号离子交换柱之后;
[0042] 用lmol/L的盐酸洗脱溶液,以5mL/ (min.g)流速通入1号离子交换柱进行洗脱,洗脱液加入量为待洗脱的离子交换剂总质量的50倍,洗脱液回收,循环利用。离子交换剂用去离子水洗至中性后,用1.5mol/L的氨水溶液,以5mL/(min.g)流速通入1号离子交换柱进行转型。
[0043] 7)沉钒:向所述步骤5)中深度净化液通入高纯氨气,调节溶液至pH=9,不断搅拌冷却结晶,直至溶液钒元素浓度低于2g/L,过滤,得到高纯偏钒酸铵晶体;上清液可部分返回步骤3)溶解工序循环使用。
[0044] 8)焙烧:所述的高纯偏钒酸铵500°C焙烧,得到纯度99.92%的高纯五氧化二钒。
[0045] 实施例2:
[0046] 本发明采用下述工艺步骤:
[0047] 1)离子交换剂预处理:选用D751螯合型阳离子交换树脂作为离子交换剂活化后装入离子交换柱,离子交换剂装柱高度为离子交换柱高度的3/4,然后将浓度为2mol/L的氨水溶液以2mL/(min*g)流速通过离子交换柱,将离子交换剂由Na+型转为NH 4+型,再用去离子水洗至中性,待用;
[0048] 2)将步骤1得到的2个装有离子交换树脂或纤维的离子交换柱串联组成离子交换系统;
[0049] 3)溶解:所述的多钒酸铵为起始原料,加入至去离子水,投料量按多钒酸铵完全溶解后溶液含钒元素15g/L加入,通入高纯氨气调整溶液pH值至7,加热至完全溶解,得到多钒酸铵溶液;
[0050] 4)初步絮凝除杂:向多钒酸铵溶液中加入复合絮凝除杂剂,搅拌均匀后,82°C保温过滤得到初步净化液;
[0051] 复合絮凝除杂剂组成如下:絮凝剂为聚合硫酸铝,按絮凝剂中铝元素物质的量:溶液中硅元素物质的量=1.2:1加入;除铬剂为氢氧化钡,按除铬剂中铬元素物质的量:溶液中钡元素物质的量=1.1:1加入;助滤剂为娃藻土,按溶液总质量的5%加入。
[0052] 5)离子交换深度净化:初步净化液保温,以流速为5mL/(min.g)通过离子交换系统,得到深度净化液;
[0053] 6)解吸再生:当1号离子交换柱吸附饱和后,将其与2号离子交换柱断开,2号作为第一个离子交换柱进行吸附;将1号离子交换柱进行解吸再生,解吸再生后重新用于离子交换系统中,顺序排在2号离子交换柱之后;
[0054] 用2mol/L的盐酸洗脱溶液,以3mL/ (min.g)流速通入1号离子交换柱进行洗脱,洗脱液加入量为待洗脱的离子交换剂总质量的25倍,洗脱液回收,循环利用。离子交换剂用去离子水洗至中性后,用3mol/L的氨水溶液,以2mL/(min.g)流速通入1号离子交换柱进行转型。
[0055] 7)沉钒:向所述步骤5)中深度净化液通入高纯氨气,调节溶液至pH=10,不断搅拌冷却结晶,直至溶液钒元素浓度低于2g/L,过滤,得到高纯偏钒酸铵晶体;上清液可部分返回步骤3)溶解工序循环使用。
[0056] 8)焙烧:所述的高纯偏钒酸铵550°C焙烧,得到纯度99.92%的高纯五氧化二钒。
[0057] 实施例3:
[0058] 本发明采用下述工艺步骤:
[0059] 1)离子交换剂预处理:选用螯合型阳离子交换纤维作为离子交换剂活化后装入离子交换柱,离子交换剂装柱高度为离子交换柱高度的1/4,然后将浓度为lmol/L的氨水溶液以0.5mL/(min*g)流速通过离子交换柱,将离子交换剂由Na+型转为NH 4+型,再用去离子水洗至中性,待用;
[0060] 2)将步骤1得到的4个装有离子交换树脂或纤维的离子交换柱串联组成离子交换系统;
[0061] 3)溶解:所述的多钒酸铵为起始原料,加入至去离子水,投料量按多钒酸铵完全溶解后溶液含钒元素5g/L加入,通入高纯氨气调整溶液pH值至8,加热至完全溶解,得到多钒酸铵溶液;
[0062] 4)初步絮凝除杂:向多钒酸铵溶液中加入复合絮凝除杂剂,搅拌均匀后,85°C保温过滤得到初步净化液;
[0063] 复合絮凝除杂剂组成如下:絮凝剂为聚合硫酸铝与硫酸铝铵混合物,按絮凝剂中招元素物质的量:溶液中娃元素物质的量=1.5:1加入;除络剂为氢氧化钡,按除络剂中络元素物质的量:溶液中娃元素物质的量=1.5:1加入;助滤剂为娃藻土与高岭土质量比1:1混合物,按溶液总质量的15%加入。
[0064] 5)离子交换深度净化:初步净化液保温,以流速为lmL/(min.g)通过离子交换系统,得到深度净化液;
[0065] 6)解吸再生:当1号离子交换柱吸附饱和后,将其与2、3、4号离子交换柱断开,2号作为第一个离子交换柱进行吸附;将1号离子交换柱进行解吸再生,解吸再生后重新用于离子交换系统中,顺序排在4号离子交换柱之后;
[0066] 用3mol/L的盐酸洗脱溶液,以0.5mL/ (min.g)流速通入1号离子交换柱进行洗脱,洗脱液加入量为待洗脱的离子交换剂总质量的10倍,洗脱液回收,循环利用。离子交换剂用去离子水洗至中性后,用3mol/L的氨水溶液,以0.5mL/ (min.g)流速通入1号离子交换柱进行转型。
[0067] 7)沉钒:向所述步骤5)中深度净化液通入高纯氨气,调节溶液至pH=10,不断搅拌冷却结晶,直至溶液钒元素浓度低于2g/L,过滤,得到高纯偏钒酸铵晶体;上清液可部分返回步骤3)溶解工序循环使用。
[0068] 8)焙烧:所述的高纯偏钒酸铵535°C焙烧,得到纯度99.95%的高纯五氧化二钒。
[0069] 实施例4:
[0070] 本发明采用下述工艺步骤:
[0071 ] 1)离子交换剂预处理:选用螯合型阳离子交换纤维作为离子交换剂活化后装入离子交换柱,离子交换剂装柱高度为离子交换柱高度的3/4,然后将浓度为3mol/L的氨水溶液以5mL/(min*g)流速通过离子交换柱,将离子交换剂由Na+型转为NH 4+型,再用去离子水洗至中性,待用;
[0072] 2)将步骤1得到的3个装有离子交换树脂或纤维的离子交换柱串联组成离子交换系统;
[0073] 3)溶解:所述的多钒酸铵为起始原料,加入至去离子水,投料量按多钒酸铵完全溶解后溶液含钒元素30g/L加入,通入高纯氨气调整溶液pH值至8,加热至完全溶解,得到多钒酸铵溶液;
[0074] 4)初步絮凝除杂:向多钒酸铵溶液中加入复合絮凝除杂剂,搅拌均匀后,92°C保温过滤得到初步净化液;
[0075] 复合絮凝除杂剂组成如下:絮凝剂为硫酸铝铵,按絮凝剂中铝元素物质的量••溶液中硅元素物质的量=1.3:1加入;除铬剂为氯化钡与氢氧化钡质量比1:1的混合物,按除络剂中络元素物质的量:溶液中钡元素物质的量=1.4:1加入;助滤剂为娃藻土与蒙脱土质量比1:1混合物,按溶液总质量的12%加入。
[0076] 5)离子交换深度净化:初步净化液保温,以流速为10mL/ (min.g)通过离子交换系统,得到深度净化液;
[0077] 6)解吸再生:当1号离子交换柱吸附饱和后,将其与2、3号离子交换柱断开,2号作为第一个离子交换柱进行吸附;将1号离子交换柱进行解吸再生,解吸再生后重新用于离子交换系统中,顺序排在3号离子交换柱之后;
[0078] 用2.5mol/L的盐酸洗脱溶液,以1.5mL/ (min.g)流速通入1号离子交换柱进行洗脱,洗脱液加入量为待洗脱的离子交换剂总质量的40倍,洗脱液回收,循环利用。离子交换剂用去离子水洗至中性后,用2.5mol/L的氨水溶液,以1.5mL/ (min.g)流速通入1号离子交换柱进行转型。
[0079] 7)沉钒:向所述步骤5)中深度净化液通入高纯氨气,调节溶液至pH=9,不断搅拌冷却结晶,直至溶液钒元素浓度低于2g/L,过滤,得到高纯偏钒酸铵晶体;上清液可部分返回步骤3)溶解工序循环使用。
[0080] 8)焙烧:所述的高纯偏钒酸铵540°C焙烧,得到纯度99.94%的高纯五氧化二钒。
[0081] 实施例5:
[0082] 本发明采用下述工艺步骤:
[0083] 1)离子交换剂预处理:选用D751螯合型阳离子交换树脂作为离子交换剂活化后装入离子交换柱,离子交换剂装柱高度为离子交换柱高度的3/4,然后将浓度为2.5mol/L的氨水溶液以1.5mL/(min*g)流速通过离子交换柱,将离子交换剂由Na+型转为NH4+型,再用去离子水洗至中性,待用;
[0084] 2)将步骤1得到的2个装有离子交换树脂或纤维的离子交换柱串联组成离子交换系统;
[0085] 3)溶解:所述的多钒酸铵为起始原料,加入至去离子水,投料量按多钒酸铵完全溶解后溶液含钒元素8g/L加入,通入高纯氨气调整溶液pH值至8,加热至完全溶解,得到多钒酸铵溶液;
[0086] 4)初步絮凝除杂:向多钒酸铵溶液中加入复合絮凝除杂剂,搅拌均匀后,88°C保温过滤得到初步净化液;
[0087] 复合絮凝除杂剂组成如下:絮凝剂为铝酸钠,按絮凝剂中铝元素物质的量:溶液中硅元素物质的量=1.4:1加入;除铬剂为氢氧化钡,按除铬剂中钡元素物质的量:溶液中络元素物质的量=1.3:1加入;助滤剂为碳酸|丐与娃藻土质量比1:2混合物,按溶液总质量的8%加入。
[0088] 5)离子交换深度净化:初步净化液保温,以流速为6mL/(min.g)通过离子交换系统,得到深度净化液;
[0089] 6)解吸再生:当1号离子交换柱吸附饱和后,将其与2号离子交换柱断开,2号作为第一个离子交换柱进行吸附;将1号离子交换柱进行解吸再生,解吸再生后重新用于离子交换系统中,顺序排在2号离子交换柱之后;
[0090] 用1.5mol/L的盐酸洗脱溶液,以2mL/ (min.g)流速通入1号离子交换柱进行洗脱,洗脱液加入量为待洗脱的离子交换剂总质量的30倍,洗脱液回收,循环利用。离子交换剂用去离子水洗至中性后,用1.5mol/L的氨水溶液,以3mL/(min.g)流速通入1号离子交换柱进行转型。
[0091] 7)沉钒:向所述步骤5)中深度净化液通入高纯氨气,调节溶液至pH=10,不断搅拌冷却结晶,直至溶液钒元素浓度低于2g/L,过滤,得到高纯偏钒酸铵晶体;上清液可部分返回步骤3)溶解工序循环使用。
[0092] 8)焙烧:所述的高纯偏钒酸铵520 °C焙烧,得到纯度多99.93%的高纯五氧化二钒。
[0093] 以上通过实施例对本发明进行了详细说明,但所述内容仅为本发明的较佳实施例,利用本发明所述的技术方案,或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下,设计出类似的技术方案,而达到上述技术效果的,均是落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种利用离子交换法制备高纯度钒氧化物的方法,其特征在于,包括如下步骤: 1)离子交换剂预处理:将离子交换剂活化后装入离子交换柱,然后将氨水溶液通过离子交换柱,将离子交换剂由Na+型转为NH4+型,再用去离子水洗至中性,待用; 2)将步骤1)得到的2〜4个装有离子交换剂的离子交换柱串联组成离子交换系统; 3)溶解:用多钒酸铵为起始原料,加入去离子水,通入高纯氨气调整溶液pH值至7〜8,加热至完全溶解,得到多钒酸铵溶液; 4)初步絮凝除杂:向多钒酸铵溶液中加入复合絮凝除杂剂,保持反应温度多80°C,搅拌均匀后,保温过滤得到初步净化液; 5)离子交换深度净化:所述初步净化液,保温通过离子交换系统,得到深度净化液; 6)解吸再生:当某个离子交换柱吸附饱和后,将其与其它离子交换柱断开,原来离子交换柱向前依次排序;将断开的吸附饱和的离子交换柱进行解吸再生,解吸再生后重新用于尚子交换系统中; 7)沉钒:向所述步骤5)中深度净化液通入高纯氨气,调节溶液至pH=9〜10,不断搅拌冷却结晶,直至溶液钒元素浓度低于2g/L,过滤,得到高纯偏钒酸铵晶体;上清液可部分返回步骤3)溶解工序循环使用; 8)焙烧:所述的高纯偏钒酸铵晶体500-550°C焙烧,得到纯度多99.9%的高纯五氧化二•凡; 所述离子交换剂是指阳离子交换树脂或阳离子交换纤维中的一种或几种,所述阳离子交换树脂为螯合型阳离子交换树脂,所述阳离子交换纤维为螯合型丙烯接枝苯乙烯离子交换纤维; 所述步骤4)中复合絮凝除杂剂包括以下组合: 1)絮凝剂:该絮凝剂为铝酸钠、聚合硫酸铝、聚合氯化铝、硫酸铝铵中的一种或几种,添加量为絮凝剂中招元素物质的量:溶液中娃元素物质的量=1:1〜1.5:1 ; 2)除铬剂:该除铬剂为氯化钡、氢氧化钡中的一种或几种,添加量为除铬剂中钡元素物质的量:溶液中络元素物质的量=1:1〜1.5:1 ; 3)助滤剂:该助滤剂为碳酸钙、硅藻土、高岭土、蒙脱土中的一种或几种,添加量为溶液总质量的5%-15%。
2.根据权利要求1所述的一种利用离子交换法制备高纯度钒氧化物的方法,其特征在于,所述步骤1)中的氨水溶液浓度为1〜4mol/L,所述氨水溶液以0.5〜5mL/(min*g)流速通过离子交换柱。
3.根据权利要求1或2任意一项所述的一种利用离子交换法制备高纯度钒氧化物的方法,其特征在于,所述步骤3)、步骤7)中高纯氨气为氨含量多99.99%,铁含量< lmg/kg。
4.根据权利要求1或2任意一项所述的一种利用离子交换法制备高纯度钒氧化物的方法,其特征在于,所述步骤3)中多钒酸铵为钒渣或石煤提钒工艺中酸性铵盐沉钒的中间产物,其干基折V205含量为88%〜90% ;投料量按多钒酸铵完全溶解后溶液含钒元素5g/L〜30g/L加入。
5.根据权利要求1或2任意一项所述的一种利用离子交换法制备高纯度钒氧化物的方法,其特征在于,所述步骤5)中初步净化液依次通入各个串联的离子交换柱时,其流速为1 〜10mT J (min.g)。
6.根据权利要求1或2任意一项所述的一种利用离子交换法制备高纯度钒氧化物的方法,其特征在于,所述步骤6)所述解吸再生的具体操作过程为:用1〜3mol/L的盐酸洗脱溶液,以0.5〜5mL/(min.g)流速通入已吸附饱和的离子交换柱进行洗脱,洗脱液加入量为待洗脱的离子交换剂总质量的10-50倍,洗脱液回收,循环利用;离子交换剂用去离子水洗至中性后,用1〜3mol/L的氨水溶液,以0.5〜5mL/ (min.g)流速通入已吸附饱和的离子交换柱进行转型。
7.根据权利要求1或2任意一项所述的一种利用离子交换法制备高纯度钒氧化物的方法,其特征在于,所述离子交换剂为D511螯合型阳离子交换树脂,D751螯合型阳离子交换树脂中的任意一种。
8.根据权利要求1或2任意一项所述的一种利用离子交换法制备高纯度钒氧化物的方法,其特征在于,所述离子交换剂装柱高度为离子交换柱高度的1/4〜3/4。
CN201410656447.4A 2014-11-18 2014-11-18 一种离子交换法制备高纯度钒氧化物的方法 Active CN104386747B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410656447.4A CN104386747B (zh) 2014-11-18 2014-11-18 一种离子交换法制备高纯度钒氧化物的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410656447.4A CN104386747B (zh) 2014-11-18 2014-11-18 一种离子交换法制备高纯度钒氧化物的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104386747A CN104386747A (zh) 2015-03-04
CN104386747B true CN104386747B (zh) 2016-03-30

Family

ID=52604729

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410656447.4A Active CN104386747B (zh) 2014-11-18 2014-11-18 一种离子交换法制备高纯度钒氧化物的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104386747B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105800689A (zh) * 2016-03-02 2016-07-27 河北钢铁股份有限公司承德分公司 一种超纯五氧化二钒的制备方法
CN106430307B (zh) * 2016-08-30 2018-04-20 攀枝花学院 一种高纯五氧化二钒制备方法
CN106785101A (zh) * 2016-12-12 2017-05-31 东莞市佳乾新材料科技有限公司 一种基于高纯度五氧化二钒的固态电池及其制备方法
CN109879267B (zh) * 2019-03-14 2021-01-26 中山大学 一种纳米多孔碳材料的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101402470A (zh) * 2008-11-18 2009-04-08 攀钢集团研究院有限公司 一种利用离子交换实现废水循环的氧化钒的生产方法
CN101798113A (zh) * 2010-02-26 2010-08-11 中钢矿业开发有限公司 一种从低品位石煤钒矿提取五氧化二钒选冶方法
CN102430266A (zh) * 2010-09-29 2012-05-02 攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司 一种含钒溶液的纯化方法及偏钒酸铵和氧化钒的制备方法
CN103663557A (zh) * 2014-01-07 2014-03-26 湖南有色金属研究院 一种粗钒制备高纯五氧化二钒的方法
CN103787414A (zh) * 2014-01-26 2014-05-14 贵州义信矿业有限公司 焙烧法钒溶液制取高纯五氧化二钒的方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8815185B1 (en) * 2013-03-04 2014-08-26 Chevron U.S.A. Inc. Recovery of vanadium from petroleum coke slurry containing solubilized base metals

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101402470A (zh) * 2008-11-18 2009-04-08 攀钢集团研究院有限公司 一种利用离子交换实现废水循环的氧化钒的生产方法
CN101798113A (zh) * 2010-02-26 2010-08-11 中钢矿业开发有限公司 一种从低品位石煤钒矿提取五氧化二钒选冶方法
CN102430266A (zh) * 2010-09-29 2012-05-02 攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司 一种含钒溶液的纯化方法及偏钒酸铵和氧化钒的制备方法
CN103663557A (zh) * 2014-01-07 2014-03-26 湖南有色金属研究院 一种粗钒制备高纯五氧化二钒的方法
CN103787414A (zh) * 2014-01-26 2014-05-14 贵州义信矿业有限公司 焙烧法钒溶液制取高纯五氧化二钒的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104386747A (zh) 2015-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102212697B (zh) 钨渣处理方法
CN104386747B (zh) 一种离子交换法制备高纯度钒氧化物的方法
CN102531002B (zh) 一种纯化碳酸锂的方法
CN100560757C (zh) 一种石煤湿法提钒工艺
CN101538652B (zh) 含钒铬废料中钒铬分离回收的方法
CN102899485B (zh) 树脂矿浆法从含钪物料中提取钪的方法
CN104152687B (zh) 从黑色页岩中提取铝、钒、钼、镍元素无三废排放的生产工艺
CN102676853A (zh) 物料联动循环利用的稀土分离方法
CN102828025B (zh) 从石煤钒矿中提取v2o5的方法
CN103667710A (zh) 高钙钒渣清洁生产五氧化二钒工艺
CN103205570B (zh) 石煤钒矿和软锰矿联合制取五氧化二钒副产硫酸锰的方法
CN103290224B (zh) 钨渣中有价金属的回收工艺
CN101265524A (zh) 一种从石煤中提取v2o5的方法
CN102070198A (zh) 铁屑还原浸出软锰矿制备高纯硫酸锰和高纯碳酸锰的方法
CN103173615B (zh) 高温合金废料回收工艺中金属铼富集的方法
CN104745823A (zh) 一种从废旧锂离子电池中回收锂的方法
CN104831075A (zh) 一种废钒钼系scr催化剂的钒、钼分离和提纯方法
CN106611841B (zh) 一种利用镍钴渣料制备镍钴锰三元材料前驱体的方法
CN105800689A (zh) 一种超纯五氧化二钒的制备方法
CN105036159A (zh) 一种高锂盐湖卤水制备碳酸锂的方法
CN101386909A (zh) 从磷石膏中提取稀土的方法
CN105039746A (zh) 一种从石煤钒矿中直接提取高纯五氧化二钒的方法
CN101838065A (zh) 电解锰生产末端废水中六价铬的回收方法
CN104609683A (zh) 一种铬鞣污泥中重金属铬的再生方法
CN104129816A (zh) 一种钛白浓缩酸除铁的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
C06 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C10 Entry into substantive examination
GR01 Patent grant
C14 Grant of patent or utility model
CP03 Change of name, title or address

Address after: 067102 A block 520, Luanhe town finance square, Shuangluan District, Chengde, Hebei

Patentee after: River steel Limited by Share Ltd Chengde branch

Address before: 067102 Luanhe town finance square, Shuangluan District, Chengde, Hebei, Hebei iron and steel Limited by Share Ltd Chengde branch

Patentee before: Chengde Branch Co., Ltd. of Hebei Iron & Steel Group

CP03 Change of name, title or address