CN106011471A - 一种酸浸钒液提钒的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种酸浸钒液提钒的方法，先采用CN104831069A公开的技术方案对酸浸钒液进行除杂，然后利用硫酸对除杂后的酸浸钒液进行无氨沉钒，得到多钒酸沉淀，将多钒酸沉淀进行脱水、烘干，得到粉状V2O5。本发明针对钒渣钙化焙烧‑稀酸浸出得到的酸浸钒液，在经过单一除杂剂除去Ca、Mg、Al、Si后，采用一种无铵沉钒方法，得到多钒酸沉淀，在过滤后，无需煅烧，通过简单干燥即可得到品位大于98％的粉状V2O5。除杂过程的钒损在0.3％以下，提钒工艺简单，不引入铵盐，免除后续的煅烧脱氨工序，沉钒过程不粘壁，沉钒率可达99％。

Description

一种酸浸钒液提钒的方法
技术领域
本发明的实施方式涉及氧化钒提取领域，更具体地，本发明的实施方式涉及一种酸浸钒液提钒的方法。
背景技术
钒渣作为主要的提钒原料，目前工业化的工艺主要有钠化焙烧-水浸提钒与钙化焙烧-酸浸提钒两种。钠化焙烧采用的添加剂为NaCl、Na2SO4、Na2CO3和NaNO3中的一种或几种的组合，在焙烧过程中产生HCl、Cl2、SO2等有害气体；该工艺对原料中的CaO含量要求严格，对沉钒液中以P为主的杂质含量要求严苛；沉钒废水和提钒尾渣中的Na含量高，后续废水处理和尾渣综合利用困难。钙化焙烧是攀钢为了解决钠化提钒的突出问题，自主开发的氧化钒生产工艺，该工艺主要包括钒渣钙化焙烧、酸浸、铵盐沉钒等工序。提钒废水在用石灰乳中和处理后返回系统循环利用，实现废水零排放。提钒尾渣由于不含Na、K，在脱S后可直接返高炉，实现资源二次利用。
钙化提钒工艺对于酸浸钒液中的P含量要求较为宽松，同时钒液本身的P含量较低。酸浸钒液在沉钒前虽无需除杂，然在酸性铵盐沉钒过程中存在着粘壁严重的问题，在工业生产中，每隔一段时间就必须对沉钒罐进行人工清壁处理，大大影响了生产效率。
CN 103803649A介绍了一种用酸性钒液沉钒的方法，钒液中钒含量为5.0～50.0g/L，杂质P含量为0.02～1.90g/L，一次性地将酸性钒液pH值调节到0.5～2.5，然后置于密闭的水热反应釜内；将所述酸性钒液升温至100～180℃，以进行沉钒反应；对沉淀物进行煅烧，制得五氧化二钒。该方法可以实现无铵沉钒，但由于反应在密闭反应釜中进行，需高压环境，条件较为苛刻，工业化生产难以实现。
CN104357660 A介绍了一种清洁生产五氧化二钒的方法，属于氧化钒生产领域。步骤包括：原料预处理、焙烧、稀酸浸出、钒液净化、沉钒、热解和沉钒余液中回收Mn等步骤，实现沉钒余液零排放，所得提钒尾渣中不含Na、K，可返回高炉或直接还原，实现资源综合回收利用。该发明钒的总回收率高于工业现行钠化提钒工艺，产品中V2O5含量大于98％，然钒液净化过程采用了氟盐，这对于环境有一定的影响。
专利CN103667710 B公开了一种高钙钒渣清洁生产五氧化二钒的工艺。该工艺包括a、原料处理步骤：将高钙钒渣混合钙盐制粒；b、焙烧；c、控制pH恒定的稀硫酸浸取；d、采用本发明除磷剂除P、Si杂质，加入(NH4)2CO3去除Ca、Mg杂质；e、沉钒；f、煅烧制得粉末状V2O5。该工艺可以高效提取高钙钒渣中钒，得到纯度大于98％的V2O5产品，沉钒废水和提钒尾渣中不含钠，提高了资源综合利用率。但沉钒前需对酸浸钒液两步除杂，即(NH4)2CO3除Ca、Mg，由SiO2、TiO2、CaO、MgO、Al2O3高温合成的玻璃相除Si、P，除磷剂合成工艺与除杂过程较为复杂。
迄今为止，对于钙化提钒工艺，未见既能解决酸浸钒液中杂质Ca、Mg、Al、Si的一次性去除问题，同时避免沉钒过程粘壁，不经煅烧脱氨就得到品位大于98％的V2O5产品的相关研究报道。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种酸浸钒液提钒的方法，以期望既可以解决酸浸钒液中杂质Ca、Mg、Al、Si的一次性去除问题，同时避免沉钒过程粘壁，且能够不经煅烧脱氨就得到品位大于98％的V2O5产品。
为解决上述的技术问题，本发明的一种实施方式采用以下技术方案：
一种酸浸钒液提钒的方法，它包括以下步骤：
A、除杂：采用CN104831069A公开的技术方案对酸浸钒液进行除杂，除去酸浸钒液中的Ca、Mg、Al、Si杂质；
B、无氨沉钒：将除杂后的酸浸钒液温度控制在室温～60℃，在搅拌速度为100～300r/min的条件下加入硫酸使除杂后的酸浸钒液pH值为0.2～1.0，保温0.5～10min，待晶粒析出；接着补加酸浸钒液使上述有晶粒析出的酸浸钒液的pH值上升至1.8～2.5，在搅拌速度为100～500r/min、温度为90℃～沸腾状态的条件下，保温并搅拌45～120min，得到多钒酸沉淀；
C、将所述多钒酸沉淀进行脱水、烘干，得到粉状V2O5。
根据权利要求1所述的酸浸钒液提钒的方法，其特征在于除杂前所述酸浸钒液的pH值为1.0～5.0，钒含量为10.0～50.0g/L，杂质P含量为0.01～0.74g/L。
上述酸浸钒液提钒的方法中，所述采用CN104831069A公开的技术方案对酸浸钒液进行除杂的具体操作步骤是：在pH值为5以下的条件下，以含羧酸基、磺酸基和聚氧乙烯基侧链的聚羧酸系聚合物为除杂剂，将酸浸钒液与除杂剂在温度为20～100℃条件下接触15～60min后共沉淀1～6h，然后过滤，得到除杂后的酸浸钒液；所述聚羧酸系聚合物中，羧酸基、磺酸基和聚氧乙烯基侧链的摩尔比为1：0.25～0.4：0.4～1，聚氧乙烯基侧链的聚合度为9～45；若所述除杂剂为聚羧酸系聚合物的水溶液，所述聚羧酸系聚合物的含量20～40wt.％；相对于1g以二氧化硅计的所述酸浸钒液中含有的硅元素，所述除杂剂的用量为0.2～4g。
在上述酸浸钒液提钒的方法的步骤B中，可以将补加酸浸钒液与将有晶粒析出的酸浸钒液升温至90℃～沸腾状态的过程同时进行。
在上述酸浸钒液提钒的方法的步骤B中，也可以先补加酸浸钒液，再将整个酸浸钒液体系升温至90℃～沸腾状态。
在上述酸浸钒液提钒的方法的步骤C中，烘干温度为80～300℃，烘干时间为6～48h。
上述酸浸钒液提钒的方法得到的粉状V2O5达到YB/T 5304-2011中的98级。
在酸性钒液中，杂质Ca、Mg、Al、Si均以阳离子的形式存在，经过试验与理论论证采用CN104831069A公开的“一种含钒硅溶液的除硅方法和应用”专利技术能够取得很好的去除效果。本发明除杂过程所得除杂渣不含有毒有害成分，可用于铺路、冶炼耐火砖等，沉钒废水可沿用石灰乳中和处理后返回系统循环利用，实现废水零排放。
本发明所提及的一种无铵沉钒方法，与传统的水解沉钒过程不同，可以消除沉钒过程中Mn的影响，避免获得的五氧化二钒因Mn含量超标而影响产品质量。
本发明针对钒渣钙化焙烧-稀酸浸出得到的酸浸钒液，在经过单一除杂剂除去Ca、Mg、Al、Si后，采用一种无铵沉钒方法，得到多钒酸沉淀，在过滤后，无需煅烧，通过简单干燥即可得到品位大于98％的粉状V2O5。除杂过程的钒损在0.3％以下，水解沉钒率大于99％。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：(1)仅需添加单一的除杂剂，用量少，钒损小，且不引入其它杂质；(2)提钒工艺简单，不引入铵盐，免除后续的煅烧脱氨工序；(3)沉钒过程不粘壁，沉钒率可达99％；(4)除杂渣渣量小，易于后续处理或资源化利用。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
酸浸钒液100ml，其中c(V)＝10.15g/L，c(P)＝0.69g/L，pH＝4.89。
首先，采用CN104831069A公开的技术方案对酸浸钒液进行除杂，除去酸浸钒液中的Ca、Mg、Al、Si杂质，其具体操作方法是：取5ml除杂剂(购自泰兴市大愚建筑材料科技发展有限公司的DY598型聚羧酸系减水剂的水剂，含量为40wt.％，密度为1.05g/mL)，与100ml酸浸钒液一起加入恒温水浴锅，室温下搅拌60min，搅拌速度为300r/min。搅拌结束后静置2h，过滤，用少许自来水洗涤滤渣2次，得到除杂后的酸浸钒液，其中c(Ca)＝0.05g/L、c(Mg)＝0.008g/L、c(Al)＝0.002g/L、c(Si)＝0.011g/L，钒损为0.21％，说明本步骤能够有效去除Ca、Mg、Al、Si杂质，且钒损低。
然后进行无氨沉钒，具体操作方法是：将除杂后的酸浸钒液于恒温水浴锅中加热至温度为60℃，在搅拌速度为100r/min的条件下加入硫酸使除杂后的酸浸钒液pH值为0.3，保温10min，待晶粒析出；接着补加酸浸钒液使上述有晶粒析出的酸浸钒液的pH值上升至1.9，升温至沸腾，在搅拌速度为100r/min、沸腾状态的条件下，保温120min，得到多钒酸沉淀，沉钒率99.08％。
最后，过滤，将沉淀于100℃下烘干48h，得到98级粉状V2O5(YB/T5304-2011)。
实施例2
酸浸钒液500ml，其中c(V)＝30.45g/L，c(P)＝0.02g/L，pH＝3.52。
首先，采用CN104831069A公开的技术方案对酸浸钒液进行除杂，除去酸浸钒液中的Ca、Mg、Al、Si杂质，其具体操作方法是：取3.8ml除杂剂(购自苏州市兴邦化学建材有限公司的SM-1型聚羧酸系减水剂的水剂，含量为30wt.％，密度为1.02g/mL)，与500ml酸浸钒液一起加入恒温水浴锅，40℃下搅拌30min，搅拌速度为500r/min。搅拌结束后静置6h，过滤，用少许自来水洗涤滤渣2次，得到除杂后的酸浸钒液，其中c(Ca)＝0.039g/L、c(Mg)＝0.007g/L、c(Al)＝0.005g/L、c(Si)＝0.013g/L，钒损为0.15％。
然后进行无氨沉钒，具体操作方法是：将除杂后的酸浸钒液于恒温水浴锅中加热至温度为50℃，在搅拌速度为200r/min的条件下加入硫酸使除杂后的酸浸钒液pH值为0.7，保温3min，待晶粒析出；接着补加酸浸钒液使上述有晶粒析出的酸浸钒液的pH值上升至2.2，升温至沸腾，在搅拌速度为300r/min、沸腾状态的条件下，保温90min，得到多钒酸沉淀，沉钒率99.37％。
最后，过滤，将沉淀于200℃下烘干24h，得到98级粉状V2O5(YB/T5304-2011)。
实施例3
酸浸钒液2000ml，其中c(V)＝49.65g/L，c(P)＝0.30g/L，pH＝2.68。
首先，采用CN104831069A公开的技术方案对酸浸钒液进行除杂，除去酸浸钒液中的Ca、Mg、Al、Si杂质，其具体操作方法是：取18.8ml除杂剂(购自襄阳国宏精细化工有限公司生产的GH-1型聚羧酸系减水剂的水剂，含量为20wt.％，密度为1g/mL)，与2000ml酸浸钒液一起加入恒温水浴锅，90℃下搅拌15min，搅拌速度为150r/min。搅拌结束后静置1h，过滤，用少许自来水洗涤滤渣2次，得到除杂后的酸浸钒液，其中c(Ca)＝0.015g/L、c(Mg)＝0.017g/L、c(Al)＝0.003g/L、c(Si)＝0.016g/L，钒损为0.12％。
然后进行无氨沉钒，具体操作方法是：将除杂后的酸浸钒液于恒温水浴锅中，室温，在搅拌速度为300r/min的条件下加入硫酸使除杂后的酸浸钒液pH值为1.0，保温0.5min，待晶粒析出；接着补加酸浸钒液使上述有晶粒析出的酸浸钒液的pH值上升至2.5，升温至95℃，在搅拌速度为500r/min、沸腾状态的条件下，保温45min，得到多钒酸沉淀，沉钒率99.19％。
最后，过滤，将沉淀于300℃下烘干6h，得到98级粉状V2O5(YB/T5304-2011)。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (7)

1.一种酸浸钒液提钒的方法，其特征在于它包括以下步骤：
A、除杂：采用CN104831069A公开的技术方案对酸浸钒液进行除杂，除去酸浸钒液中的Ca、Mg、Al、Si杂质；
B、无氨沉钒：将除杂后的酸浸钒液温度控制在室温～60℃，在搅拌速度为100～300r/min的条件下加入硫酸使除杂后的酸浸钒液pH值为0.2～1.0，保温0.5～10min，待晶粒析出；接着补加酸浸钒液使上述有晶粒析出的酸浸钒液的pH值上升至1.8～2.5，在搅拌速度为100～500r/min、温度为90℃～沸腾状态的条件下，保温并搅拌45～120min，得到多钒酸沉淀；
C、将所述多钒酸沉淀进行脱水、烘干，得到粉状V2O5。
2.根据权利要求1所述的酸浸钒液提钒的方法，其特征在于除杂前所述酸浸钒液的pH值为1.0～5.0，钒含量为10.0～50.0g/L，杂质P含量为0.01～0.74g/L。
3.根据权利要求1所述的酸浸钒液提钒的方法，其特征在于所述采用CN104831069A公开的技术方案对酸浸钒液进行除杂的具体操作步骤是：
在pH值为5以下的条件下，以含羧酸基、磺酸基和聚氧乙烯基侧链的聚羧酸系聚合物为除杂剂，将酸浸钒液与除杂剂在温度为20～100℃条件下接触15～60min后共沉淀1～6h，然后过滤，得到除杂后的酸浸钒液；所述聚羧酸系聚合物中，羧酸基、磺酸基和聚氧乙烯基侧链的摩尔比为1：0.25～0.4：0.4～1，聚氧乙烯基侧链的聚合度为9～45；若所述除杂剂为聚羧酸系聚合物的水溶液，所述聚羧酸系聚合物的含量20～40wt.％；相对于1g以二氧化硅计的所述酸浸钒液中含有的硅元素，所述除杂剂的用量为0.2～4g。
4.根据权利要求1所述的酸浸钒液提钒的方法，其特征在于在步骤B中，补加酸浸钒液与将有晶粒析出的酸浸钒液升温至90℃～沸腾状态的过程同时进行。
5.根据权利要求1所述的酸浸钒液提钒的方法，其特征在于在步骤B中，先补加酸浸钒液，再将整个酸浸钒液体系升温至90℃～沸腾状态。
6.根据权利要求1所述的酸浸钒液提钒的方法，其特征在于在步骤C中，烘干温度为80～300℃，烘干时间为6～48h。
7.根据权利要求1所述的酸浸钒液提钒的方法，其特征在于所述粉状V2O5达到YB/T 5304-2011中的98级。
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