CN108866355A - 一种含钒溶液综合利用的方法 - Google Patents

Abstract

一种含钒溶液综合利用的方法，所述含钒溶液含V2O5 10~50g/L、Na2O 50~150g/L、P 0.01~0.5g/L、Cr2O3 0.01~1g/L、SiO2 0.01~1.0g/L；步骤如下：1）向含钒溶液中通入CO2气体调整溶液的pH到6.8~8.0；2）按碳酸氢铵中氮与溶液中钒的质量比1:0.3~3向步骤1）所得溶液中加入碳酸氢铵，在10~90℃，反应0.1~5h，过滤得到含钒沉淀和沉淀母液；3）向步骤2）所得沉淀母液中加入氢氧化钠调整pH为9~14；加热温度60~105℃，得到含钠盐脱氨母液；4）将步骤2）所得的含钒沉淀在温度450~900℃，时间0.1~5h，和氧化气氛下煅烧得到五氧化二钒和氨气。本发明可实现含钒溶液中钒的高效提取和钠的综合利用，减少钒冶金的环境污染。

Description

一种含钒溶液综合利用的方法

技术领域

本发明涉及一种冶金炉渣资源化利用的方法，具体涉及一种钒资源的提取和回收技术领域。

背景技术

中国蕴藏着丰富的钒钛磁铁矿，是重要的钒、钛、铁资源。典型的钒钛磁铁矿冶炼工艺是预先在高炉、熔融还原炉或转底炉中将其还原，得到含钒铁水。然后将其倒入专用提钒转炉中吹入氧气使含钒铁水中的绝大部分Si、Ti、Mn和大部分钒发生氧化反应，进入到渣中，形成含钒的炉渣。含钒炉渣与NaCl、Na₂SO₄或Na₂CO₃中的一种或多种钠盐混合焙烧使低价钒转化成高价的钒酸盐，焙烧后用水浸出，通过除磷、除硅等净化工艺后得到含钒溶液。

目前，国内对于这种含钒溶液几乎都是加入硫酸调至酸性，然后加入硫酸铵或氯化铵进行铵盐沉钒，沉淀母液进行蒸发结晶。该法的不足之处在于：由于废水没有循环利用，为了提高钒的收率，加入了大量的铵盐，造成铵盐浪费和后续脱氨量加大；产生大量含钒废水，废水中含有硫酸钠或氯化钠和铵盐。虽然可以对该废水进行蒸发结晶，实现废水零排放，但产生大量含铵盐的硫酸钠固体，硫酸钠固体中铵盐含量高，无法直接利用，又容易潮解也不好堆放。为了解决这些问题，研究者开发了多种沉钒方法，如水解沉钒法等方法。但仍有许多问题一直未能解决，无法利用，给环境带来了巨大压力。

发明内容

本发明的目的是针对现有含钒溶液综合利用率低的问题，提供一种工艺简单、钒回收率高、钠盐综合利用的方法。

所述含钒溶液为钒冶炼中产生的料液，其中含V₂O₅ 10~50g/L、Na₂O 50~150g/L、P0.01~0.5g/L、Cr₂O₃ 0.01~1g/L、SiO₂ 0.01~1.0g/L。

一种含钒溶液综合利用的方法步骤如下：

1）向含钒溶液中通入CO₂气体调整溶液的pH到6.8~8.0；2）按碳酸氢铵中氮与溶液中钒的质量比1:0.3~3向步骤1）所得溶液中加入碳酸氢铵，在10~90℃，反应0.1~5h，过滤得到含钒沉淀和沉淀母液；3）向步骤2）所得沉淀母液中加入氢氧化钠调整pH为9~14；加热温度60~105℃，得到含钠盐脱氨母液；4）将步骤2）所得的含钒沉淀在温度450~900℃，时间0.1~5h和氧化气氛下煅烧得到五氧化二钒和氨气。

所述含钠盐脱氨母液用于钒冶金浸出或蒸发得到蒸发母液和钠盐，钠盐经过煅烧得到碳酸钠。

传统的含钒溶液中沉淀钒，一般先加入硫酸将含钒溶液pH调至5以下，然后加入大量硫酸铵或氯化铵等铵盐进行沉钒，为提高钒的沉淀率，需加入过量铵盐，铵盐浪费严重。加入硫酸、硫酸铵或氯化铵等铵盐导致母液中有铵离子、硫酸根或氯根，在母液蒸发出的钠盐中含有硫酸钠、硫酸铵和氯化铵，这些钠盐和铵盐无法循环利用，造成环境污染。为了解决这些问题，本发明采用CO₂调节pH为6.8~8.0，选择适量的碳酸氢铵作为沉淀剂，沉淀部分钒，沉淀母液中只含有钒离子、NH₄ ⁺、HCO₃ ^-和Na⁺。加入氢氧化钠，调节沉淀母液的pH到9~14，加热蒸发，脱除铵离子。脱除NH₄ ⁺后，母液中只含有钒离子、HCO₃ ^-和Na⁺，可直接用于钒冶金浸出，也可继续通过蒸发，沉淀母液中的钠以碳酸钠或碳酸氢钠形式析出，碳酸氢钠经煅烧生成碳酸钠，保留在母液中的钒离子返回到钒冶金浸出，实现了钠盐的循环利用。

本发明的主要化学反应方程为：

调pH值：CO₂ + 2OH^- = HCO₃ ^- + H₂O

沉钒：NH₄HCO₃ + NaVO₃→（NH₄）_xV_yO_z + yNaHCO₃ (x、y、z为计量数)

脱氨：NH₄ ⁺ + OH^- = NH₃ + H₂O

本发明可以实现铵盐、钠盐的循环利用，钒收率高，无废水排放，减少环境污染。

附图说明

图1是本发明的含钒溶液综合利用流程图。

具体实施方式

实施例1

某含钒溶液10L，其中含V₂O₅ 11g/L、Na₂O 52g/L、 P 0.015g/L、Cr₂O₃ 0.013g/L和SiO₂ 0.013g/L。通入CO₂气体至含钒溶液中，至pH为7.0后停止通气；加入碳酸氢铵1000g，沉淀温度13℃，反应5h，过滤得到含钒沉淀和沉淀母液，经分析，钒沉淀率为93%；加氢氧化钠至沉淀母液中，调整沉淀母液pH为9，在温度65℃下脱氨，将沉淀母液中铵离子浓度脱至20mg/L停止，得到氨气和含钠盐脱氨母液，含钠盐脱氨母液用于钒冶金浸出；钠盐经煅烧得到碳酸钠；将含钒沉淀在氧化气氛下，温度480℃下煅烧5h得到五氧化二钒和氨气。经分析，五氧化二钒中V₂O₅>99.0wt%、P 0.039wt%、Cr₂O₃ 0.34wt%、SiO₂ 0.19wt%、Na₂O 0.05%wt。

实施例2

某含钒溶液10L，其中含V₂O₅ 11g/L、Na₂O 52g/L、 P 0.015g/L、Cr₂O₃ 0.013g/L和SiO₂ 0.013g/L。通入CO₂气体至含钒溶液中，至pH为7.8后停止通气；加入碳酸氢铵120g，沉淀温度85℃，反应0.2h，过滤得到含钒沉淀和沉淀母液，经分析，钒沉淀率为32%；加氢氧化钠至沉淀母液中，调整沉淀母液pH为13，在温度100℃下脱氨，将沉淀母液中铵离子浓度脱至10mg/L停止，得到氨气和含钠盐脱氨母液，含钠盐脱氨母液用于钒冶金浸出；钠盐经煅烧得到碳酸钠；将含钒沉淀在氧化气氛下，温度880℃下煅烧0.2h得到五氧化二钒和氨气。经分析，五氧化二钒中V₂O₅>99.0wt%、P 0.017wt%、Cr₂O₃ 0.19wt%、SiO₂ 0.12wt%、Na₂O 0.05%wt。

实施例3

某含钒溶液10L，其中含V₂O₅ 48g/L、Na₂O 145g/L、 P 0.45g/L、Cr₂O₃ 0.9g/L和SiO₂ 0.9g/L。通入CO₂气体至含钒溶液中，至pH为7.1后停止通气；加入碳酸氢铵820g，沉淀温度65℃，反应2h，过滤得到含钒沉淀和沉淀母液，经分析，钒沉淀率为95%；加氢氧化钠至沉淀母液中，调整沉淀母液pH为12，在温度90℃下脱氨，将沉淀母液中铵离子浓度脱至13mg/L停止，得到氨气和含钠盐脱氨母液，含钠盐脱氨母液用于钒冶金浸出；钠盐经煅烧得到碳酸钠；将含钒沉淀在氧化气氛下、温度580℃下煅烧1h得到五氧化二钒和氨气。经分析，五氧化二钒中V₂O₅>99.0wt%、P 0.028wt%、Cr₂O₃ 0.31wt%、SiO₂ 0.23wt%、Na₂O 0.05%wt。

实施例4

某含钒溶液10L，其中含V₂O₅ 34g/L、Na₂O 75g/L、 P 0.15g/L、Cr₂O₃ 0.2g/L和SiO₂ 0.29g/L。通入CO₂气体至含钒溶液中，至pH为7.2后停止通气；加入碳酸氢铵530g，沉淀温度45℃，反应3h，过滤得到含钒沉淀和沉淀母液，经分析，钒沉淀率为86%；加入氢氧化钠至沉淀母液中，调整沉淀母液pH为11，在温度80℃下脱氨，将沉淀母液中铵离子浓度脱至18mg/L停止，得到氨气和含钠盐脱氨母液，含钠盐脱氨母液用于钒冶金浸出；钠盐经煅烧得到碳酸钠；将含钒沉淀在氧化气氛下、温度550℃下煅烧3h得到五氧化二钒和氨气。经分析，五氧化二钒中V₂O₅>99.0wt%、P 0.048wt%、Cr₂O₃ 0.39wt%、SiO₂ 0.33wt%、Na₂O 0.05%wt。

Claims (3)

1.一种含钒溶液综合利用的方法，所述含钒溶液含V2O5 10~50g/L、Na2O 50~150g/L、P0.01~0.5g/L、Cr2O3 0.01~1g/L、SiO2 0.01~1.0g/L，其特征是步骤如下：1）向含钒溶液中通入CO2气体调整溶液的pH到6.8~8.0；2）按碳酸氢铵中氮与溶液中钒的质量比1:0.3~3向步骤1）所得溶液中加入碳酸氢铵，在10~90℃，反应0.1~5h，过滤得到含钒沉淀和沉淀母液；3）向步骤2）所得沉淀母液中加入氢氧化钠调整pH为9~14；加热温度60~105℃，得到含钠盐脱氨母液；4）将步骤2）所得的含钒沉淀在温度450~900℃，时间0.1~5h和氧化气氛下煅烧得到五氧化二钒和氨气。

2.根据权利要求1所述的含钒溶液综合利用的方法，其特征是所述含钠盐脱氨母液直接用于钒冶金浸出。

3.根据权利要求1所述的含钒溶液综合利用的方法，其特征是所述含钠盐脱氨母液蒸发得到蒸发母液和钠盐，钠盐经过煅烧得到碳酸钠。