CN110589888A

CN110589888A - 碱性含钒浸出液制备钒产品的方法

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Publication number: CN110589888A
Application number: CN201911043349.2A
Authority: CN
Inventors: 陈婷; 刘波; 姚洁
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: 2019-10-30
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2019-12-20

Abstract

本发明属于提钒技术领域，具有涉及碱性含钒浸出液制备钒产品的方法。本发明所要解决的技术问题是提供碱性含钒浸出液制备钒产品的方法，包括以下步骤：A、将碱性含钒浸出液加入硫酸溶液中，加热至沸腾并保持，固液分离；B、固体与水混合，加热至40～60℃，加入氨水，固体完全溶解后溶液在5～40℃反应，析出白色晶体，干燥、煅烧白色晶体即得高纯五氧化二钒。本发明方法操作简单，制备的五氧化二钒纯度高。

Description

碱性含钒浸出液制备钒产品的方法

技术领域

本发明属于提钒技术领域，具有涉及一种利用碱性含钒浸出液制备钒产品的方法。

背景技术

钒及其化合物具有优异的物理和化学性能，在钢铁、有色金属合金、化工催化及玻璃、陶瓷和电池等领域得到广泛应用。钒主要应用于钢铁工业中，其消耗量约占全球钒生产总量的85％，是钢中重要的微合金化元素和合金化元素。钛合金工业也是钒的重要应用领域，其消耗量约占钒生产总量的10％。

沉钒的主要目的是在含钒溶液中通过化学或物理方法将目标元素V与Na、Cr等杂质元素分离，并形成一种易于进一步处理的物质。根据沉钒方式可分为：铵盐沉淀法、水解沉钒沉淀法、钒酸钙盐沉淀法、钒酸铁盐沉淀法。其中，水解沉钒的原理是向含钒溶液中加入硫酸，调节溶液pH至酸性，并加热沉淀出水合五氧化二钒。由于溶液中钒离子的存在形式与溶液pH、浓度、温度等密切相关，钒的水解产物成分较为复杂。根据相关文献可知，其存在形式主要以多聚多钒酸钠与多钒酸的水合物的形式存在，一般俗称红钒。水解沉钒是一种清洁环保的沉钒方法，其工艺流程短、操作简单、沉钒过程不产生污染性废水，但沉钒产物中杂质含量高，难以除去，限制了该方法的发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供碱性含钒浸出液制备钒产品的方法。该方法包括以下步骤：

A、将碱性含钒浸出液加入硫酸溶液中，加热至沸腾并保持，固液分离；

B、固体与水混合，加热至40～60℃，加入氨水，固体完全溶解后溶液在5～40℃反应，析出白色晶体，干燥、煅烧白色晶体即得高纯五氧化二钒。

具体的，上述碱性含钒浸出液制备钒产品的方法步骤A中，所述碱性含钒浸出液pH为8.5～10.5，V 25～40g/L。其中主要杂质元素为Cr、Na、K、Si等。

具体的，上述碱性含钒浸出液制备钒产品的方法步骤A中，所述硫酸溶液是由水与浓硫酸按体积比1﹕1～9配制而成。所述浓硫酸质量分数为96～98％。

具体的，上述碱性含钒浸出液制备钒产品的方法步骤A中，所述碱性含钒浸出液与硫酸溶液的比例为：硫酸溶液以稀释之前的浓硫酸计，浓硫酸与碱性含钒浸出液的体积比为1﹕2～4。

具体的，上述碱性含钒浸出液制备钒产品的方法步骤A中，所述保持10～20min。

进一步的，上述碱性含钒浸出液制备钒产品的方法步骤A中，固液分离后，还包括用水浸泡或洗涤固体的步骤。

具体的，上述碱性含钒浸出液制备钒产品的方法步骤B中，所述固体与水的体积比为1﹕1.5～3.5。

具体的，上述碱性含钒浸出液制备钒产品的方法步骤B中，所述氨水与固体的体积比为1﹕2～4。所述氨水是指含氨25～28％的水溶液。

具体的，上述碱性含钒浸出液制备钒产品的方法步骤B中，所述反应时间为0.5～2h。

进一步的，上述碱性含钒浸出液制备钒产品的方法步骤B中，还包括对白色晶体用水浸泡或洗涤的步骤。

进一步的，上述碱性含钒浸出液制备钒产品的方法中，还包括以下步骤：将步骤A固液分离所得液体、步骤B析出白色晶体后的液体和碱性含钒浸出液混合，加入浓硫酸调节溶液pH值至2～3，加热至沸腾并保持，析出固体，固液分离，固体即为多钒酸铵。

更进一步的，所述步骤A固液分离所得液体和步骤B析出白色晶体后的液体总和与碱性含钒浸出液体积比为1﹕1.5～4。

更进一步的，所述保持1～4h。

进一步的，上述碱性含钒浸出液制备钒产品的方法中，还包括以下步骤：将步骤A固液分离所得液体、对固体浸泡或洗涤所得的洗液、步骤B析出白色晶体后的液体、对白色晶体浸泡或洗涤所得的洗液和碱性含钒浸出液混合，加入浓硫酸调节溶液pH值至2～3，加热至沸腾并保持，析出固体，固液分离，固体即为多钒酸铵。

更进一步的，所述步骤A固液分离所得液体、对固体浸泡或洗涤所得的洗液、步骤B析出白色晶体后的液体和对白色晶体浸泡或洗涤所得的洗液总和与碱性含钒浸出液体积比为1﹕1.5～4。

更进一步的，所述保持1～4h。

本发明方法将碱性含钒浸出液加入硫酸溶液中，在强酸性环境下，碱液中大多数杂质会溶入酸中，形成的钒产品杂质含量低，从而制备得到的五氧化二钒纯度高；同时，本发明方法将碱性含钒浸出液加入硫酸溶液中，对硫酸浓度、硫酸体积与碱性含钒浸出液体积比要求宽泛，便于操作；同时步骤A所得固体即红钒经处理后可直接制得偏钒酸铵，进一步制得高纯五氧化二钒，全流程工艺简单，对生产设备要求较低，工艺整体时间短，成本低。

本发明方法制备红钒、偏酸酸铵过程中产生的滤液、洗液等可回用于制备多钒酸铵工序中，最终产生的废水中TV含量<0.5g/L，可应用于其余工序中，实现了全流程无废水，减少了废水处理的费用，进一步降低了物耗成本。

具体实施方式

本发明碱性含钒浸出液制备钒产品的方法，包括以下步骤：

1)、在通风橱内用去离子水和浓硫酸溶液配置硫酸溶液，其中去离子水与浓硫酸的体积比为1﹕1～9；

2)、在配置好的硫酸溶液中缓慢加入碱性含钒浸出液，边加边搅拌，其中浓硫酸溶液与碱性含钒浸出液的体积比为1﹕2～4；

3)、将溶液加热至沸腾，持续加热10～20min，抽滤，用去离子水浸泡后抽滤，制备得到红钒；

4)、红钒中加入去离子水，其中红钒和去离子水的体积比为1﹕1.5～3.5；

5)、将混合物质加热至40～60℃，加入氨水，其中氨水与红钒的体积比为1﹕2～4，至红钒完全溶解于溶液中，将溶液放置于高低温交变炉中，反应温度为5～40℃，反应时间为30min～2h，析出的白色晶体即为偏钒酸铵，用去离子水浸泡后抽滤，进行干燥煅烧，即得高纯五氧化二钒；

6)、将步骤3、5中的滤液和洗液收集混合，与碱性含钒浸出液混合，其中混合液与碱性含钒浸出液的体积比为1﹕1.5～4，加入浓硫酸至溶液pH值为2～3，加热至沸腾，并保温1～4h，抽滤，用去离子水浸泡后抽滤，制备得多钒酸铵。

由于传统制备氧化钒等钒产品工序中，采用将酸液加入碱性含钒浸出液中，虽然提钒率高，但是制备的钒产品中杂质元素含量高，废水产出高，会增加工序成分。在本发明方法中，将碱性含钒浸出液加入硫酸溶液中，在强酸性环境下，碱液中大多数杂质会溶入酸中，形成的钒产品杂质含量低。

实施例1

在100mL去离子水中加入250mL浓硫酸，搅拌均匀后缓慢加入700mL含钒浸出液，将溶液加热至沸腾后，持续加热15min，待溶液冷却后抽滤得红钒，用去离子水浸泡洗涤5min后抽滤，滤液洗液混合收集，体积共计1350mL，红钒60℃烘干至恒重，送检。制备的红钒中TV-48.23％，Na-1.98％，Si-0.089％，K-0.026％，Cr-0.053％。

将体积约为100mL红钒加入200mL去离子水中，搅拌均匀后加热至50℃，加入50mL氨水，红钒完全溶解，将溶液置于高低温交变炉中，反应温度设置为10℃，反应时间为45min，析出的白色晶体即为偏钒酸铵，抽滤，用去离子水浸泡洗涤5min后抽滤，滤液洗液混合收集体积共计400mL，偏钒酸铵干燥煅烧后制得高纯五氧化二钒，经检测，五氧化二钒中杂质元素含量为Na-0.0023％，Si-0.0086％，V₂O₅纯度>99.0％。

将上述滤液洗液混合，体积共计1850mL，与3000mL碱性含钒浸出液混合，加入浓硫酸调节pH至2.0，加热至沸腾，100℃水浴保温2h，抽滤，用去离子水浸泡5min后抽滤，制备得多钒酸铵，滤液中TV含量为0.38g/L，可投入大生产循环使用。

实施例2

在10mL去离子水中加入50mL浓硫酸，搅拌均匀后缓慢加入160mL含钒浸出液，将溶液加热至沸腾后，持续加热20min，待溶液冷却后抽滤得红钒，用去离子水浸泡洗涤5min后抽滤，滤液洗液混合收集，体积共计310mL，红钒60℃烘干至恒重，送检。制备的红钒中TV-47.29％，Na-1.82％，Si-0.042％，K-0.034％，Cr-0.044％。

将体积约50mL红钒加入125mL去离子水中，搅拌均匀加热至55℃，加入15mL氨水，红钒完全溶解，将溶液置于高低温交变炉中，反应温度设置为5℃，反应时间为1h，析出的白色晶体即为偏钒酸铵，抽滤，用去离子水浸泡洗涤5min后抽滤，滤液洗液混合收集体积共计280mL，偏钒酸铵干燥煅烧后制得高纯五氧化二钒，经检测，五氧化二钒中杂质元素含量为Na-0.0031％，K-0.002％，Si-0.0054％，V₂O₅纯度>99.0％。

将上述滤液洗液混合，体积共计590mL，与1500mL碱性含钒浸出液混合，加入浓硫酸调节pH至2.5，加热至沸腾，100℃水浴保温2h，抽滤，用去离子水浸泡5min后抽滤，制备得多钒酸铵，滤液中TV含量为0.19g/L，可投入大生产循环使用。

实施例3

在50mL去离子水中加入400mL浓硫酸，搅拌均匀后缓慢加入1000mL碱性含钒浸出液，将溶液加热至沸腾后，持续加热15min，待溶液冷却后抽滤，用去离子水浸泡洗涤5min后抽滤，滤液洗液混合收集，体积共计1940mL，红钒60℃烘干至恒重，送检。制备的红钒中TV-47.05％，Na-1.55％，Si-0.049％，K-0.062％，Cr-0.058％。

将体积约100mL红钒加入300mL去离子水中，搅拌均匀加热至60℃，加入40mL氨水，红钒完全溶解，将溶液置于高低温交变炉中，反应温度设置为20℃，反应时间为2h，析出的白色晶体即为偏钒酸铵，抽滤，用去离子水浸泡洗涤5min后抽滤，滤液洗液混合收集体积共计610mL，偏钒酸铵干燥煅烧后制得高纯五氧化二钒，经检测，五氧化二钒中杂质元素含量为Na-0.0025％，Cr-0.002％，Si-0.0032％，V₂O₅纯度>99.0％。

将上述滤液洗液混合，体积共计2550mL，与8000mL碱性含钒浸出液混合，加入浓硫酸调节pH至2.8，加热至沸腾，100℃水浴保温2h，抽滤，用去离子水浸泡5min后抽滤，制备得多钒酸铵，滤液中TV含量为0.11g/L，可投入大生产循环使用。

Claims

1.碱性含钒浸出液制备钒产品的方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的碱性含钒浸出液制备钒产品的方法，其特征在于：所述硫酸溶液是由水与浓硫酸按体积比1﹕1～9配制而成；进一步的，所述浓硫酸质量分数为96～98％。

3.根据权利要求1或2所述的碱性含钒浸出液制备钒产品的方法，其特征在于：步骤A中，所述碱性含钒浸出液与硫酸溶液的比例为：硫酸溶液以稀释之前的浓硫酸计，浓硫酸与碱性含钒浸出液的体积比为1﹕2～4。

4.根据权利要求1～3任一项所述的碱性含钒浸出液制备钒产品的方法，其特征在于：步骤A中，所述保持10～20min。

5.根据权利要求1～4任一项所述的碱性含钒浸出液制备钒产品的方法，其特征在于：步骤A中，固液分离后，还包括用水浸泡或洗涤固体的步骤。

6.根据权利要求1～5任一项所述的碱性含钒浸出液制备钒产品的方法，其特征在于：步骤B中，所述固体与水的体积比为1﹕1.5～3.5。

7.根据权利要求1～6任一项所述的碱性含钒浸出液制备钒产品的方法，其特征在于：步骤B中，所述氨水与固体的体积比为1﹕2～4；进一步的，所述氨水是指含氨25～28％的水溶液。

8.根据权利要求1～7任一项所述的碱性含钒浸出液制备钒产品的方法，其特征在于：步骤B中，所述反应时间为0.5～2h。

9.根据权利要求1～8任一项所述的碱性含钒浸出液制备钒产品的方法，其特征在于：步骤B中，还包括对白色晶体用水浸泡或洗涤的步骤。

10.根据权利要求1～9任一项所述的碱性含钒浸出液制备钒产品的方法，其特征在于：还包括以下步骤：将步骤A固液分离所得液体、步骤B析出白色晶体后的液体和碱性含钒浸出液混合，加入浓硫酸调节溶液pH值至2～3，加热至沸腾并保持，析出固体，固液分离，固体即为多钒酸铵；进一步的，所述步骤A固液分离所得液体和步骤B析出白色晶体后的液体总和与碱性含钒浸出液体积比为1﹕1.5～4；

或者将步骤A固液分离所得液体、对固体浸泡或洗涤所得的洗液、步骤B析出白色晶体后的液体、对白色晶体浸泡或洗涤所得的洗液和碱性含钒浸出液混合，加入浓硫酸调节溶液pH值至2～3，加热至沸腾并保持，析出固体，固液分离，固体即为多钒酸铵；进一步的，所述步骤A固液分离所得液体、对固体浸泡或洗涤所得的洗液、步骤B析出白色晶体后的液体和对白色晶体浸泡或洗涤所得的洗液总和与碱性含钒浸出液体积比为1﹕1.5～4。