CN107601562A

CN107601562A - 一种含钒浸出液制备钒酸铋的方法

Info

Publication number: CN107601562A
Application number: CN201711049717.5A
Authority: CN
Inventors: 韩慧果; 彭穗; 陈婷; 李道玉
Original assignee: Chengdu Advanced Metal Materials Industry Technology Research Institute Co Ltd
Current assignee: Chengdu Advanced Metal Materials Industry Technology Research Institute Co Ltd
Priority date: 2017-10-31
Filing date: 2017-10-31
Publication date: 2018-01-19

Abstract

本发明属于钒化合物制备领域，具体涉及一种含钒浸出液制备钒酸铋的方法。本发明所要解决的技术问题是提供一种以钒钛磁铁矿的含钒浸出液制备钒酸铋的方法，包括以下步骤：a、用硫酸调节含钒浸出液pH至1～2，然后加热、过滤、洗涤，得沉淀物；b、将沉淀物在硫酸中溶解，加入硝酸铋，用氨水调节溶液pH至5～7，控制温度在70～90℃反应，析出沉淀，过滤；c、滤饼干燥、煅烧，即得钒酸铋。本发明方法制备得到的钒酸铋纯度≥99.9％，主要杂质元素含量≤0.005％。

Description

一种含钒浸出液制备钒酸铋的方法

技术领域

本发明属于钒化合物制备领域，具体涉及一种含钒浸出液制备钒酸铋的方法。

背景技术

钒酸铋是新一代环保材料，由于不含有对人体有害和对环境有污染的重金属元素，是一种环保低碳型的金属氧化物质，是铬黄和镉黄等颜料的替代品。

钒酸铋颜料的制备方法是采用固相法和液相法。固相反应法生产工艺简单、可操作性强，是大规模工业生产的主要方法。德国专利GE2940185提出的制备工艺是将BiPO₄、NH₄VO₃与MgO、CaO、ZnO或A1₂(SO4)₃等一起煅烧；欧洲专利EP443981通过煅烧由Bi₂O₃、V₂O₅、BaCO₃组成的混合物制得含钡或锌的着色力强的亮黄色颜料。另还有球磨法，即将铋(III)化合物与钒(V)化合物一起进行湿磨，拜耳公司提出将Bi₂O₃和V₂O₅混合物的硝酸盐悬浮液在温度<100℃(最好为0-50℃)下球磨1小时，于室温下放置1小时，在3小时内从90℃加热到160℃，球磨，洗涤并干燥。但固相法存在能耗高、产品粒径分布不均匀，颜料色泽、化学稳定性差的问题，影响了钒酸铋颜料的应用。

液相法制备钒酸铋颜料是将反应物在液相下均匀混合，反应物间可充分反应，制得的颜料粒度小、纯度高、色度好、分布均匀。液相法制备钒酸铋颜料包括沉淀法和前驱体煅烧法。沉淀法是将铋(Ⅲ)盐和钒(V)盐的高纯溶液混合，控制温度和pH值，进行结晶；前驱体煅烧法是将沉淀法中制得的Bi(1TI)-V(V)-氧化物-氢氧化物-凝胶，干燥后在300～900℃下煅烧。

固相法和液相法制备钒酸铋化合物均采用这些方法存在着过程控制复杂、形貌颗粒不可控及成本高等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种以钒钛磁铁矿的含钒浸出液制备钒酸铋的方法。该方法包括以下步骤：

a、用硫酸调节含钒浸出液pH至1～2，然后加热、过滤、洗涤，得沉淀物；

b、将沉淀物在硫酸中溶解，加入硝酸铋，用氨水调节溶液pH至5～7，控制温度在70～90℃反应，析出沉淀，过滤；

c、滤饼干燥、煅烧，即得钒酸铋。

具体的，上述含钒浸出液制备钒酸铋的方法步骤a中，所述含钒浸出液pH为9～10，主要成分为[TV]：20～60g/L、[Cr]＝0.5～5g/L、[Si]＝0.5～2.5g/L、[K]＝0.2～1.5g/L、[Na]＝20～60g/L。

具体的，上述含钒浸出液制备钒酸铋的方法步骤a中，所述硫酸的浓度为0.5～9mol/L。

具体的，上述含钒浸出液制备钒酸铋的方法步骤a中，所述加热温度为90～100℃，加热时间为0.5～2h。进一步的，加热至沸腾。

具体的，上述含钒浸出液制备钒酸铋的方法步骤a中，所述洗涤是先采用去离子水洗涤，再采用乙醇洗涤。

具体的，上述含钒浸出液制备钒酸铋的方法步骤b中，所述硫酸的浓度为0.5～3mol/L。

具体的，上述含钒浸出液制备钒酸铋的方法步骤b中，所述V/Bi摩尔比为0.9～1.1。

具体的，上述含钒浸出液制备钒酸铋的方法步骤b中，所述反应时间为2～4h。

具体的，上述含钒浸出液制备钒酸铋的方法步骤c中，所述干燥温度为80～100℃，时间2～4h。

具体的，上述含钒浸出液制备钒酸铋的方法步骤c中，所述煅烧温度为500～550℃，时间为2～6h。

本发明方法采用钒钛磁铁矿钠法提钒工艺制备得来的含钒浸出液为原料，采用合适的工艺步骤和参数，制备得到的钒酸铋纯度≥99.9％，主要杂质元素含量≤0.005％。本发明方法以含钒浸出液为原料制备钒酸铋，成本低，工艺流程短，产品粒度分布均匀，适合于大规模生产。

具体实施方式

本发明一种从钒钛磁铁矿含钒浸出液制备钒酸铋的方法，其合成的方法是：以含钒浸出液为原料，通过控制溶液pH、钒离子浓度和温度，进行杂质元素的分离，一步制备中间产物，该中间产物以水合五氧化二钒为主，然后将中间产物溶解于硫酸溶液中，加入铋源，控制反应温度和pH值等条件，使Bi(III)-V(V)-氧化物-氢氧化物凝胶沉淀，干燥、煅烧制备高纯钒酸铋颜料。

本发明通过以下技术方案来实现钒酸铋的制备：

(1)称取一定体积的含钒浸出液，加入硫酸调节pH至1～2；

(2)将步骤(1)中的溶液加热煮沸促进钒离子水解，析出沉淀，过滤，用去离子水和乙醇洗涤，得到五氧化二钒；

(3)将步骤(2)制备的沉淀物在硫酸溶液中溶解，在搅拌下加入硝酸铋，用氨水调节溶液的pH为5～7，反应温度为70～90℃反应2～4h；

(4)80～100℃下干燥步骤(3)制备的产物，500～550℃煅烧，即得钒酸铋。

本发明方法中，所述含钒浸出液pH为9～10，主要成分为[TV]：20～60g/L、[Cr]＝0.5～5g/L、[Si]＝0.5～2.5g/L、[K]＝0.2～1.5g/L、[Na]＝20～60g/L。

本发明方法中，pH不同，钒的存在形式不同，水解产物也不同。当pH＜2时，钒离子多以H₂V₁₂O₃₁，水解产物为V₂O₅，利于杂质元素的去除；当pH＞2时，水解产物为钒酸盐，钠离子去除困难；ph＜1时，酸消耗量大。所以控制体系pH为1～2。

本发明方法中，由于盐酸、硝酸易挥发且腐蚀性强，所以步骤(1)中选择硫酸。由于常规碱会引入金属元素，所以步骤(3)中选择氨水。

实施例1

(1)量取2L含钒浸出液，采用硫酸调节溶液pH至1，加热煮沸30min，过滤，去离子水洗涤滤饼2次，乙醇洗涤1次，制备中间产物；

(2)将中间产物溶解于硫酸溶液中，加入Bi(NO₃)₃，控制V/Bi＝1.02，用氨水调节溶液的pH至5.5，80℃反应时间2h；

(3)过滤，去离子水洗涤3次，80℃下干燥1h，500℃下煅烧2h。

本实施例所得产物的纯度达99.9％，主要杂质元素含量K≤0.005％，Na≤0.005％，Fe≤0.002％，Ca≤0.005％，Si≤0.005％。

实施例2

(1)量取2L含钒浸出液，采用硫酸调节溶液pH至1.5，加热煮沸30min，去离子水洗涤2次，乙醇洗涤1次，制备中间产物；

(2)将中间产物溶解于硫酸溶液中，加入Bi(NO₃)₃，控制V/Bi＝1.05，用氨水调节溶液的pH至6，80℃反应时间2h；

(3)过滤，去离子水洗涤3次，80℃下干燥1h，500℃下煅烧2h。

本实施例所得产物的纯度达99.9％，主要杂质元素含量K≤0.005％，Na≤0.005％，Fe≤0.005％，Ca≤0.005％，Si≤0.005％。

Claims

1.含钒浸出液制备钒酸铋的方法，其特征在于：包括以下步骤：

c、滤饼干燥、煅烧，即得钒酸铋。

2.根据权利要求1所述的含钒浸出液制备钒酸铋的方法，其特征在于：步骤a中，所述含钒浸出液pH为9～10，主要成分为[TV]：20～60g/L、[Cr]＝0.5～5g/L、[Si]＝0.5～2.5g/L、[K]＝0.2～1.5g/L、[Na]＝20～60g/L。

3.根据权利要求1所述的含钒浸出液制备钒酸铋的方法，其特征在于：步骤a中，所述硫酸的浓度为0.5～9mol/L。

4.根据权利要求1所述的含钒浸出液制备钒酸铋的方法，其特征在于：步骤a中，所述加热温度为90～100℃，加热时间为0.5～2h；进一步的，加热至沸腾。

5.根据权利要求1所述的含钒浸出液制备钒酸铋的方法，其特征在于：步骤a中，所述洗涤是先采用去离子水洗涤，再采用乙醇洗涤。

6.根据权利要求1所述的含钒浸出液制备钒酸铋的方法，其特征在于：步骤b中，所述硫酸的浓度为0.5～3mol/L。

7.根据权利要求1所述的含钒浸出液制备钒酸铋的方法，其特征在于：步骤b中，所述V/Bi摩尔比为0.9～1.1。

8.根据权利要求1所述的含钒浸出液制备钒酸铋的方法，其特征在于：步骤b中，所述反应时间为2～4h。

9.根据权利要求1所述的含钒浸出液制备钒酸铋的方法，其特征在于：步骤c中，所述干燥温度为80～100℃，时间2～4h。

10.根据权利要求1所述的含钒浸出液制备钒酸铋的方法，其特征在于：步骤c中，所述煅烧温度为500～550℃，时间为2～6h。