CN104609472A - 一种用四氯化钛精制除钒泥浆生产五氧化二钒的方法 - Google Patents

一种用四氯化钛精制除钒泥浆生产五氧化二钒的方法 Download PDF

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Abstract

一种用四氯化钛精制除钒泥浆生产五氧化二钒的方法，四氯化钛精制除钒后得到的含钒泥浆采用浸取液浸取，用碳酸钠、碳酸氢钠或氢氧化钠调节pH值，过滤，得到除去杂质铁的浸取液；在除去杂质铁的浸取液中加入铵盐，过滤，得到除去杂质铝的含钒母液；然后向除去杂质铝的含钒母液加入氧化剂，过滤得到钒溶液；用钒溶液生产多钒酸铵和偏钒酸铵，熔化，得到五氧化二钒。优点是：工艺流程短，能够有效处理四氯化钛精制除钒泥浆，能耗低，钒回收利用率高，解决了四氯化钛精制除钒泥浆对环境污染问题。

Description

一种用四氯化钛精制除钒泥浆生产五氧化二钒的方法
技术领域
本发明属于湿法冶金领域，特别涉及一种用四氯化钛精制除钒泥浆生产五氧化二钒的方法。
背景技术
五氧化二钒是钒氧化物中最常用的钒化工制品，广泛用于冶金、电子、化工等行业领域。五氧化二钒是生产钒、钒铁和其它钒合金的中间产品，也是制造钒催化剂的原料，粉状五氧化二钒还可以制备钒电池等电子产品。目前，五氧化二钒主要生产方法是利用钒钛磁铁矿、石煤作为原(矿)料，通过焙烧-沉钒法、萃取-沉钒法来生产，但由于原料来源原因，生产成本高。
高钛渣氯化制取四氯化钛液体中含有钒、硅等杂质，影响产品质量，因此必须通过矿物油等还原剂进行精制、提纯除去四氯化钛中钒、硅等有害杂质，四氯化钛在精制过程中产生大量氯化钛精制除钒泥浆，含钒量(以V2O5计)在8％～14％之间。据报道，国内目前仅少数企业通过直接氧化焙烧、石灰中和-氧化焙烧等简单方法处理回收四氯化钛精制除钒泥浆中钒。四氯化钛精制除钒泥浆直接入窑氧化焙烧-浸出法处理，该法工艺落后，现场产生大量TiCl4气体，不仅环境污染严重，而且严重危害员工身心健康。石灰中和-氧化焙烧处理，精制除钒泥浆先通过添加石灰预处理形成石灰滤饼，然后入窑氧化焙烧处理，该法由于形成不溶于水钒酸钙，钒回收率较低，不能充分回收有价元素钒。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用四氯化钛精制除钒泥浆生产五氧化二钒的方法，该方法工艺流程短，可有效处理四氯化钛精制除钒泥浆，能耗低，钒回收利用率高，解决了四氯化钛精制除钒泥浆对环境污染问题。
本发明的技术解决方案是：
一种用四氯化钛精制除钒泥浆生产五氧化二钒的方法，其具体步骤如下：
(1)四氯化钛精制除钒后得到的含钒泥浆采用浸取液在50℃～90℃下浆化浸取30min～120min，所述浸取液为水、盐酸或硫酸，其中浸取液与含钒泥浆的质量比为4:1～8:1；用碳酸钠、碳酸氢钠或氢氧化钠调节pH值2.5～3.3，过滤，得到除去杂质铁的浸取液；在除去杂质铁的浸取液中加入铵盐，所述除去杂质铁的浸取液中Al3+与铵盐中NH4 +的摩尔比为1:4～1:8，过滤，得到除去杂质铝的含钒母液；然后向除去杂质铝的含钒母液加入氧化剂使含钒母液中四价钒VO2+氧化为五价钒VO3 -，氧化剂加入量为理论反应量1.5倍～3.5倍，所述氧化剂为双氧水或氯酸钠，过滤得到钒溶液；
(2)将步骤(1)制得的钒溶液加入铵盐，加入硫酸调节pH值至0.6～2.0，沉淀，得到多钒酸铵，沉淀多钒酸铵时，所述钒溶液中V5+与铵盐中NH4 +的质量比为1:0.3～1:1.0；或取步骤(1)制得的钒溶液，用碳酸钠或氢氧化钠调节pH值至8～9，加入铵盐，沉淀，得到偏钒酸铵，沉淀偏钒酸铵时，所述钒溶液中V5+与铵盐中NH4 +质量比为1:1～1:2；将多钒酸铵或偏钒酸铵在800℃～1000℃下熔化，得到五氧化二钒。
步骤(1)和步骤(2)所述铵盐为硫酸铵、氯化铵中的至少一种。
所述浸取液为水或盐酸时，步骤(1)所述铵盐为硫酸铵。
本发明的有益效果是：
工艺流程短，能耗低，充分利用TiCl4水解形成盐酸的特点，由于四氯化钛精制除钒后得到的含钒泥浆中含有残留的四氯化钛，使用水浸取，产生大量盐酸，减少酸消耗；通过钠盐调整浸取液pH值，使浸取液中三价铁杂质形成沉淀除去，而四价钒(VO2+)仍以离子形式存在，然后通过加入铵盐使浸取液中铝以铝铵复式盐形式析出，最后加入氧化剂使含钒母液中四价钒(VO2+)氧化为五价钒(VO3 -)，并且提取液中少量二价铁同时被氧化为三价铁，并形成氢氧化铁沉淀，从而得到合格的钒溶液，特别是通过加入铵盐除去浸取液中铝，溶液中过量的铵盐能在下道工序中沉淀多钒酸铵或偏钒酸铵，节省沉钒所需硫酸铵、或氯化铵用量；通过湿法浸出处理，钒回收率高，可以达到90％以上，能有效避免四氯化钛焙烧挥发，环境友好，便于员工操作，解决了除钒泥浆对环境的污染。
具体实施方式
实施例1
(1)四氯化钛精制除钒后得到的含钒泥浆(折V2O58.5％)采用水在50℃浆化浸取30min；其中水与四氯化钛精制除钒泥浆的质量比为4:1；用碳酸钠调节pH值2.5，过滤，得到除去杂质铁的浸取液；在除去杂质铁的浸取液中加入硫酸铵，所述除去杂质铁的浸取液中Al3+与硫酸铵中NH4 +的摩尔比为1:4，过滤，得到除去杂质铝的含钒母液；然后向除去杂质铝的含钒母液加入双氧水使含钒母液中四价钒VO2+氧化为五价钒VO3 -，双氧水加入量为理论反应量1.5倍，过滤得到合格钒溶液(含V5+：11.6g/L、Fe3+：0.01g/L、Al3+：0.008g/L)；
(2)将步骤(1)制得的钒溶液加入硫酸铵，所述钒溶液中V5+与硫酸铵中NH4 +的质量比为1:0.3，加入硫酸调节pH值至0.6，沉淀，得到多钒酸铵；将多钒酸铵在800℃下熔化3h，得到纯度98.7％片状五氧化二钒，钒回收率91.5％。
实施例2
(1)四氯化钛精制除钒后得到的含钒泥浆(折V2O513.5％)采用盐酸在70℃下浆化浸取60min，其中盐酸与含钒泥浆的质量比为8:1；用碳酸氢钠调节pH值3.3，过滤，得到除去杂质铁的浸取液；在除去杂质铁的浸取液中加入硫酸铵，所述除去杂质铁的浸取液中Al3+与硫酸铵中NH4 +的摩尔比为1:8，过滤，得到除去杂质铝的含钒母液；然后向除去杂质铝的含钒母液加入氯酸钠使含钒母液中四价钒VO2+氧化为五价钒VO3 -，氯酸钠加入量为理论反应量3.5倍，所述氧化剂为氯酸钠，过滤得到钒溶液(含V5+：8.95g/L、Fe3+：0.005g/L、Al3+：0.006g/L)；
(2)将步骤(1)制得的钒溶液加入氯化铵，所述钒溶液中V5+与氯化铵中NH4 +的质量比为1:1.0，加入硫酸调节pH值至2.0，沉淀，得到多钒酸铵；将多钒酸铵在1000℃下熔化2.5h得到纯度99.1％片状五氧化二钒，钒回收率92.6％。
实施例3
(1)四氯化钛精制除钒后得到的含钒泥浆(折V2O512.9％)采用硫酸在70℃下浆化浸取60min，其中硫酸与含钒泥浆的质量比为6:1；用氢氧化钠调节pH值3，过滤，得到除去杂质铁的浸取液；在除去杂质铁的浸取液中加入氯化铵，所述除去杂质铁的浸取液中Al3+与氯化铵中NH4 +的摩尔比为1:6，过滤，得到除去杂质铝的含钒母液；然后向除去杂质铝的含钒母液加入双氧水使含钒母液中四价钒VO2+氧化为五价钒VO3 -，双氧水加入量为理论反应量2.5倍，过滤得到钒溶液(含V5+：11.4g/L、Fe3+：0.009g/L、Al3+：0.009g/L)；
(2)将步骤(1)制得的钒溶液加入硫酸铵，加入硫酸调节pH值至1.6，沉淀，得到多钒酸铵，沉淀多钒酸铵时，所述钒溶液中V5+与硫酸铵中NH4 +的质量比为1:0.5；将多钒酸铵在900℃下熔化2.5h，得到纯度99.3％片状五氧化二钒，钒回收率92.0％。
实施例4
(1)四氯化钛精制除钒后得到的含钒泥浆(折V2O58.5％)采用水按照水与四氯化钛精制除钒泥浆的质量比4:1在50℃浆化浸取30min；用碳酸钠调节pH值2.5，过滤，得到除去杂质铁的浸取液；在除去杂质铁的浸取液中加入硫酸铵，所述除去杂质铁的浸取液中Al3+与硫酸铵中NH4 +的摩尔比为1:4，过滤，得到除去杂质铝的含钒母液；然后向除去杂质铝的含钒母液加入双氧水使含钒母液中四价钒VO2+氧化为五价钒VO3 -，双氧水加入量为理论反应量1.5倍，过滤得到合格钒溶液(含V5+：11.6g/L、Fe3+：0.008g/L、Al3+：0.008g/L)；
(2)取步骤(1)制得的钒溶液，用碳酸钠调节pH值至8，加入氯化铵，，所述钒溶液中V5+与氯化铵中NH4 +质量比为1:1沉淀，得到偏钒酸铵；将偏钒酸铵在800℃下熔化3h，得到纯度98.7％片状五氧化二钒，钒回收率91.3％。
实施例5
(1)四氯化钛精制除钒后得到的含钒泥浆(折V2O513.5％)采用盐酸在70℃下浆化浸取60min，其中盐酸与含钒泥浆的质量比为8:1；用碳酸氢钠调节pH值3.3，过滤，得到除去杂质铁的浸取液；在除去杂质铁的浸取液中加入硫酸铵，所述除去杂质铁的浸取液中Al3+与硫酸铵中NH4 +的摩尔比为1:8，过滤，得到除去杂质铝的含钒母液；然后向除去杂质铝的含钒母液加入氯酸钠使含钒母液中四价钒VO2+氧化为五价钒VO3 -，氯酸钠加入量为理论反应量3.5倍，所述氧化剂为氯酸钠，过滤得到钒溶液(含V5+：8.96g/L、Fe3+：0.006g/L、Al3+：0.005g/L)；
(2)取步骤(1)制得的钒溶液，用碳酸钠或氢氧化钠调节pH值至9，加入硫酸铵，所述钒溶液中V5+与硫酸铵中NH4 +质量比为1:2，沉淀，得到偏钒酸铵；将偏钒酸铵在1000℃下熔化2.5h得到纯度99.1％片状五氧化二钒，钒回收率92.4％。
实施例6
(1)四氯化钛精制除钒后得到的含钒泥浆(折V2O512.9％)采用硫酸在70℃下浆化浸取60min，其中硫酸与含钒泥浆的质量比为6:1；用氢氧化钠调节pH值3，过滤，得到除去杂质铁的浸取液；在除去杂质铁的浸取液中加入氯化铵，所述除去杂质铁的浸取液中Al3+与氯化铵中NH4 +的摩尔比为1:6，过滤，得到除去杂质铝的含钒母液；然后向除去杂质铝的含钒母液加入双氧水使含钒母液中四价钒VO2+氧化为五价钒VO3 -，双氧水加入量为理论反应量2.5倍，过滤得到钒溶液(含V5+：11.2g/L、Fe3+：0.005g/L、Al3+：0.006g/L)；
(2)取步骤(1)制得的钒溶液，用氢氧化钠调节pH值至8.5，加入氯化铵，沉淀，得到偏钒酸铵，沉淀偏钒酸铵时，所述钒溶液中V5+与氯化铵中NH4 +质量比为1:1.5；偏钒酸铵在900℃下熔化2.5h，得到纯度99.4％片状五氧化二钒，钒回收率92.1％。

Claims (3)

1.一种用四氯化钛精制除钒泥浆生产五氧化二钒的方法，其特征是：
具体步骤如下：
(1)四氯化钛精制除钒后得到的含钒泥浆采用浸取液在50℃～90℃下浆化浸取30min～120min，所述浸取液为水、盐酸或硫酸，其中浸取液与含钒泥浆的质量比为4:1～8:1；用碳酸钠、碳酸氢钠或氢氧化钠调节pH值2.5～3.3，过滤，得到除去杂质铁的浸取液；在除去杂质铁的浸取液中加入铵盐，所述除去杂质铁的浸取液中Al3+与铵盐中NH4 +的摩尔比为1:4～1:8，过滤，得到除去杂质铝的含钒母液；然后向除去杂质铝的含钒母液加入氧化剂使含钒母液中四价钒VO2+氧化为五价钒VO3 -，氧化剂加入量为理论反应量1.5倍～3.5倍，所述氧化剂为双氧水或氯酸钠，过滤得到钒溶液；
(2)将步骤(1)制得的钒溶液加入铵盐，加入硫酸调节pH值至0.6～2.0，沉淀，得到多钒酸铵，沉淀多钒酸铵时，所述钒溶液中V5+与铵盐中NH4 +的质量比为1:0.3～1:1.0；
或取步骤(1)制得的钒溶液，用碳酸钠或氢氧化钠调节pH值至8～9，加入铵盐，沉淀，得到偏钒酸铵，沉淀偏钒酸铵时，所述钒溶液中V5+与铵盐中NH4 +质量比为1:1～1:2；
将多钒酸铵或偏钒酸铵在800℃～1000℃下熔化，得到五氧化二钒。
2.根据权利要求1所述的用四氯化钛精制除钒泥浆生产五氧化二钒的方法，其特征是：步骤(1)和步骤(2)所述铵盐为硫酸铵、氯化铵中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的用四氯化钛精制除钒泥浆生产五氧化二钒的方法，其特征是：所述浸取液为水或盐酸时，步骤(1)所述铵盐为硫酸铵。
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