CN112320846A - 碱性含钒浸出液高效协同除杂制备高纯v2o5的方法 - Google Patents

碱性含钒浸出液高效协同除杂制备高纯v2o5的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于五氧化二钒的制备技术领域，具体涉及一种碱性含钒浸出液高效协同除杂制备高纯V2O5的方法。针对现有制备V2O5的方法要么制备的V2O5纯度不高，要么流程复杂、废水难以处理的问题，本发明提供了一种碱性含钒浸出液高效协同除杂制备高纯V2O5的方法，包括以下步骤：a、取碱性含钒浸出液，搅拌条件下加入十八水硫酸铝，同时通入SO2或H2S气体，进行气液两相反应；b、过滤除杂浸出液；c、加入氨水进行反应；d、洗涤，烘干，煅烧，得到五氧化二钒粉体。本发明实现了由浸出液直接制备五氧化二钒，大大提高了浸出液制备高纯五氧化二钒的收率和纯度，纯度＞99.9％，钒收率70～80％，同时降低了高纯五氧化二钒的制备成本，具有良好的经济和社会效益。

Description

碱性含钒浸出液高效协同除杂制备高纯V2O5的方法
技术领域
本发明属于五氧化二钒的制备技术领域，具体涉及一种碱性含钒浸出液高效协同除杂制备高纯V2O5的方法。
背景技术
目前碱性含钒浸出液主要是主要集中于中国攀枝花地区，是通过“钒渣钠化焙烧-水浸”工序制备而来，主要的杂质元素为K、Na、Si、Cr四种元素，研究过程表明，在高纯五氧化二钒的制备过程中着重需要去除的元素只有Si和Cr，因为K和Na会形成可溶性盐通过洗涤去除。首先是硅的去除，在碱性溶液中，硅酸会通过缩合反应形成分子量较大的聚硅酸，也叫硅酸的多聚体，这种多聚体会在沉钒的过程中吸附于钒酸盐的表面从而进入产物，同时聚硅酸也会吸附浸出液中K，Na及Cr，使得其他杂质元素超标；其次是Cr的去除，因为浸出液是通过氧化气氛焙烧形成的，因此浸出液中的Cr以主要以六价的形式存在，六价铬对环境和人体的破坏性非常大。根据国家法律法规及行业相关标准的规定，产品或废水中的Cr必须控制在1个ppm以下，甚至小于0.5ppm，及其严格的标准进一步增加了除Cr的困难。所以如何快速高效去除Si和Cr是制备高纯五氧化二钒的关键所在。
高纯五氧化二钒广泛的应用于冶金、化工、催化、能源、染色等行业。目前，高纯的五氧化二钒的制备方法虽然种类繁多，方法各异，但大同小异，基本可以概括为两个类。一类是针对含钒浸出液杂质浓度较高的情况，首先是通过除杂得到杂质含量较低的含钒溶液，再利用钒离子在酸性和碱性中性质的差异进行反复的沉钒-返溶-再结晶的工序得到高纯的偏钒酸铵(如专利CN107285381A、CN101709377A和CN101748297A中公开的方法)，最后煅烧制得。此类方法制备的五氧化二钒大都纯度不高，且工艺流程过于复杂，制备成本高，综合钒收率过低。
另一类是含钒溶液钒离子浓度较低的情况(通常为石煤提钒工序所得)，主要通过萃取-反萃、离子交换等方法进行除杂，再对钒溶液进行浓缩处理，最后制得高纯的含钒产品(如CN107298461A)。此类方法也存在流程复杂、周期过长、成本过高、萃取废水难以处理等问题。
可见，上述方法都还存在流程复杂、成本高，钒收率低等各种问题，亟待开发一种新的高效、低成本制备高纯V2O5的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题为：现有制备V2O5的方法要么制备的V2O5纯度不高，要么流程复杂、废水难以处理的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案为：提供一种碱性含钒浸出液高效协同除杂制备高纯V2O5的方法。该方法包括以下步骤：
a、取碱性含钒浸出液，搅拌条件下加入十八水硫酸铝，同时通入SO2或H2S气体，进行气液两相反应，反应温度为20℃～100℃，待浸出液颜色变为深绿色时，停止通气和搅拌；
b、将步骤a所得浸出液静置陈化1～24h后进行第一次过滤；调节滤液pH值为11～12，再次陈化1～24h，进行第二次过滤；滤液加热煮沸后，控制终点pH值为7.5～8.5，静置陈化1～24h，进行第三次过滤，得到最终除杂后的浸出液；
c、向步骤b所得除杂后的浸出液中加入氨水，反应温度25～60℃，反应时间0.5～12h，得到白色沉淀；
d、将步骤c所得的白色沉淀洗涤两遍得到偏钒酸铵晶体，烘干后在500～550℃条件下煅烧2～4h，得到五氧化二钒粉体。
其中，上述碱性含钒浸出液高效协同除杂制备高纯V2O5的方法中，步骤a所述的含钒浸出液中全钒浓度为37.45g/L，K浓度为0.294g/L、Na浓度为43.41g/L、Si浓度为1.65g/L、Cr浓度为1.73g/L。
其中，上述碱性含钒浸出液高效协同除杂制备高纯V2O5的方法中，步骤a所述十八水硫酸铝加入量按摩尔比Al：Si＝1.2～2.0计算而得。
其中，上述碱性含钒浸出液高效协同除杂制备高纯V2O5的方法中，步骤a所述的SO2或H2S气体的流量为2L/min。
其中，上述碱性含钒浸出液高效协同除杂制备高纯V2O5的方法中，步骤c所述的氨水加入量为：按加铵系数1.8～2.5加入。
其中，上述碱性含钒浸出液高效协同除杂制备高纯V2O5的方法中，步骤c所述加入的氨水质量浓度为25％。
其中，上述碱性含钒浸出液高效协同除杂制备高纯V2O5的方法中，步骤d所述洗涤采用去离子水。
本发明的有益效果为：
本发明创新的提出了协同除杂的概念，通常碱性溶液中还原六价铬很困难，然后通过向浸出液持续通入SO2气体，进行饱和式的气液两相反应，实现了碱性条件下还原Cr的目的，结合铝硅酸盐沉淀的吸附性和三价铬离子的水解特性，相互作用和促进，达到了协同析出的效果，除杂效果良好。本发明实现了由浸出液直接制备五氧化二钒，大大提高了浸出液制备高纯五氧化二钒的收率和纯度，纯度＞99.9％，钒收率70～80％，同时降低了高纯五氧化二钒的制备成本，具有良好的经济和社会效益。
附图说明
图1所示为实施例1制备得到的高纯五氧化二钒的XRD图谱；
图2所示为实施例1制备得到的高纯五氧化二钒的SEM图。
具体实施方式
本发明提供了一种碱性含钒浸出液高效协同除杂制备高纯V2O5的方法，包括以下步骤：
a、取碱性含钒浸出液，搅拌条件下加入十八水硫酸铝，同时通入SO2或H2S气体，进行气液两相反应，反应温度为20℃～100℃，待浸出液颜色变为深绿色时，停止通气和搅拌；
b、将步骤a所得浸出液静置陈化1～24h后进行第一次过滤；调节滤液pH值为11～12，再次陈化1～24h，进行第二次过滤；滤液加热煮沸后，控制终点pH值为7.5～8.5，静置陈化1～24h，进行第三次过滤，得到最终除杂后的浸出液；
c、向步骤b所得除杂后的浸出液中加入氨水，反应温度25～60℃，反应时间0.5～12h，得到白色沉淀；
d、将步骤c所得的白色沉淀洗涤两遍得到偏钒酸铵晶体，烘干后在500～550℃条件下煅烧2～4h，得到五氧化二钒粉体。
本发明的关键在于在步骤a中，在碱性条件下通过气液两相反应还原铬，通过加入十八水硫酸铝，同时通入SO2或H2S气体对铬进行还原，其余还原剂难以在碱性条件下还原Cr。本发明先在碱性条件下还原，再水解沉淀的方式，采用的还原剂也不会对浸出液造成二次污染。具体过程是在适当的pH条件下，浸出液中加入硫酸铝的同时通入还原性气体，使得浸出液中Si和Cr同时参与反应，过程中形成硅的沉淀产物又可以对Cr的水解产物产生絮凝吸附的作用，从而加快了Cr的水解沉淀过程，而Cr的水解促使溶液pH降低，又加快了残留Al离子的析出，二者相互作用，相互促进，起到了协同析出的效果。最后对除杂完成的浸出液进行沉钒，煅烧烘干得到高纯五氧化二钒。
另一方面，本发明对硅的去除主要是通过添加硫酸铝，利用化学沉淀法去除，溶液中不会引入过量的Al离子，从而避免了Al离子的二次污染。
在本发明步骤b中，通过三次协同除杂过程，水解沉淀会降低溶液pH，而OH-是水解过程的驱动力，通过调节pH促使溶液中的Al3+和Cr3+协同析出，在第三次过滤前，将溶液煮沸的原因是因为此时溶液中Al3+和Cr3+的含量低，通过煮沸加快水解析出。
步骤c中加入氨水可以在提高溶液pH值的条件下引入铵根离子，加其他铵盐则起不到类似作用，无法在引入铵根离子的同时改变溶液pH值。
在上述措施的共同配合作用下，本发明制备的五氧化二钒纯度高，＞99.9％，钒收率高，达到了70～80％。同时操作流程简单，成本低，具有很好的实用价值。
下面将通过实施例对本发明的具体实施方式做进一步的解释说明，但不表示将本发明的保护范围限制在实施例所述范围内。
实施例中所用的碱性含钒浸出液中，全钒浓度为37.45g/L，杂质元素含量为K为0.294g/L、Na为43.41g/L、Si为1.65g/L、Cr为1.73g/L。
实施例1
量取500ml碱性含钒浸出液，在温度为20℃时，边搅拌边向溶液中加入11.74g十八水硫酸铝，同时缓慢持续的通入SO2气体，观察待浸出液颜色变为深绿色时，停止通气和搅拌。静置陈化1h后过滤得到滤液1#，并调节滤液1#pH至11范围，继续静置陈化1h，陈化结束后过滤得到滤液2#，将滤液2#加热煮沸后，控制终点pH范围在7.5，继续静置陈化1h，过滤得到除杂后浸出液。向除杂后浸出液中滴加99ml质量分数为25％的氨水，反应温度为25℃，反应时间为0.5h，反应结束得到白色沉淀。将白色沉淀用去离子水洗涤两遍并且烘干后在500℃的马弗炉中煅烧2h得到五氧化二钒粉体，结晶度好(见图1，图2)，纯度＞99.9％，钒收率70.67％。
实施例2
量取500ml碱性含钒浸出液，在温度为60℃时，边搅拌边向溶液中加入15.65g十八水硫酸铝，同时缓慢持续的通入SO2气体，观察待浸出液颜色变为深绿色时，停止通气和搅拌。静置陈化12h后过滤得到滤液1#，并调节滤液1#pH至11.5范围，继续静置陈化12h，陈化结束后过滤得到滤液2#，将滤液2#加热煮沸后，控制终点pH范围在8.0之间，继续静置陈化12h，过滤得到除杂后浸出液。向除杂后浸出液滴加118ml质量分数为25％氨水，反应温度为40℃，反应时间为8h，反应结束得到白色沉淀。将白色沉淀用去离子水洗涤两遍并且烘干后在525℃的马弗炉中煅烧3h得到五氧化二钒粉体，结晶度好，纯度＞99.9％，钒收率76.13％。
实施例3
量取500ml碱性含钒浸出液，在温度为100℃时，边搅拌边向溶液中加入19.57g十八水硫酸铝，同时缓慢持续的通入SO2气体，观察待浸出液颜色变为深绿色时，停止通气和搅拌。静置陈化24h后过滤得到滤液1#，并调节滤液1#pH至12范围，继续静置陈化24h，陈化结束后过滤得到滤液2#，将滤液2#加热煮沸后，控制终点pH范围在8.5之间，继续静置陈化24h，过滤后得到除杂后浸出液。向除杂后浸出液中滴加137ml质量分数为25％氨水，反应温度为60℃，反应时间为12h，反应结束得到白色沉淀。将白色沉淀用去离子水洗涤两遍并且烘干后在550℃的马弗炉中煅烧4h得到五氧化二钒粉体，结晶度好，纯度＞99.9％，钒收率80.42％。
由实施例结果可知，采用本发明方法，能够制备得到纯度＞99.9％，钒收率达到70～80％的五氧化二钒粉体，同时流程短，工艺简单，具有很好的实用价值。

Claims (7)

1.碱性含钒浸出液高效协同除杂制备高纯V2O5的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、取碱性含钒浸出液，搅拌条件下加入十八水硫酸铝，同时通入SO2或H2S气体，进行气液两相反应，反应温度为20℃～100℃，待浸出液颜色变为深绿色时，停止通气和搅拌；
b、将步骤a所得浸出液静置陈化1～24h后进行第一次过滤；调节滤液pH值为11～12，再次陈化1～24h，进行第二次过滤；滤液加热煮沸后，控制终点pH值为7.5～8.5，静置陈化1～24h，进行第三次过滤，得到最终除杂后的浸出液；
c、向步骤b所得除杂后的浸出液中加入氨水，反应温度25～60℃，反应时间0.5～12h，得到白色沉淀；
d、将步骤c所得的白色沉淀洗涤两遍得到偏钒酸铵晶体，烘干后在500～550℃条件下煅烧2～4h，得到五氧化二钒粉体。
2.根据权利要求1所述的碱性含钒浸出液高效协同除杂制备高纯V2O5的方法，其特征在于：步骤a所述的含钒浸出液中全钒浓度为37.45g/L，K浓度为0.294g/L、Na浓度为43.41g/L、Si浓度为1.65g/L、Cr浓度为1.73g/L。
3.根据权利要求1所述的碱性含钒浸出液高效协同除杂制备高纯V2O5的方法，其特征在于：步骤a所述十八水硫酸铝加入量按摩尔比Al：Si＝1.2～2.0计算而得。
4.根据权利要求1所述的碱性含钒浸出液高效协同除杂制备高纯V2O5的方法，其特征在于：步骤a所述的SO2或H2S气体的流量为2L/min。
5.根据权利要求1所述的碱性含钒浸出液高效协同除杂制备高纯V2O5的方法，其特征在于：步骤c所述的氨水加入量为：按加铵系数1.8～2.5加入。
6.根据权利要求1所述的碱性含钒浸出液高效协同除杂制备高纯V2O5的方法，其特征在于：步骤c所述加入的氨水质量浓度为25％。
7.根据权利要求1所述的碱性含钒浸出液高效协同除杂制备高纯V2O5的方法，其特征在于：步骤d所述洗涤采用去离子水。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101054630A (zh) * 2007-05-28 2007-10-17 德物华经济信息研究院有限公司 一种综合治理从石煤钒矿提取五氧化二钒方法中产生三废的方法
CN101182037A (zh) * 2007-11-23 2008-05-21 攀钢集团攀枝花钢铁研究院 一种从除磷底流渣中回收氧化钒的方法
CN104805303A (zh) * 2015-05-21 2015-07-29 孟立新 一种钒铬渣酸法同步回收钒铬的方法
CN106186064A (zh) * 2016-07-26 2016-12-07 大连博融新材料股份有限公司 一种深度除铬生产高纯偏钒酸铵的方法
CN107416903A (zh) * 2017-04-21 2017-12-01 广东工业大学 一种处理废钒催化剂的方法
CN108298581A (zh) * 2017-01-11 2018-07-20 中国科学院过程工程研究所 一种从含钒铬硅的浸出液中提钒并制备五氧化二钒的系统及其处理方法
CN110723750A (zh) * 2019-10-24 2020-01-24 成都先进金属材料产业技术研究院有限公司 碱性含钒浸出液直接制备高纯v2o5的方法
WO2020052686A1 (zh) * 2018-09-13 2020-03-19 中钒联科技发展有限公司 一种制钒的氨气回收制铵和废水循环使用的工艺

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101054630A (zh) * 2007-05-28 2007-10-17 德物华经济信息研究院有限公司 一种综合治理从石煤钒矿提取五氧化二钒方法中产生三废的方法
CN101182037A (zh) * 2007-11-23 2008-05-21 攀钢集团攀枝花钢铁研究院 一种从除磷底流渣中回收氧化钒的方法
CN104805303A (zh) * 2015-05-21 2015-07-29 孟立新 一种钒铬渣酸法同步回收钒铬的方法
CN106186064A (zh) * 2016-07-26 2016-12-07 大连博融新材料股份有限公司 一种深度除铬生产高纯偏钒酸铵的方法
CN108298581A (zh) * 2017-01-11 2018-07-20 中国科学院过程工程研究所 一种从含钒铬硅的浸出液中提钒并制备五氧化二钒的系统及其处理方法
CN107416903A (zh) * 2017-04-21 2017-12-01 广东工业大学 一种处理废钒催化剂的方法
WO2020052686A1 (zh) * 2018-09-13 2020-03-19 中钒联科技发展有限公司 一种制钒的氨气回收制铵和废水循环使用的工艺
CN110723750A (zh) * 2019-10-24 2020-01-24 成都先进金属材料产业技术研究院有限公司 碱性含钒浸出液直接制备高纯v2o5的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘波: "碱性含钒浸出液除硅研究及高纯五氧化二钒制备", 《钢铁钒钛》 *

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