CN113073202B - 一种钒渣提钒酸性铵盐沉钒后液综合治理的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钒渣提钒酸性铵盐沉钒后液综合治理的方法,直接往沉钒后液中加碱加热脱氨,然后往脱氨后液中加入沉淀剂A富集钒铬,过滤得除铬后液和钒铬富集渣;或先往沉钒后液中加入沉淀剂B富集钒,过滤得除钒后液和钒富集渣,再往除钒后液中加碱加热脱氨,然后往脱氨后液中加入沉淀剂A富集铬,过滤得除铬后液和铬富集渣,所得钒富集渣再生分离回收钒,铬富集渣及钒铬富集渣再生分离回收铬及钒,除铬后液中V和Cr的浓度均<0.5mg/L,避免了钒铬还原渣及含铵的硫酸钠结晶物的产生。本发明具有工艺流程短,操作简便,钒铬沉淀分离回收效率高,环境友好等优点,适合于工业化应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种钒渣提钒酸性铵盐沉钒后液综合治理的方法,属于废液回收技术领域。
背景技术
钒及其化工产品是主要的冶金及化工原料。钒渣是钒冶金的主要原料,钒渣经氧化钠化焙烧—水浸—酸性铵盐沉钒—氧化钒(V2O5和V2O3)—钒合金的工艺生产钒产品。钒和铬性质相近,它们在矿物中通常伴生共存,钒渣提钒沉钒后液中既有钒也有铬。钒渣提钒酸性铵盐沉钒后液pH值为2~3,其中含NH4+8~11g/L、Na+18~22g/L、SO4 2-75~85g/L、Cr6+0.8~1.5g/L,TV 0.1~0.35g/L,及少量悬浮物。因此,钒渣提钒酸性铵盐沉钒后液必须加以治理。
钒渣提钒酸性铵盐沉钒后液治理的现有工艺为:还原—中和—蒸发浓缩,以实现废水零排放,其中还原是直接向沉钒后液中加入还原剂,使废水中的V5+和Cr6+还原为V3+和Cr3+。然后,加碱中和使低价的钒和铬沉淀析出,过滤得到压滤水和钒铬还原渣;压滤水再经蒸发浓缩,得到硫酸钠结晶物(含20%左右硫酸铵及微量的V和Cr)和冷凝水,冷凝水中水回用。该方法的问题是,工艺路线长,处理成本高,且得到的钒铬还原渣和含硫酸铵的硫酸钠结晶物都是危险固废,必须进一步处理才能消化。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种既能分离回收钒和铬,又可从中分离回收氨和硫酸钠,工艺流程短,生产成本低,适用于大规模工业生产的钒渣提钒酸性铵盐沉钒后液综合治理的方法。
本发明一种钒渣提钒酸性铵盐沉钒后液综合治理的方法,直接往沉钒后液中加碱将其pH调至10.5~12.5,加热脱氨,然后往脱氨后液中加入沉淀剂A富集钒铬,使其中的铬和钒一并沉淀析出,过滤得除铬后液和钒铬富集渣;或
先往沉钒后液中加入沉淀剂B富集钒,使其中的钒在pH为4~7的条件下选择性沉淀析出,过滤得除钒后液和钒富集渣,再往除钒后液中加碱将其pH调至10.5~12.5,加热脱氨,然后往脱氨后液中加入沉淀剂A富集铬,使其中的铬沉淀析出,过滤得除铬后液和铬富集渣;
所得铬富集渣或钒铬富集渣用硫酸或硫酸氢钠溶液再生,或用碳酸钠溶液或碳酸钠和碳酸氢钠的混合溶液再生,所得硫酸铅或碳酸铅返回循环使用,铬富集液或钒铬富集液用于生产铬及钒的产品;
所得钒富集渣用硫酸溶液再生,所得硫酸铁或硫酸铝的溶液返回循环使用,所得钒富集物用于生产钒化工产品;
所述沉淀剂A为含铅化合物,沉淀剂B为含铁或含铝化合物;
所得除铬后液中V和Cr的浓度均<0.5mg/L,除铬后液再经浓缩分离回收得硫酸钠产品。
本发明一种钒渣提钒酸性铵盐沉钒后液综合治理的方法,所述碱选自氢氧化钠、碳酸钠和碳酸氢钠中的至少一种。
本发明一种钒渣提钒酸性铵盐沉钒后液综合治理的方法,所述加热脱氨是指,往除钒后液中或沉钒后液中加入氢氧化钠和碳酸钠盐调pH至10.5~12.5,加热至85~105℃,蒸发脱氨0.25~2.5h,利用碳酸铵受热分解产生的CO2的载带效应使其中的NH3快速降至0.1~0.01g/L,得脱氨后液,挥发出来的氨用硫酸溶液喷淋吸收得硫酸铵溶液,所得硫酸铵溶液返回用于酸性铵盐沉钒。
本发明一种钒渣提钒酸性铵盐沉钒后液综合治理的方法,所述富集钒铬或富集铬是指,按(Cr+V)/Pb或Cr/Pb摩尔比为1:1~10的比例往脱氨后液中加入沉淀剂A,于25~95℃,搅拌0.25~2.5h,使其中的钒铬或铬沉淀析出,过滤得除铬后液和钒铬富集渣或铬富集渣。
本发明一种钒渣提钒酸性铵盐沉钒后液综合治理的方法,所述富集钒是指,先按V/Fe或V/Al摩尔比为1:1~10的比例往沉钒后液中加入沉淀剂B,然后加碱调pH至4~6,使其中的钒以钒酸铁或钒酸铝的形式沉淀析出,过滤得除钒后液和钒富集渣。
本发明一种钒渣提钒酸性铵盐沉钒后液综合治理的方法,所述沉淀剂A选自氢氧化铅、硝酸铅、氯化铅、硫酸铅、碱式硫酸铅、碳酸铅、碱式碳酸铅中的至少一种。
本发明一种钒渣提钒酸性铵盐沉钒后液综合治理的方法,所述沉淀剂B选自硫酸铁、聚合硫酸铁、硫酸亚铁、氧化亚铁、氢氧化亚铁、氧化铁、氢氧化铁、氯化亚铁、氯化铁、硝酸铁,硫酸铝、聚合硫酸铝、氯化铝、聚合氯化铝、硝酸铝、氢氧化铝中的至少一种。
本发明一种钒渣提钒酸性铵盐沉钒后液综合治理的方法,将铬富集渣或钒铬富集渣按固液比1:1~10g/mL加入0.5~5mol/L的硫酸或硫酸氢钠溶液中,于15~95℃搅拌0.5~1.5h,过滤得铬富集液或钒铬富集液和硫酸铅,所得硫酸铅返回循环使用,铬富集液或钒铬富集液用于生产铬的产品或钒和铬的产品,或
将铬富集渣或钒铬富集渣按固液比1:1~10g/mL加入0.5~4.5mol/L的碳酸钠或碳酸钠和碳酸氢钠的混合溶液中,将溶液pH调至8.3~10.4,于25~105℃搅拌0.5~3.5h,过滤得铬富集液或钒铬富集液和碳酸铅,所得碳酸铅返回循环使用,铬富集液或钒铬富集液用于生产铬的产品或钒和铬的产品。
本发明一种钒渣提钒酸性铵盐沉钒后液综合治理的方法,将钒富集渣按固液比1:1~10g/mL加入0.5~5mol/L的硫酸溶液中,于25~105℃搅拌0.25~2.5h,过滤得硫酸铁或硫酸铝的溶液和钒富集物滤饼,所得硫酸铁或硫酸铝的溶液返回循环使用,钒富集物滤饼则用于生产钒化工产品。
本发明一种钒渣提钒酸性铵盐沉钒后液综合治理的方法,除铬后液直接蒸发浓缩结晶硫酸钠,或除铬后液经一级或多级钠滤浓缩,得纳滤浓水和纳滤产水,所得纳滤浓水蒸发浓缩得无水硫酸钠,纳滤产水返回用作钒渣焙烧熟料的浸出液,或除铬后液经一级或多级电渗析浓缩,得浓水和淡水,所得浓水冷却结晶得芒硝,淡水返回用作钒渣焙烧熟料的浸出液。
本发明与已有技术相比具有以下优点及效果:
本发明通过采用沉淀剂A和沉淀剂B,使钒渣提钒酸性铵盐沉钒后液中的铬钒彻底沉淀析出,除铬后液中V和Cr的浓度均<0.5mg/L,低于工业废水的排放标准,并在沉淀剂再生工艺过程中顺便将钒铬都转化成产品,从而避免了钒铬还原渣的产生。此外,在铬沉淀富集的同时,一并将溶液中的氨分离回收,脱氨后液浓缩结晶直接得到合格的硫酸钠产品,无含铵的硫酸钠结晶物产生。本发明具有工艺流程短,操作简便,生产成本低,钒铬沉淀分离回收效率高,环境友好等优点,适合于工业化应用。
具体实施方式
下面结合实施例,对本发明作进一步描述,以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
实施例1
取pH为2.1的含V 0.6g/L、Cr 0.9g/L、NH4+8.5g/L的钒渣提钒酸性铵盐沉钒后液1.5m3,按其中钒形成钒酸铁化学反应计量数的4倍加入硫酸铁溶液,加碱调pH至4.5,室温搅拌0.5h,过滤得含V 0.04g/L的除钒后液及含Cr﹤0.3%的钒富集渣;所得钒富集渣按固液比1:2g/ml,搅拌加入到1.5mol/L的H2SO4溶液中,95℃反应1.5h,过滤得硫酸铁溶液和含水合五氧化二钒的钒富集物,钒富集物用作生产五氧化二钒的原料,硫酸铁溶液则返回除钒工序循环使用;所得除钒后液加氢氧化钠和碳酸氢钠调pH至11,90℃搅拌赶氨1h,得NH3浓度为0.04g/L的脱氨后液,挥发出来的氨用硫酸溶液喷淋吸收得硫酸铵溶液,所得硫酸铵溶液返回铵盐沉钒工序循环使用,然后往所得脱氨后液中按Cr/Pb摩尔比为1:5的比例加入碳酸铅,75℃搅拌1.5h,使其中的铬沉淀析出,过滤得除铬后液和铬富集渣,除铬后液中V和Cr的浓度均<0.1mg/L;所得除铬后液蒸发结晶得纯度达99.3%的无水硫酸钠产品,硫酸钠结晶母液返回配制钒渣钠化焙烧熟料的浸出液;所得铬富集渣按固液比1:3g/mL加入Na+离子浓度为3mol/L的碳酸钠和碳酸氢钠摩尔比为1:1的溶液中,65℃搅拌1.5h,过滤得铬富集液和碳酸铅,所得碳酸铅返回除铬工序循环使用,铬富集液则用于生产铬的化工产品。
实施例2
取pH为2.5的含V 0.3g/L、Cr 1.5g/L、NH4+10.6g/L的钒渣提钒酸性铵盐沉钒后液5m3,加氢氧化钠和碳酸钠调pH至12,100℃搅拌赶氨0.5h,得NH3浓度为0.01g/L的脱氨后液,挥发出来的氨用硫酸溶液喷淋吸收得硫酸铵溶液,所得硫酸铵溶液返回铵盐沉钒工序循环使用,然后按(Cr+V)/Pb摩尔比为1:6的比例往脱氨后液中加入硫酸铅,75℃搅拌1.5h,使其中的铬和钒沉淀析出,过滤得除铬后液和铬钒富集渣,除铬后液中V和Cr的浓度分别为0.1mg/L和0.2mg/L;所得除铬后液经纳滤浓缩得纳滤浓水和纳滤产水,所得纳滤浓水蒸发浓缩得纯度为99.6%的无水硫酸钠,纳滤产水返回用作钒渣焙烧熟料的浸出液;所得铬钒富集渣按固液比1:3g/mL加入2.5mol/L硫酸溶液中,25℃搅拌1.5h,溶液终点pH为2.9,过滤得铬钒富集液和硫酸铅,所得硫酸铅返回除铬工序循环使用,铬钒富集液则按其中的钒形成钒酸铝化学反应计量数的5倍加入硫酸铝除钒,加碱调pH至6.5,室温搅拌0.5h使其中的钒沉淀析出,过滤得含V 0.02g/L的除钒铬富集液及除钒渣;所得除钒渣按固液比1:2g/ml,搅拌加入到2mol/L的H2SO4溶液中,102℃反应1h,过滤得硫酸铝溶液和含水合五氧化二钒的钒富集物,所得钒富集物用作生产五氧化二钒的原料,硫酸铝溶液返回除钒工序循环使用。
Claims (8)
1.一种钒渣提钒酸性铵盐沉钒后液综合治理的方法,其特征在于:直接往沉钒后液中加碱将其pH调至10.5~12.5,加热脱氨,然后往脱氨后液中加入沉淀剂A富集钒铬,使其中的铬和钒一并沉淀析出,过滤得除铬后液和钒铬富集渣;或
先往沉钒后液中加入沉淀剂B富集钒,使其中的钒在pH为4~7的条件下选择性沉淀析出,过滤得除钒后液和钒富集渣,再往除钒后液中加碱将其pH调至10.5~12.5,加热脱氨,然后往脱氨后液中加入沉淀剂A富集铬,使其中的铬沉淀析出,过滤得除铬后液和铬富集渣;
所得铬富集渣或钒铬富集渣用硫酸或硫酸氢钠溶液再生,或用碳酸钠溶液或碳酸钠和碳酸氢钠的混合溶液再生,所得硫酸铅或碳酸铅返回循环使用,铬富集液或钒铬富集液用于生产铬及钒的产品;
所得钒富集渣用硫酸溶液再生,所得硫酸铁或硫酸铝的溶液返回循环使用,所得钒富集物用于生产钒化工产品;
所述碱选自氢氧化钠、碳酸钠和碳酸氢钠中的至少一种;
所述加热脱氨是指,往除钒后液中或沉钒后液中加入氢氧化钠和碳酸钠盐调pH至10.5~12.5,加热至85~105℃,蒸发脱氨0.25~2.5h,利用碳酸铵受热分解产生的CO2的载带效应使其中的NH3快速降至0.1~0.01g/L,得脱氨后液,挥发出来的氨用硫酸溶液喷淋吸收得硫酸铵溶液,所得硫酸铵溶液返回用于酸性铵盐沉钒;
所述沉淀剂A为含铅化合物,沉淀剂B为含铁或含铝化合物;
所得除铬后液中V和Cr的浓度均<0.5mg/L,除铬后液再经浓缩分离回收得硫酸钠产品。
2.根据权利要求1所述的一种钒渣提钒酸性铵盐沉钒后液综合治理的方法,其特征在于:所述富集钒铬或富集铬是指,按(Cr+V)/Pb或Cr/Pb摩尔比为1:1~10的比例往脱氨后液中加入沉淀剂A,于25~95℃,搅拌0.25~2.5h,使其中的钒铬或铬沉淀析出,过滤得除铬后液和钒铬富集渣或铬富集渣。
3.根据权利要求1所述的一种钒渣提钒酸性铵盐沉钒后液综合治理的方法,其特征在于:所述富集钒是指,先按V/Fe或V/Al摩尔比为1:1~10的比例往沉钒后液中加入沉淀剂B,然后加碱调pH至4~6,使其中的钒以钒酸铁或钒酸铝的形式沉淀析出,过滤得除钒后液和钒富集渣。
4.根据权利要求1或2所述的一种钒渣提钒酸性铵盐沉钒后液综合治理的方法,其特征在于:所述沉淀剂A选自氢氧化铅、硝酸铅、氯化铅、硫酸铅、碱式硫酸铅、碳酸铅、碱式碳酸铅中的至少一种。
5. 根据权利要求1或3所述的一种钒渣提钒酸性铵盐沉钒后液综合治理的方法,其特征在于:所述沉淀剂B选自硫酸铁、聚合硫酸铁、硫酸亚铁、氧化亚铁、氢氧化亚铁、氧化铁、氢氧化铁、氯化亚铁、氯化铁、硝酸铁,硫酸铝、聚合硫酸铝、氯化铝、聚合氯化铝、硝酸铝、氢氧化铝中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种钒渣提钒酸性铵盐沉钒后液综合治理的方法,其特征在于:将铬富集渣或钒铬富集渣按固液比1:1~10g/mL加入0.5~5mol/L的硫酸或硫酸氢钠溶液中,于15~95℃搅拌0.5~1.5h,过滤得铬富集液或钒铬富集液和硫酸铅,所得硫酸铅返回循环使用,铬富集液或钒铬富集液用于生产铬的产品或钒和铬的产品,或
将铬富集渣或钒铬富集渣按固液比1:1~10g/mL加入0.5~4.5mol/L的碳酸钠或碳酸钠和碳酸氢钠的混合溶液中,将溶液pH调至8.3~10.4,于25~105℃搅拌0.5~3.5h,过滤得铬富集液或钒铬富集液和碳酸铅,所得碳酸铅返回循环使用,铬富集液或钒铬富集液用于生产铬的产品或钒和铬的产品。
7.根据权利要求1所述的一种钒渣提钒酸性铵盐沉钒后液综合治理的方法,其特征在于:将钒富集渣按固液比1:1~10g/mL加入0.5~5mol/L的硫酸溶液中,于25~105℃搅拌0.25~2.5h,过滤得硫酸铁或硫酸铝的溶液和钒富集物滤饼,所得硫酸铁或硫酸铝的溶液返回循环使用,钒富集物滤饼则用于生产钒化工产品。
8.根据权利要求1或2或3或6或7所述的一种钒渣提钒酸性铵盐沉钒后液综合治理的方法,其特征在于:除铬后液直接蒸发浓缩结晶硫酸钠,或除铬后液经一级或多级钠滤浓缩,得纳滤浓水和纳滤产水,所得纳滤浓水蒸发浓缩得无水硫酸钠,纳滤产水返回用作钒渣焙烧熟料的浸出液,或除铬后液经一级或多级电渗析浓缩,得浓水和淡水,所得浓水冷却结晶得芒硝,淡水返回用作钒渣焙烧熟料的浸出液。
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