CN109516499B - 高磷含钒液制取氧化钒的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高磷含钒液制取氧化钒的方法，属于冶金提钒技术领域。本发明解决的技术问题是高磷含钒液制取氧化钒的过程钒损失量大、氧化钒产品磷含量超标。本发明提供高磷含钒液制取氧化钒的方法，步骤包括向高磷含钒液中加入铵盐，加入转化剂调节PH 1.0‑1.5，然后加热沉钒，沉钒结束后经液固分离、洗涤、煅烧获得五氧化二钒产品。本发明针对高磷含钒液直接制取得到合格的氧化钒产品，并且沉钒率在98％以上，省去了深度除磷过程，减少了除磷过程的钒损失。

Description

高磷含钒液制取氧化钒的方法
技术领域
本发明属于冶金提钒技术领域，具体涉及高磷含钒液制取氧化钒的方法。
背景技术
由于优异的物理化学性质，钒及钒合金广泛应用在钢铁、航空航天等领域，而其中的磷会显著降低钒及钒合金的塑性、韧性，所以关于钒的每种中间产品都有较严格的限制，例如要求五氧化二钒产品中磷≤0.03％。基于上述原因，在制备氧化钒的钠化焙烧-水浸提钒，或是钙化焙烧-酸浸提钒工艺中，对浸出液中的磷含量有严格的限制，一般要求钒/磷的质量比在1000以上，才能制备出沉钒率达到98％以上的合格的氧化钒产品。然而，高磷钒渣的钙化浸出液、普通钒渣钠化浸出液以及提钒尾渣二次提钒浸出液中，钒/磷的质量比一般小于1000，因而需要先对浸出液进行除磷处理，才能进行后续沉钒工艺。
现有的除磷方法通常在浸出液中加入除磷剂，然而，由于浸出液中钒浓度较高(＞15g/L)，除磷剂与磷反应生成沉淀的同时，部分钒也会与除磷剂反应生成沉淀，导致除磷过程会损失5％～30％左右的钒，即使通过对除磷渣再次提钒除磷处理，可回收其中50％的钒，但还是造成了大量的钒损失，同时需增加除磷渣提钒的相关设备，延长了工艺流程，增加了成本。
发明内容
本发明解决的技术问题是高磷含钒液制取氧化钒的过程钒损失量大、氧化钒产品磷含量超标。
本发明解决上述问题的技术方案是提供高磷含钒液制取氧化钒的方法，包括如下步骤：向高磷含钒液中加入铵盐，接着加入转化剂调节PH 1.0-1.5，然后加热沉钒，液固分离后经洗涤、煅烧获得五氧化二钒产品。
其中，高磷含钒液中钒/磷质量比为100-1000。
其中，高磷含钒液为高磷钒渣的钙化浸出液、普通钒渣钠化浸出液或提钒尾渣二次提钒浸出液。
其中，铵盐为硫酸铵、氯化铵、碳酸铵中的一种或几种，铵根离子摩尔总量是钒摩尔总量的0.75～2倍。
其中，铵盐为硫酸铵。
其中，转化剂为能够提供H+的试剂。
其中，转化剂为硫酸、盐酸、硝酸中的一种或几种。
其中，转化剂为硫酸。
其中，加入转化剂后控制体系PH 1.3-1.5。
其中，加热沉钒过程是70-85℃保温5-30min，然后再加热至沸腾状态保温60～120min。
本发明的有益效果如下：
本发明在高磷含钒液的沉钒过程中加先入转化剂，分解钒磷杂多酸根阴离子，并促进其转化为钒氧基阳离子(VO2+)、磷酸根阴离子，然后升温使钒氧基离子转化为多聚钒酸根阴离子，由于多聚钒酸铵较钒磷杂多酸根及其铵盐、多聚磷酸根及其铵盐更稳定，然后加热沉钒，从而实现从高磷含钒液分离提取钒的目的，并获得合格的五氧化二钒产品和高沉钒率。
本发明可对钒/磷质量比为100-1000的高磷含钒液直接制取得到合格的氧化钒产品，并且沉钒率在98％以上，省去了深度除磷过程，减少了除磷过程的钒损失。
具体实施方式
五价钒和五价磷在酸性条件下，都属于同多阴离子，特别是在pH＝2-5的条件下，已发现钒存在六聚钒酸根、十聚钒酸根等同多酸根阴离子，而磷也存在磷酸根、磷酸氢根、焦磷酸根、四聚磷酸根等多种同多酸根阴离子。进一步地，上述钒和磷的同多酸根阴离子还能形成十二钒磷酸根、十四钒磷酸根等杂多酸根阴离子，且都能够稳定存在，在后续铵盐沉钒过程中钒磷杂多酸阴离子与铵根阳离子结合形成了沉淀，以致五氧化二钒产品中磷含量远远超过0.03％的标准要求。另外，由于多聚杂多酸铵的溶解度较大，造成钒磷杂多酸根沉淀不彻底，钒的回收率显著降低。溶液中钒/磷质量比越小，上述情况表现越明显。
鉴于上述分析，本发明创造性的在高磷含钒液中加入转化剂，能够使沉钒过程尽量不沉淀磷，从而解决高磷含钒液制取氧化钒的过程钒损失量大、氧化钒产品磷含量超标的问题。
本发明提供高磷含钒液制取氧化钒的方法，包括如下步骤：向高磷含钒液中加入铵盐，加入转化剂调节PH 1.0-1.5，然后加热沉钒，沉钒结束后经液固分离、洗涤、煅烧获得五氧化二钒产品。
其中，本发明针对高磷含钒液，尤其钒/磷质量比为100-1000的高磷含钒液。当含钒液中钒/磷的质量比＞1000时，由于磷含量较低，通过现有沉钒技术可以制取合格氧化钒产品并保证较高的沉钒率；当含钒液中钒/磷的质量比＜100时，由于钒含量低，所以采用萃取、离子交换等方法富集钒。
其中，本发明的高磷含钒液可来自普通钒渣、高磷钒渣通过钙化提钒或钠化提钒得到的浸出液，具体可为高磷钒渣的钙化浸出液、普通钒渣钠化浸出液或提钒尾渣二次提钒浸出液。其中，提钒尾渣二次提钒浸出液是指普通钒渣(P<0.06％)经过钙化提钒或钠化提钒后的尾渣，再经过焙烧-浸出后所得的浸出液。
其中，铵盐为硫酸铵、氯化铵、碳酸铵中的一种或几种，铵根离子摩尔总量是钒摩尔总量的0.75～2倍。
其中，作为优选的，铵盐为硫酸铵。
其中，转化剂为能够提供H+的试剂。加入转化剂后，发生的反应主要为：
十聚钒酸根加H+反应：H2V10O28 4-+14H+→10VO2++8H2O
十二钒磷酸根加H+反应：PV12O36 7-+18H+→12VO2++H2PO4 -+8H2O
为了达到更好的分解效果，转化剂在搅拌下2～10min内加完。本发明中加入转化剂，一部分用于降低pH值，一部分用于与钒磷杂多酸和钒多酸反应。
其中，转化剂为硫酸、盐酸、硝酸中的一种或几种。
其中，作为优选的，转化剂为硫酸。
其中，作为优选的，加入转化剂后控制体系PH 1.3-1.5。
其中，加热沉钒过程是在70-85℃保温5-30min，然后再加热至沸腾状态保温60～120min。在70-85℃保温的目的一方面使钒氧基阳离子转化为多聚钒酸根阴离子，另一方面是为了让多钒酸铵晶体有序成长，提高密度和晶体纯度，有助于后续沸腾沉钒。加热沉钒过程发生的反应主要为：
6VO2 ++4H2O→V6O16 2-+8H+
V6O16 2-+2NH4 +→(NH4)2V6O16
以下通过实施例对本发明作进一步说明。
实例1
取钒/磷质量比为216、[P]＝0.12g/L、[V]＝25.96g/L的高钙高磷钒渣钙化焙烧酸浸液400ml，置于500ml低型烧杯中，加入NH4 +/V(摩尔比)＝1.5的硫酸铵，用硫酸控制pH＝1.40后(温度为23℃)，在搅拌条件下升温至沸腾状态，保温沉淀90min后，经固液分离、洗涤得沉钒上层液，TV＝0.34g/L，沉钒率为98.69％，沉淀经烘干、煅烧得五氧化二钒产品，其中V2O5＝98.32％、P＝0.023％。
实例2
取钒/磷质量比为390、[P]＝0.08g/L、[V]＝31.22g/L的高钙高磷钒渣钙化焙烧酸浸液400ml，置于500ml低型烧杯中，加入NH4 +/V(摩尔比)＝1.0的硫酸铵，用硫酸控制pH＝1.35后(温度为19℃)，在搅拌条件升温至沸腾状态，保温沉淀90min后，经固液分离、洗涤得沉钒上层液，TV＝0.26g/L，沉钒率为99.17％，沉淀经烘干、煅烧得五氧化二钒产品，其中V2O5＝98.59％、P＝0.018％。
实例3
取钒/磷质量比为579、[P]＝0.05g/L、[V]＝28.93g/L的高钙高磷钒渣钙化焙烧酸浸液400ml，置于500ml低型烧杯中，加入NH4 +/V(摩尔比)＝0.8的硫酸铵，用硫酸控制pH＝1.45后(温度为22℃)，在搅拌条件升温至沸腾状态，保温沉淀90min后，经固液分离、洗涤得沉钒上层液，TV＝0.34g/L，沉钒率为98.69％，沉淀经烘干、煅烧得五氧化二钒产品，其中V2O5＝98.32％、P＝0.023％。

Claims (17)

1.高磷含钒液制取氧化钒的方法，其特征在于包括如下步骤：向高磷含钒液中加入铵盐，加入转化剂调节pH 1.0-1.5，然后加热沉钒，沉钒结束后经液固分离、洗涤、煅烧获得五氧化二钒产品；所述高磷含钒液中钒/磷质量比为100-1000；所述转化剂为能够提供H+的试剂；所述加热沉钒过程是70-85℃保温5-30min，然后再加热至沸腾状态保温60～120min。
2.根据权利要求1所述的高磷含钒液制取氧化钒的方法，其特征在于：所述高磷含钒液为高磷钒渣的钙化浸出液、普通钒渣钠化浸出液或提钒尾渣二次提钒浸出液。
3.根据权利要求1或2所述的高磷含钒液制取氧化钒的方法，其特征在于：所述铵盐为硫酸铵、氯化铵、碳酸铵中的一种或几种，铵根离子摩尔总量是钒摩尔总量的0.75～2倍。
4.根据权利要求1或2所述的高磷含钒液制取氧化钒的方法，其特征在于：所述铵盐为硫酸铵。
5.根据权利要求3所述的高磷含钒液制取氧化钒的方法，其特征在于：所述铵盐为硫酸铵。
6.根据权利要求1、2或5任一项所述的高磷含钒液制取氧化钒的方法，其特征在于：所述转化剂为硫酸、盐酸、硝酸中的一种或几种。
7.根据权利要求3所述的高磷含钒液制取氧化钒的方法，其特征在于：所述转化剂为硫酸、盐酸、硝酸中的一种或几种。
8.根据权利要求4所述的高磷含钒液制取氧化钒的方法，其特征在于：所述转化剂为硫酸、盐酸、硝酸中的一种或几种。
9.根据权利要求1、2、5、7或8任一项所述的高磷含钒液制取氧化钒的方法，其特征在于：所述转化剂为硫酸。
10.根据权利要求3所述的高磷含钒液制取氧化钒的方法，其特征在于：所述转化剂为硫酸。
11.根据权利要求4所述的高磷含钒液制取氧化钒的方法，其特征在于：所述转化剂为硫酸。
12.根据权利要求6所述的高磷含钒液制取氧化钒的方法，其特征在于：所述转化剂为硫酸。
13.根据权利要求1、2、5、7、8或10～12任一项所述的高磷含钒液制取氧化钒的方法，其特征在于：加入转化剂后控制体系pH 1.3-1.5。
14.根据权利要求3所述的高磷含钒液制取氧化钒的方法，其特征在于：加入转化剂后控制体系pH 1.3-1.5。
15.根据权利要求4所述的高磷含钒液制取氧化钒的方法，其特征在于：加入转化剂后控制体系pH 1.3-1.5。
16.根据权利要求6所述的高磷含钒液制取氧化钒的方法，其特征在于：加入转化剂后控制体系pH 1.3-1.5。
17.根据权利要求9所述的高磷含钒液制取氧化钒的方法，其特征在于：加入转化剂后控制体系pH 1.3-1.5。
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