CN116102062A - 一种多钒酸铵连续沉淀的方法及其数学模型的建立方法 - Google Patents
一种多钒酸铵连续沉淀的方法及其数学模型的建立方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116102062A CN116102062A CN202111331001.0A CN202111331001A CN116102062A CN 116102062 A CN116102062 A CN 116102062A CN 202111331001 A CN202111331001 A CN 202111331001A CN 116102062 A CN116102062 A CN 116102062A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- premix
- ammonium
- precipitation
- vanadium
- reactor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 77
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 title claims abstract description 46
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 title claims abstract description 17
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims abstract description 80
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 61
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 49
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 49
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 claims abstract description 10
- CMZUMMUJMWNLFH-UHFFFAOYSA-N sodium metavanadate Chemical compound [Na+].[O-][V](=O)=O CMZUMMUJMWNLFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 23
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical compound OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 claims description 8
- 235000012501 ammonium carbonate Nutrition 0.000 claims description 8
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 16
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- 239000000047 product Substances 0.000 description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- VWBLQUSTSLXQON-UHFFFAOYSA-N N.[V+5] Chemical compound N.[V+5] VWBLQUSTSLXQON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 208000012839 conversion disease Diseases 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- 230000002308 calcification Effects 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- GJPIVNTZJFSDCX-UHFFFAOYSA-N [V].[Ca] Chemical compound [V].[Ca] GJPIVNTZJFSDCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G31/00—Compounds of vanadium
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
- G06F17/10—Complex mathematical operations
- G06F17/18—Complex mathematical operations for evaluating statistical data, e.g. average values, frequency distributions, probability functions, regression analysis
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Operations Research (AREA)
- Probability & Statistics with Applications (AREA)
- Evolutionary Biology (AREA)
- Algebra (AREA)
- Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Software Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
本发明提供一种多钒酸铵连续沉淀的方法及其数学模型的建立方法,所述多钒酸铵连续沉淀的方法包括:(1)混合酸调节剂和偏钒酸钠溶液,得到第一预混液;(2)混合沉钒剂和步骤(1)所得第一预混液,得到第二预混液;(3)将步骤(2)所得第二预混液输送至n级串联反应器中进行连续沉淀反应,固液分离后得到多钒酸铵和沉淀母液,其中n≥2。所述数学模型的建立方法包括:(A)拟合出步骤(3)所述n级串联反应器的停留时间分布密度函数;(B)根据步骤(A)所得停留时间分布密度函数推导出n级串联反应器的出口反应物料的转化率方程。本发明提供的多钒酸铵连续沉淀方法提升了生产效率和产品质量稳定性,降低了设备投资成本。
Description
技术领域
本发明属于钒化工冶金技术领域,涉及一种多钒酸铵连续沉淀的方法,尤其涉及一种多钒酸铵连续沉淀的方法及其数学模型的建立方法。
背景技术
钒是一种浅银灰色稀有金属,在自然界的分布极为分散。钒具有高硬度、抗氧化性、耐疲劳性、多价态氧化还原反应等优异的物理化学性能,已广泛应用于高强度合金钢,储能原料,航空航天和制药工业等领域。在化工领域多用于制造业,其主要的氧化物V2O5常作为催化剂来加快反应,也可作为陶瓷的着色剂,钒酸盐或钒氧化物也作为颜料在工业生产中应用。钒资源多以钒钛磁铁矿和石煤的形式存在,而全球大约90%的钒产品都来自于钒钛磁铁矿。钒钛磁铁矿冶炼过程中产生的钒渣是钒产品的主要来源。钒渣提钒主要有钠化焙烧提钒、钙化焙烧-酸浸提钒、亚熔盐法、空白焙烧法及直接酸浸法等方法,钙化焙烧-酸浸提钒由于焙烧过程添加剂成本低,反应过程较钠化焙烧更环保,因而受到了广泛关注。但无论使用何种方法提钒,都会得到浸出钒液,需要进一步将钒从浸出液中分离出来。钒以沉淀的形式从含钒溶液中分离出来是最常见的方法。根据使用的沉淀剂不同,沉钒方法可分为水解沉钒、钙盐沉钒、铁盐沉钒、铵盐沉钒等。依据反应溶液的酸度差异,酸性铵盐沉钒又分为弱酸性和酸性铵盐沉钒法。
目前酸性铵盐沉钒工艺以间歇操作为主,设备投资高、生产效率低、产品质量不稳定。在间歇沉钒过程中需要控制的反应因素较多,如起始酸度过高会造成返溶、沉淀率降低、粘料,起始酸度过低又会造成聚合度下降;加铵量太低会生成5(NH4)2-xNaxV6O16,加铵量太多又会造成原料浪费;不同反应批次的物料性质也会有差异;反应温度、搅拌速率也会影响反应效果。
由此可见,如何开发一种多钒酸铵连续沉淀的方法,提升生产效率和产品质量稳定性的同时,降低设备投资成本,成为目前本领域技术人员迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多钒酸铵连续沉淀的方法及其数学模型的建立方法,所述多钒酸铵连续沉淀的方法提升了生产效率和产品质量稳定性的同时,降低了设备投资成本。
为达到此发明目的,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供一种多钒酸铵连续沉淀的方法,所述方法包括以下步骤:
(1)混合酸调节剂和偏钒酸钠溶液,得到第一预混液;
(2)混合沉钒剂和步骤(1)所得第一预混液,得到第二预混液;
(3)将步骤(2)所得第二预混液输送至n级串联反应器中进行连续沉淀反应,固液分离后得到多钒酸铵和沉淀母液,其中n≥2,例如可以是2、3、4或5,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
相较于传统采用的间歇沉淀法,本发明提供的连续沉淀法在生产效率、产品质量稳定性等方面均具有显著优势,不仅省去了中间的加酸加铵罐,节约了占地面积,而且反应基本在稳态条件下进行,溶液中基本不存在浓度梯度,各部分的结晶推动力近似相等且分布均匀,因此所得产品的颗粒尺寸均一稳定,反应进出料同时进行,显著提升了生产效率。
优选地,步骤(1)所述酸调节剂包括硫酸、亚硫酸或盐酸中的任意一种或至少两种的组合,典型但非限制性的组合包括硫酸与亚硫酸的组合,亚硫酸与盐酸的组合,硫酸与盐酸的组合,或硫酸、亚硫酸与盐酸的组合。
优选地,步骤(1)所述第一预混液的pH为2-3,例如可以是2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9或3,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,步骤(2)所述沉钒剂包括硫酸铵、氯化铵或碳酸铵中的任意一种或至少两种的组合,典型但非限制性的组合包括硫酸铵与氯化铵的组合,氯化铵与碳酸铵的组合,硫酸铵与碳酸铵的组合,或硫酸铵、氯化铵与碳酸铵的组合。
优选地,步骤(2)所述沉钒剂的加铵系数为1-3,例如可以是1、1.2、1.4、1.6、1.8、2、2.2、2.4、2.6、2.8或3,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用,进一步优选为1.5-2.5。
优选地,步骤(3)所述反应器为釜式反应器。
优选地,所述釜式反应器内部设置有搅拌桨。
优选地,所述搅拌桨为推进式搅拌桨。
本发明中,所述推进式搅拌桨属于轴向流搅拌桨,循环量大且功率小,结构简单,制造方便,特别适用于低粘度流体。
优选地,步骤(3)所述连续沉淀反应的温度为50-100℃,例如可以是50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中,所述连续沉淀反应的温度对于沉钒效果影响显著。当温度低于50℃时,连续沉淀反应无法充分进行,生产效率降低;当温度高于100℃时,又会导致生产成本的不必要升高。
优选地,步骤(3)所述连续沉淀反应还伴随着搅拌,且搅拌转速为30-500rpm,例如可以是30rpm、50rpm、100rpm、150rpm、200rpm、250rpm、300rpm、350rpm、400rpm、450rpm或500rpm,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,步骤(3)所述连续沉淀反应过程中,物料在反应器中的停留时间为50-300min,例如可以是50min、100min、150min、200min、250min或300min,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中,所述停留时间为物料在各级串联反应器中的总停留时间,且通过调节物料流速来进行停留时间的控制。
本发明中,所述停留时间对于沉钒效果影响显著。当停留时间低于50min时,物料在反应器内的连续沉淀反应并不完全,从而导致沉钒效果变差,反应器出口物料浓度不稳定;当停留时间高于300min时,虽然反应器出口物料浓度稳定,但是会导致生产效率的不必要降低。
优选地,步骤(3)所述反应器的表面还设置有加热装置。
优选地,所述加热装置为油浴加热装置。
本发明采用油浴加热的方式对物料进行加热,不仅升温快且保温时间长,确保了连续沉淀反应的顺利进行。
作为本发明第一方面优选的技术方案,所述方法包括以下步骤:
(1)混合酸调节剂和偏钒酸钠溶液,得到pH为2-3的第一预混液;所述酸调节剂包括硫酸、亚硫酸或盐酸中的任意一种或至少两种的组合;
(2)按照加铵系数为1-3混合沉钒剂和步骤(1)所得第一预混液,得到第二预混液;所述沉钒剂包括硫酸铵、氯化铵或碳酸铵中的任意一种或至少两种的组合;
(3)将步骤(2)所得第二预混液输送至n级串联釜式反应器中进行温度为50-100℃的连续沉淀反应,并伴随着转速为30-500rpm的搅拌,且物料在釜式反应器中的停留时间为50-300min,固液分离后得到多钒酸铵和沉淀母液,其中n≥2;所述釜式反应器的内部设置有推进式搅拌桨,表面设置有油浴加热装置。
第二方面,本发明提供一种如第一方面所述方法采用的数学模型的建立方法,所述建立方法包括以下步骤:
(A)拟合出步骤(3)所述n级串联反应器的停留时间分布密度函数;
(B)根据步骤(A)所得停留时间分布密度函数推导出n级串联反应器的出口反应物料的转化率方程。
本发明通过设计多级串联型连续沉淀反应,利用数学运算拟合出了反应器的停留时间分布密度函数,建立了连续沉钒过程的数学模型,并推导出停留时间分布预测反应转化率的方程,进一步预测多级串联反应器的停留时间分布密度函数和出口反应物料的转化率。
优选地,步骤(A)所述停留时间分布密度函数为:
E(t)=(a×exp(-t/b)+c+d×t)3n
其中,a,b,c,d分别为常量;t表示停留时间;n表示反应器串联数。
本发明中,停留时间分布密度E(t)的物理意义为:物料流体在反应器内停留时间介于t到t+dt之间的概率。
优选地,步骤(B)所述转化率方程为:
其中,C0与k分别为常量。
相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
(1)相较于传统采用的间歇沉淀法,本发明提供的连续沉淀法在生产效率、产品质量稳定性等方面均具有显著优势,不仅省去了中间的加酸加铵罐,节约了占地面积,而且反应基本在稳态条件下进行,溶液中基本不存在浓度梯度,各部分的结晶推动力近似相等且分布均匀,因此所得产品的颗粒尺寸均一稳定,反应进出料同时进行,显著提升了生产效率;
(2)本发明通过设计多级串联型连续沉淀反应,利用数学运算拟合出了反应器的停留时间分布密度函数,建立了连续沉钒过程的数学模型,并推导出停留时间分布预测反应转化率的方程,进一步预测多级串联反应器的停留时间分布密度函数和出口反应物料的转化率。
附图说明
图1是本发明提供的多钒酸铵连续沉淀方法采用的装置系统示意图。
其中:1-蠕动泵;2-进料口;3-搅拌器;4-水银温度计;5-釜式反应器;6-出料口;7-循环水管;8-油浴锅。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了,所述实施例仅仅是帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种多钒酸铵连续沉淀的方法,所述方法在如图1所示的装置系统中进行,所述方法包括以下步骤:
(1)混合硫酸和偏钒酸钠溶液,得到pH为2.5的第一预混液;
(2)按照加铵系数为2混合硫酸铵和步骤(1)所得第一预混液,得到第二预混液;
(3)利用蠕动泵1将步骤(2)所得第二预混液输送至2级串联釜式反应器5中进行温度为75℃的连续沉淀反应,并伴随着转速为265rpm的搅拌,且物料在釜式反应器5中的停留时间为175min,过滤后得到多钒酸铵和沉淀母液;所述釜式反应器5连接有搅拌器3,且搅拌器3所用搅拌桨为推进式搅拌桨;所述釜式反应器5通过循环水管7实现加热,且循环水管7经水浴锅8进行换热。
本实施例中连续沉淀反应达到稳定状态后出料口6的钒浓度为0.15g/L。
采用1stopt软件对实施例1中停留时间分布进行拟合得到停留时间分布密度函数为:
E(t)=(2.16×exp(-t/37.57)-3.54+0.003×t)6
拟合相关系数R2=0.998,表明拟合效果良好。
转化率方程为:
其中,C0与k分别为常量,其中在多钒酸铵沉淀过程C0取21.23,k取1.38。
依据上述转化率方程便可实现出口反应物料转化率的准确预测。
实施例2
本实施例提供一种多钒酸铵连续沉淀的方法,所述方法在如图1所示的装置系统中进行,所述方法包括以下步骤:
(1)混合亚硫酸和偏钒酸钠溶液,得到pH为2的第一预混液;
(2)按照加铵系数为1混合氯化铵和步骤(1)所得第一预混液,得到第二预混液;
(3)利用蠕动泵1将步骤(2)所得第二预混液输送至2级串联釜式反应器5中进行温度为50℃的连续沉淀反应,并伴随着转速为500rpm的搅拌,且物料在釜式反应器5中的停留时间为300min,过滤后得到多钒酸铵和沉淀母液;所述釜式反应器5连接有搅拌器3,且搅拌器3所用搅拌桨为推进式搅拌桨;所述釜式反应器5通过循环水管7实现加热,且循环水管7经水浴锅8进行换热。
本实施例中连续沉淀反应达到稳定状态后出料口6的钒浓度为0.3g/L。
本实施例所述多钒酸铵连续沉淀方法的数学模型及其建立过程与实施例1相似,故在此不做赘述。
实施例3
本实施例提供一种多钒酸铵连续沉淀的方法,所述方法在如图1所示的装置系统中进行,所述方法包括以下步骤:
(1)混合盐酸和偏钒酸钠溶液,得到pH为3的第一预混液;
(2)按照加铵系数为3混合碳酸铵和步骤(1)所得第一预混液,得到第二预混液;
(3)利用蠕动泵1将步骤(2)所得第二预混液输送至2级串联釜式反应器5中进行温度为100℃的连续沉淀反应,并伴随着转速为30rpm的搅拌,且物料在釜式反应器5中的停留时间为50min,过滤后得到多钒酸铵和沉淀母液;所述釜式反应器5连接有搅拌器3,且搅拌器3所用搅拌桨为推进式搅拌桨;所述釜式反应器5通过循环水管7实现加热,且循环水管7经水浴锅8进行换热。
本实施例中连续沉淀反应达到稳定状态后出料口6的钒浓度为0.1g/L。
本实施例所述多钒酸铵连续沉淀方法的数学模型及其建立过程与实施例1相似,故在此不做赘述。
实施例4
本实施例提供一种多钒酸铵连续沉淀的方法,所述方法中除了将步骤(3)中连续沉淀反应的温度降为40℃,其余条件均与实施例1相同,故在此不做赘述。
本实施例中连续沉淀反应达到稳定状态后出料口6无多钒酸铵沉淀产生。
相较于实施例1,由于本实施例将连续沉淀反应的温度降低至40℃,连续沉淀反应无法充分进行,导致沉钒效果变差,生产效率降低。
实施例5
本实施例提供一种多钒酸铵连续沉淀的方法,所述方法中除了将步骤(3)中物料在釜式反应器5中的停留时间降为40min,其余条件均与实施例1相同,故在此不做赘述。
本实施例中连续沉淀反应达到稳定状态后出料口6的钒浓度为0.5g/L。
相较于实施例1,由于本实施例将物料在釜式反应器中的停留时间缩短至40min,物料在反应器内的连续沉淀反应并不完全,导致沉钒效果变差,且反应器出口物料浓度不稳定。
对比例1
本对比例提供一种多钒酸铵间歇沉淀的方法,所述方法包括以下步骤:
(1)向偏钒酸钠溶液中加入硫酸,得到pH为2.5的酸性液;
(2)按照加铵系数为2混合硫酸铵和步骤(1)所得酸性液;
(3)将温度升高至75℃后,在转速为265rpm的搅拌的间歇式釜式反应器中反应175min。
结果表明,沉淀母液中钒含量为1g/L;同时在该条件下重复三次,沉淀母液中钒含量在1-2g/L之间波动,不稳定。
由此可见,相较于传统采用的间歇沉淀法,本发明提供的连续沉淀法在生产效率、产品质量稳定性等方面均具有显著优势,不仅省去了中间的加酸加铵罐,节约了占地面积,而且反应基本在稳态条件下进行,溶液中基本不存在浓度梯度,各部分的结晶推动力近似相等且分布均匀,因此所得产品的颗粒尺寸均一稳定,反应进出料同时进行,显著提升了生产效率。此外,本发明通过设计多级串联型连续沉淀反应,利用数学运算拟合出了反应器的停留时间分布密度函数,建立了连续沉钒过程的数学模型,并推导出停留时间分布预测反应转化率的方程,进一步预测多级串联反应器的停留时间分布密度函数和出口反应物料的转化率。
申请人声明,以上所述仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,所属技术领域的技术人员应该明了,任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种多钒酸铵连续沉淀的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
(1)混合酸调节剂和偏钒酸钠溶液,得到第一预混液;
(2)混合沉钒剂和步骤(1)所得第一预混液,得到第二预混液;
(3)将步骤(2)所得第二预混液输送至n级串联反应器中进行连续沉淀反应,固液分离后得到多钒酸铵和沉淀母液,其中n≥2。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述酸调节剂包括硫酸、亚硫酸或盐酸中的任意一种或至少两种的组合;
优选地,步骤(1)所述第一预混液的pH为2-3。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,步骤(2)所述沉钒剂包括硫酸铵、氯化铵或碳酸铵中的任意一种或至少两种的组合;
优选地,步骤(2)所述沉钒剂的加铵系数为1-3,进一步优选为1.5-2.5。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法,其特征在于,步骤(3)所述反应器为釜式反应器;
优选地,所述釜式反应器内部设置有搅拌桨;
优选地,所述搅拌桨为推进式搅拌桨。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法,其特征在于,步骤(3)所述连续沉淀反应的温度为50-100℃;
优选地,步骤(3)所述连续沉淀反应还伴随着搅拌,且搅拌转速为30-500rpm;
优选地,步骤(3)所述连续沉淀反应过程中,物料在反应器中的停留时间为50-300min。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法,其特征在于,步骤(3)所述反应器的表面还设置有加热装置;
优选地,所述加热装置为油浴加热装置。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
(1)混合酸调节剂和偏钒酸钠溶液,得到pH为2-3的第一预混液;所述酸调节剂包括硫酸、亚硫酸或盐酸中的任意一种或至少两种的组合;
(2)按照加铵系数为1-3混合沉钒剂和步骤(1)所得第一预混液,得到第二预混液;所述沉钒剂包括硫酸铵、氯化铵或碳酸铵中的任意一种或至少两种的组合;
(3)将步骤(2)所得第二预混液输送至n级串联釜式反应器中进行温度为50-100℃的连续沉淀反应,并伴随着转速为30-500rpm的搅拌,且物料在釜式反应器中的停留时间为50-300min,固液分离后得到多钒酸铵和沉淀母液,其中n≥2;所述釜式反应器的内部设置有推进式搅拌桨,表面设置有油浴加热装置。
8.一种如权利要求1-7任一项所述方法采用的数学模型的建立方法,其特征在于,所述建立方法包括以下步骤:
(A)拟合出步骤(3)所述n级串联反应器的停留时间分布密度函数;
(B)根据步骤(A)所得停留时间分布密度函数推导出n级串联反应器的出口反应物料的转化率方程。
9.根据权利要求8所述的设计方法,其特征在于,步骤(A)所述停留时间分布密度函数为:
E(t)=(a×exp(-t/b)+c+d×t)3n
其中,a,b,c,d分别为常量;t表示停留时间;n表示反应器串联数。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111331001.0A CN116102062A (zh) | 2021-11-11 | 2021-11-11 | 一种多钒酸铵连续沉淀的方法及其数学模型的建立方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111331001.0A CN116102062A (zh) | 2021-11-11 | 2021-11-11 | 一种多钒酸铵连续沉淀的方法及其数学模型的建立方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116102062A true CN116102062A (zh) | 2023-05-12 |
Family
ID=86253190
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111331001.0A Pending CN116102062A (zh) | 2021-11-11 | 2021-11-11 | 一种多钒酸铵连续沉淀的方法及其数学模型的建立方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116102062A (zh) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1258642A (zh) * | 1998-12-29 | 2000-07-05 | 攀枝花攀宏钒制品有限公司 | 用连续式沉淀工艺生产球形多钒酸铵的方法 |
CN1940096A (zh) * | 2005-09-30 | 2007-04-04 | 沈阳华瑞钒业有限公司 | 从多种含钒、钼废料中提取钒、钼化合物的方法 |
CN106011469A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-10-12 | 攀钢集团攀枝花钢钒有限公司 | 高浓度钒溶液连续沉钒的方法 |
CN109112300A (zh) * | 2018-11-14 | 2019-01-01 | 攀钢集团钒钛资源股份有限公司 | 提高沉钒apv堆密度的方法及装置 |
WO2019168420A1 (en) * | 2018-03-01 | 2019-09-06 | Politechnika Gdanska | Method for manufacturing of inorganic salts with monovalent cation and anion of transition metal acid, in particular in the form of micro- and nanocrystals |
CN112047379A (zh) * | 2020-09-14 | 2020-12-08 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 沉淀多钒酸铵的方法 |
CN113025833A (zh) * | 2021-02-26 | 2021-06-25 | 昆明理工大学 | 高浓度钒液沉钒的方法 |
CN113584326A (zh) * | 2021-08-03 | 2021-11-02 | 攀枝花攀钢集团设计研究院有限公司 | 连续式沉钒生产装置 |
-
2021
- 2021-11-11 CN CN202111331001.0A patent/CN116102062A/zh active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1258642A (zh) * | 1998-12-29 | 2000-07-05 | 攀枝花攀宏钒制品有限公司 | 用连续式沉淀工艺生产球形多钒酸铵的方法 |
CN1940096A (zh) * | 2005-09-30 | 2007-04-04 | 沈阳华瑞钒业有限公司 | 从多种含钒、钼废料中提取钒、钼化合物的方法 |
CN106011469A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-10-12 | 攀钢集团攀枝花钢钒有限公司 | 高浓度钒溶液连续沉钒的方法 |
WO2019168420A1 (en) * | 2018-03-01 | 2019-09-06 | Politechnika Gdanska | Method for manufacturing of inorganic salts with monovalent cation and anion of transition metal acid, in particular in the form of micro- and nanocrystals |
CN109112300A (zh) * | 2018-11-14 | 2019-01-01 | 攀钢集团钒钛资源股份有限公司 | 提高沉钒apv堆密度的方法及装置 |
CN112047379A (zh) * | 2020-09-14 | 2020-12-08 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 沉淀多钒酸铵的方法 |
CN113025833A (zh) * | 2021-02-26 | 2021-06-25 | 昆明理工大学 | 高浓度钒液沉钒的方法 |
CN113584326A (zh) * | 2021-08-03 | 2021-11-02 | 攀枝花攀钢集团设计研究院有限公司 | 连续式沉钒生产装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5774492B2 (ja) | 11−ブロムウンデカン酸のアンモノリシス方法 | |
CN101451198A (zh) | 一种从废电解阳极泥中回收锌铅的方法 | |
CN111167395B (zh) | 一种连续生产羟基丙烯酸树脂水分散体的系统和方法 | |
CN108425013B (zh) | 一种去除锰矿脱硫液中连二硫酸锰的方法 | |
CN102161505A (zh) | 一种氟钛酸钾的循环制备工艺 | |
CN112708786A (zh) | 一种从铝钪合金靶材废料中回收钪的方法 | |
CN101633981B (zh) | 含钛物料的酸解方法及钛白粉的制备方法 | |
CN106011469B (zh) | 高浓度钒溶液连续沉钒的方法 | |
CN116102062A (zh) | 一种多钒酸铵连续沉淀的方法及其数学模型的建立方法 | |
CN106495215A (zh) | 一种含砷废液生产砷酸镁的方法 | |
KR830002388B1 (ko) | 티탄철 함유 물질로부터 티탄 성분을 추출하는 방법 | |
CN102675509B (zh) | 一种非离子聚丙烯酰胺的制备方法 | |
CN102517453A (zh) | 一种从废铂坩埚中回收铂的方法 | |
CN203316120U (zh) | 贵金属密闭溶解反应釜 | |
CN1629326A (zh) | 含钒铁精矿球团提钒方法 | |
CN101456593A (zh) | 一种高温结晶法生产硫酸锰溶液的工艺 | |
CN108658133B (zh) | 一种难溶金属铱的快速溶解方法 | |
CN110282800A (zh) | 提钒废水氨氮资源化回收技术 | |
CN217288385U (zh) | 一种连续沉锂反应釜 | |
CN112251602A (zh) | 硫酸稀土连续萃取转型制备混合氯化稀土的方法及装置 | |
CN108130433A (zh) | 一种稀土沉淀过程有效去除氯、钠离子的方法 | |
CN106282980A (zh) | 一种降铅装置及工艺方法 | |
CN114377641A (zh) | 一种连续沉锂反应釜 | |
CN111690819A (zh) | 一种铂金提纯方法及一种反应釜 | |
CN214115662U (zh) | 硫酸稀土连续萃取转型制备混合氯化稀土的装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |