CN111041243A - 酸性高磷钒液提钒的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于钒化工冶金技术领域，具体涉及酸性高磷钒液提钒的方法。本发明所要解决的技术问题是提供一种能够有效降低钒损失的酸性高磷钒液提钒的方法。该方法包括如下步骤：a、向酸性高磷钒液中加入还原剂反应，得还原溶液；b、调节还原溶液的pH值使四价钒沉淀，过滤得钒沉淀渣和含磷溶液；c、将钒沉淀渣干燥，酸洗，煅烧得五氧化二钒。采用本发明方法能够有效分离钒和磷，降低钒的损失。

Description

酸性高磷钒液提钒的方法
技术领域
本发明属于钒化工冶金技术领域，具体涉及酸性高磷钒液提钒的方法。
背景技术
钒钛磁铁矿的提钒炼钢流程，首先是经高炉或其它炼铁工艺得到含钒铁水，然后在转炉中吹氧使铁水中的钒氧化富集到渣中，得到半钢和钒渣，再进行半钢炼钢过程。由于铁水中含有大量的磷，且几乎全部进入半钢中，半钢冶炼需要采用高氧化性、高碱度、大渣量来完成除磷任务，但从热力学条件分析，半钢炼钢温度高不利于脱磷，因此半钢冶炼低磷、超低磷钢存在很大困难。
为了获得低磷和超低磷钢，可在转炉吹氧过程中加入石灰将含钒铁水中的磷富集到渣中，同时提钒脱磷，得到低磷或超低磷半钢和高钙高磷钒渣，从而解决半钢炼钢过程的脱磷困难问题。
高钙高磷钒渣提钒脱磷便成为了后续的研究热点，由于钒酸钙盐的生成，高钙高磷钒渣不适于采用传统的钠化焙烧-水浸提钒工艺，钙化提钒工艺对钒渣中Ca含量无特殊限制，可采用钙化焙烧-酸浸处理该原料。高钙高磷钒渣中的P大部分以磷酸二钙或磷酸三钙的形式存在，在硫酸浸出过程中会转化为溶解态P进入溶液中，得到酸性高磷钒液。酸性钒液中的磷与钒会形成稳定的络合物H7[P(V2O5)6]，影响沉钒率，同时P还会与Fe3+、Al3+生成磷酸盐沉淀，影响五氧化二钒产品质量。
酸性高磷钒液先脱磷，再提钒的研究已有诸多研究。在稀土冶金领域酸性溶液除磷使用的是铁盐除磷，其最佳使用条件为pH＝4.0～4.5，专利文献CN 103966437 B与CN105132696 A中均提到了采用铁盐脱除酸性含钒溶液中磷的方法，但是，采用铁盐除磷，加入的三价铁离子会与钒形成钒酸铁沉淀，会造成较大的钒损失，且过滤困难。
专利文献CN 104894374 B中公开了一种酸性含钒溶液除磷的方法，主要是在pH值为2.5～3.5的条件下，将酸性含钒溶液与过氧化氢和硫酸锆进行接触，以实现深度脱磷的目的，该方法允许的酸性含钒溶液磷浓度范围大，且在除磷的同时钒损失也较小，然而，硫酸锆成本较高，关于除磷渣的后续处理未有提及。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够有效降低钒损失的酸性高磷钒液提钒的方法。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是提供了酸性高磷钒液提钒的方法。该方法包括如下步骤：
a、向酸性高磷钒液中加入还原剂反应，得还原溶液；
b、调节还原溶液的pH值使四价钒沉淀，过滤得钒沉淀渣和含磷溶液；
c、将钒沉淀渣干燥，酸洗，煅烧得五氧化二钒。
其中，上述酸性高磷钒液提钒的方法中，步骤a中，所述酸性高磷钒液为高钙高磷钒渣经钙化焙烧、酸浸所得的浸出液。
进一步地，所述酸性高磷钒液中含V 5～30g/L、P 0.005～2g/L、Ca 0～0.8g/L、Mn0～14g/L、Fe 0～0.5g/L、Mg 0～0.5g/L；pH值为0.5～3.0。
进一步地，步骤a中，所述还原剂为SO2、H2S或葡萄糖中的至少一种。
进一步地，步骤a中，所述还原剂的用量为将五价钒还原为四价钒理论用摩尔量的1.0～1.5倍。
进一步地，步骤a中，所述反应的pH值≤4.0；反应的温度为20～60℃；反应的时间为10～60min。
其中，上述酸性高磷钒液提钒的方法中，步骤b中，所述调节还原溶液的pH值至7.0～9.0。
进一步地，步骤b中，所述含磷溶液获得磷酸铵盐后返回系统循环使用。
其中，上述酸性高磷钒液提钒的方法中，步骤c中，所述干燥的温度为100～200℃；干燥的时间为6～24h。
进一步地，步骤c中，所述酸洗采用洗液的pH值为1.0～3.0。
进一步地，所述洗液为盐酸、硫酸、硝酸或草酸中的至少一种配制的溶液。
进一步地，步骤c中，所述酸洗的液固比为1:1～3:1(mL/g)；酸洗的次数为2～6次。
进一步地，步骤c中，所述煅烧的温度为500～600℃；煅烧的时间为1～3h。
本发明的有益效果是：
本发明方法采用还原剂沉淀分离钒和磷，使磷留在碱性溶液中，不会产生除磷渣，省去了除磷渣的后续处理，同时降低了钒损失，节约了成本。本发明采用化学沉淀法实现了钒与磷的有效分离，工艺简单，操作方便，缩短了工艺流程。整个过程无钠盐以及其它新的杂质元素引入，便于废水处理。
具体实施方式
本发明具体实施方式中使用的原料、设备均为已知产品，通过购买市售产品获得。
目前，对于酸性高磷钒液通常是先除磷、再沉钒，在除磷过程中会有钒的损失，除磷后产生的除磷渣需要进一步处理，并且除磷剂价格较为昂贵，整个除磷提钒过程成本高。因此发明人针对上述缺陷，进行了大量研究，采用还原剂先将五价钒还原为四价钒，然后加碱沉淀出钒，使磷留在碱液中，有效实现了钒与磷的分离，再对钒沉淀渣进行后续处理得到合格的钒产品，整个过程不产生除磷渣，因此省去了除磷渣的后续处理，降低了钒损失，节约了成本。
具体地，本发明提供了酸性高磷钒液提钒的方法。该方法包括如下步骤：
a、向酸性高磷钒液中加入SO2、H2S或葡萄糖中的至少一种在pH值≤4.0，温度为20～60℃的条件下反应10～60min，得还原溶液；
b、调节还原溶液的pH值至7.0～9.0，使四价钒沉淀，过滤得钒沉淀渣和含磷溶液；
c、将钒沉淀渣在100～200℃干燥6～24h，采用pH值为1.0～3.0的洗液以液固比为1:1～3:1酸洗2～6次，在500～600℃煅烧1～3h，得五氧化二钒。
本发明酸性高磷钒液为高钙高磷钒渣经钙化焙烧、酸浸所得的浸出液，其含V 5～30g/L、P 0.005～2g/L、Ca 0～0.8g/L、Mn 0～14g/L、Fe 0～0.5g/L、Mg 0～0.5g/L；pH值为0.5～3.0。
本发明步骤b所得的含磷溶液中含P、NH4 +，将含磷溶液常规方法获得磷酸铵盐后返回系统循环使用。
本发明方法采用还原剂先将五价钒还原为四价钒，然后加碱沉淀出四价钒，使磷留在碱液中，从而有效实现了钒与磷的分离，再对钒沉淀渣进行后续处理得到合格的钒产品，整个过程不产生除磷渣，因此省去了除磷渣的后续处理，降低了钒损失，并且节约了成本。
下面将通过具体的实施例对本发明作进一步地详细阐述。
以下实施例中所采用的酸性高磷钒液的pH为2.78，主要成分如下表(g·L-1)：
Figure BDA0002364622750000031
实施例1
以SO2为还原剂，对1000mL上述酸性高磷钒液进行还原，在pH≤4，室温下反应30min，SO2用量为5.7ml(理论用量)；加入氨水调节pH值至7.0，过滤得到四价钒沉淀渣；对钒沉淀渣在100℃下干燥24h；采用pH值为1.0的稀硫酸溶液对钒沉淀渣进行酸洗，洗涤液固比3:1，洗涤2次；对酸洗后的钒沉淀渣在500℃下煅烧3h，得到五氧化二钒产品，纯度98.12％。整个流程自酸性高磷钒液至V2O5产品，钒收率92.5％。
实施例2
以H2S为还原剂，对2000mL上述酸性高磷钒液进行还原，在pH≤4，60℃下反应10min，H2S用量为13.8ml(理论用量1.2倍)；加入氨水调节pH值至8.0，过滤得到四价钒沉淀渣；对钒沉淀渣在150℃下干燥12h；采用pH值为2.0的稀硫酸溶液对钒沉淀渣进行酸洗，洗涤液固比2:1，洗涤4次；对酸洗后的钒沉淀渣在550℃下煅烧2h，得到五氧化二钒产品，纯度98.09％。整个流程自酸性高磷钒液至V2O5产品，钒收率92.5％。
实施例3
以葡萄糖为还原剂，对500mL上述酸性高磷钒液进行还原，在pH≤4，10℃下反应60min，葡萄糖用量为35.1g(理论用量1.5倍)；加入氨水调节pH值至9.0，过滤得到四价钒沉淀渣；对钒沉淀渣在200℃下干燥6h；采用pH值为3.0的稀硫酸溶液对钒沉淀渣进行酸洗，洗涤液固比1:1，洗涤6次；对酸洗后的钒沉淀渣在600℃下煅烧1h，得到五氧化二钒产品，纯度98.41％。整个流程自酸性高磷钒液至V2O5产品，钒收率92.5％。

Claims (10)

1.酸性高磷钒液提钒的方法，其特征在于：包括如下步骤：
a、向酸性高磷钒液中加入还原剂反应，得还原溶液；
b、调节还原溶液的pH值使四价钒沉淀，过滤得钒沉淀渣和含磷溶液；
c、将钒沉淀渣干燥，酸洗，煅烧得五氧化二钒。
2.根据权利要求1所述的酸性高磷钒液提钒的方法，其特征在于：步骤a中，所述酸性高磷钒液为高钙高磷钒渣经钙化焙烧、酸浸所得的浸出液。
3.根据权利要求1或2所述的酸性高磷钒液提钒的方法，其特征在于：步骤a中，所述还原剂为SO2、H2S或葡萄糖中的至少一种。
4.根据权利要求1～3任一项所述的酸性高磷钒液提钒的方法，其特征在于：步骤a中，所述还原剂的用量为将五价钒还原为四价钒理论用摩尔量的1.0～1.5倍。
5.根据权利要求1～4任一项所述的酸性高磷钒液提钒的方法，其特征在于：步骤a中，所述反应的pH值≤4.0；反应的温度为20～60℃；反应的时间为10～60min。
6.根据权利要求1～5任一项所述的酸性高磷钒液提钒的方法，其特征在于：步骤b中，所述调节还原溶液的pH值至7.0～9.0。
7.根据权利要求1～6任一项所述的酸性高磷钒液提钒的方法，其特征在于：步骤c中，所述干燥的温度为100～200℃；干燥的时间为6～24h。
8.根据权利要求1～7任一项所述的酸性高磷钒液提钒的方法，其特征在于：步骤c中，所述酸洗采用洗液的pH值为1.0～3.0；所述洗液为盐酸、硫酸、硝酸或草酸中的至少一种配制的溶液。
9.根据权利要求1～8任一项所述的酸性高磷钒液提钒的方法，其特征在于：步骤c中，所述酸洗的液固比为1:1～3:1；酸洗的次数为2～6次。
10.根据权利要求1～9任一项所述的酸性高磷钒液提钒的方法，其特征在于：步骤c中，所述煅烧的温度为500～600℃；煅烧的时间为1～3h。
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