CN117758068A - 一种石煤制备硫酸氧钒的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石煤制备硫酸氧钒的方法,包括获取石煤的浸出液,采用酸萃取剂对浸出液中硫酸进行萃取获得萃酸后液和载酸有机;酸萃取剂包括10~100%萃酸有机和90%~0%稀释剂;萃酸后液采用氧化剂进行氧化并控制萃酸后液中钒呈+5价的高价态;高价态的萃酸后液采用钒萃取剂进行萃取获得负载有机,负载有机经过钒反萃剂反萃得到反萃后液;反萃后液经过除杂、钒还原得到水相钒;水相钒经过钒精萃取、负载钒有机洗涤、硫酸溶液反萃后得到硫酸氧钒。本发明通过工艺优化在降低生产成本的同时,有效提高钒收率并保证最终制备得到的硫酸氧钒的纯度。
Description
技术领域
本发明涉及金属冶炼领域,具体涉及一种石煤制备硫酸氧钒的方法。
背景技术
随着新能源发电量占比逐渐增大,规模储能中全钒液流电池用硫酸氧钒市场需求急剧增加,因此,石煤钒提取制备硫酸氧钒前景广阔。
但目前,石煤钒提取制备硫酸氧钒的方式有两种;一种是直接从石煤中提取做成钒酸铵或五氧化二钒产品,五氧化二钒再在硫酸中溶解活化,然后用还原剂还原五价钒制得蓝色硫酸氧钒;另外一种是直接从石煤中提取制备硫酸氧钒。
其中,从石煤中提取五氧化二钒再转化成硫酸氧钒的技术路线较长,制备工艺流程复杂,五氧化二钒所需纯度较高。而从石煤中直接提取制备硫酸氧钒的方法存在钒直接回收率低、硫酸氧钒中杂质含量较高的问题。
具体的,例如:郭秋松等人采用D2EHPA/TBP从石煤酸浸出液中直接萃取制备超纯硫酸氧钒,溶液中钒、铁、锰、铬浓度分别为88.07 g/L(V2O5计)、1983 mg/L、15.1 mg/L、36.2 mg/L,通过多级逆流萃取后,铁、锰、铬杂质去除率为99.1%,但钒直接回收率仅41.3%,硫酸氧钒中杂质含量较高。若采用两段联合协同萃取深度除杂,铁、锰、铬总除杂率可达99.87%,但钒全过程直收率仅24.7%。
因此,现有公开的从石煤中直接提取制备硫酸氧钒的方法存在钒收率较低、废水产生量大、加工成本高,且仅适用于杂质浓度较低的石煤含钒溶液。而且工业生产中的石煤酸浸出液中钒浓度更低、杂质浓度更高,溶液组成复杂,采用现有技术公开的D2EHPA/TBP直接萃取制备超纯硫酸氧钒难度更高。
发明内容
因此,本发明要解决的问题在于,如何有效提高石煤中直接萃取制备硫酸氧钒的收率和纯度,从而提供解决上述问题的一种石煤制备硫酸氧钒的方法。
一种石煤制备硫酸氧钒的方法,包括:
获取石煤的浸出液,采用酸萃取剂对浸出液中硫酸进行萃取获得萃酸后液和载酸有机;酸萃取剂包括10~100%萃酸有机和90%~0%稀释剂;酸萃取剂与浸出液的体积比为(1-25):5;萃酸有机包括TLA、TEHA、N1923、Primene JMT、N235、Alamine 336、Alamine 330、Cyanex923、TRPO、TBP、正辛醇、异辛醇、仲辛醇、正任醇、正癸醇中的至少两种; 当浸出液中含有+5价的高价态钒时,采用还原剂进行处理以控制浸出液中钒呈+4价及以下的低价态,或者,采用不具有+5价钒萃取能力的萃酸有机进行萃取;
萃酸后液采用氧化剂进行氧化并控制萃酸后液中钒呈+5价的高价态;
高价态的萃酸后液采用钒萃取剂进行萃取获得负载有机,负载有机经过钒反萃剂反萃得到反萃后液;
反萃后液经过除杂、钒还原得到水相钒;
水相钒经过钒精萃取、负载钒有机洗涤、硫酸溶液反萃后得到硫酸氧钒。
具体的,当所述浸出液中钒具有+5价时,可以采用还原剂进行处理以控制浸出液中钒呈+4价以下的低价态,该方式下可以有效适用于上述的所有萃酸有机;例如:当获取的浸出液为石煤高温焙烧后的硫酸浸出液时,该浸出液中含有较多的+5价的钒,而萃酸有机中采用的N1923、Primene JMT、N235、Alamine 336、Alamine 330等有机物质具有一定的萃取+5价的钒的能力,因此,为了保证所有萃酸有机中的有机溶液均能有效适用,减少钒损失,可以对石煤高温焙烧后的浸出液进行还原,使石煤浸出液中钒均呈+3或+4的低价态,进而有效避免萃酸有机中+5价钒的损失;而石煤蚀变浸出液、硫酸熟化浸出液、高压浸出液或石煤直接硫酸浸出液中钒离子主要呈三价或四价状态不需经过此步骤。同时,当所述浸出液中钒具有+5价时,也可以采用不具有+5价钒萃取能力的萃酸有机进行萃取,例如:主要采用TLA、TEHA、正辛醇等萃酸有机进行萃取。
所述还原剂包括焦亚硫酸钠、硫代硫酸钠、亚硫酸钠、二氧化硫、亚硫酸氢钠中的至少一种;
所述还原剂进行处理的条件为:温度40~60 ℃,pH<2.0,还原时间20 min~2h,还原剂添加量为钒理论还原所需量的1.2倍以上。
所述酸萃取剂的萃取条件为:pH<2,萃取时间5~40 min,萃取温度5~30 ℃。
所述氧化剂包括双氧水、氯酸钠、高锰酸钾中的至少一种;
和/或,所述氧化的条件为:温度30~70 ℃,pH 1.4~2.0,时间5 min~24 h;
和/或,所述氧化剂的添加量为钒、铁理论全部氧化需求量的1.2倍以上。
所述钒萃取剂包括体积比为(5-40):(95-60)的萃钒有机和稀释剂;
和/或,所述钒萃取剂的萃取条件为:pH 1.4~2.5,萃取时间20~60 min,萃取温度15~35 ℃,O/A(油水比)=1: (0.5~10);
和/或,所述钒反萃剂包括碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、氢氧化钠溶液、碳酸钾溶液、氢氧化钾溶液中的至少一种;
和/或,所述钒反萃剂的浓度为0.01 mol/L-5 mol/L;
和/或,所述钒反萃剂的反萃条件为:温度30-60 ℃,时间5-60 min,O/A=(1-10):1。
所述稀释剂为磺化煤油,又名260溶剂油;
和/或,所述萃钒有机包括N503、N1923、Primene JMT、N235、Alamine 336、TBP、TOP、Cyanex301、Cyanex302、正辛醇、异辛醇、仲辛醇、正任醇、正癸醇中至少两种。
所述除杂的过程为:采用除杂剂混合后进行共沉淀,所述除杂剂包括聚合Al2(SO4)3/硫酸铝、Al(OH)3、铝酸钠、聚合氯化铝、氯化铝、明矾、聚丙烯酰胺、PEO、聚丙烯酸钠、双氧水、氯酸钠、次氯酸钠、氯酸钙、次氯酸钙、氯酸钾、次氯酸钾、高锰酸钾中的至少两种;
和/或,所述除杂的条件为:pH 7.0~8.5,温度30~70 ℃,除杂剂添加量为0.01~2g/L,反应时间5~60 min;
和/或,所述钒还原的过程为:采用还原剂在pH 1.5~4.5,温度40~70 ℃,还原时间10~120 min的条件下进行处理,还原剂添加量为钒理论还原所需量的1.2-3倍;
和/或,所述钒还原的步骤得到的水相钒中钒浓度为15~30 g/L。
所述钒精萃取的步骤中,萃取条件为:pH 2.0~4.5,萃取时间20~60 min,萃取温度15~45 ℃,O/A = 1:(1~10);
和/或,所述钒精萃取的步骤中采用5~35%萃取剂和95~65 %稀释剂进行精萃;
和/或,所述负载钒有机洗涤的步骤中,洗涤溶剂是硫酸溶液、硫酸钠溶液、硫酸钾溶液、纯水中的至少一种,洗涤剂浓度小于2 mol/L,O/A =(1~10):1,洗涤时间10~40 min,洗涤温度10~45 ℃;
和/或,所述硫酸溶液反萃的步骤中,硫酸浓度2~4 mol/L,O/A= (2~15):1,反萃时间30~100 min,反萃温度20~60 ℃。
所述钒精萃取的步骤中,萃取剂包括HEHEHP、P507、LIX63、N1923、N910、N902、Cyanex272、Cyanex301、Cyanex302、TBP、磷酸三辛酯、异辛醇、仲辛醇中的至少两种;和/或,所述稀释剂为磺化煤油;
和/或,所述负载钒有机洗涤的步骤中,O/A=(2~5):1;
和/或,所述硫酸溶液反萃的步骤中,O/A=(4~10):1。
所述载酸有机采用酸反萃剂进行反萃获取硫酸,所述载酸有机与酸反萃剂的体积比为(1-25):5,反萃温度为30-100 ℃;所述酸反萃剂为氯化钠溶液、硫酸钠溶液、氯化钙溶液、硫酸镁溶液和氯化镁溶液中的至少一种,酸反萃剂的摩尔浓度小于5 mol/L。
本发明还包括有机再生的步骤,再生过程为:
将有机采用水、硫酸钠溶液或氯化钠溶液进行洗涤,硫酸钠溶液或氯化钠溶液的浓度≤10 mol/L,洗涤条件为:O/A=(2~10):1,时间20~60 min,温度10~45 ℃;
洗涤后再采用浓度小于2 mol/L的碳酸钠溶液、氢氧化钠溶液、碳酸钾溶液、氢氧化钾溶液再生,再生条件为:O/A=(2~10):1,时间20~60 min,温度30~60 ℃。
本发明技术方案,具有如下优点:
1、本发明提供的一种石煤制备硫酸氧钒的方法,包括:获取石煤的浸出液,并控制浸出液中钒呈+4价及以下的低价态或采用不具有+5价钒萃取能力的萃酸有机进行萃取;采用酸萃取剂对浸出液中硫酸进行萃取获得萃酸后液和载酸有机;萃酸后液采用氧化剂进行氧化并控制萃酸后液中钒呈+5价的高价态;高价态的萃酸后液采用钒萃取剂进行萃取获得负载有机,负载有机经过钒反萃剂反萃得到反萃后液;反萃后液经过除杂、钒还原得到水相钒;水相钒经过钒精萃取、负载钒有机洗涤、硫酸溶液反萃后得到硫酸氧钒。本发明中的浸出液由于酸度一般较高,且杂铁、钛、铬、铝等杂质含量较高,如果直接进行后续的氧化或钒萃取步骤会导致总钒回收率低、硫酸氧钒杂质高;而通过碱液调整pH的方式,则会导致碱液用量极高;本发明先控制浸出液中钒呈+4价以下的低价态,并采用10~100%萃酸有机和90%~0%稀释剂组成的酸萃取剂对石煤的浸出液中硫酸进行萃取,其中,萃酸有机为TLA、TEHA、N1923、Primene JMT、N235、Alamine 336、Alamine 330、Cyanex923、TRPO、TBP、正辛醇、异辛醇、仲辛醇、正任醇、正癸醇中的至少两种;酸萃取剂与石煤浸出液的体积比为(1-25):5;通过上述特定酸萃取剂的组成和比例可以在减少液碱消耗量的情况下,有效降低浸出液酸度并增大pH值,进而将原有pH值为1.0以下的浸出液增大至1.3~1.8,后续进行氧化获得高价态后再采用钒萃取剂进行钒的富集和除杂,最后再进行还原获得低价态钒并进行后续精萃获得硫酸氧钒,本发明采用分两步萃取的方式能有效在保证纯度的基础上提高萃取效率;综上,本发明实现了采用石煤的酸浸出液直接萃取制备高纯硫酸氧钒的目的,本发明方法可降低生产过程中液碱消耗量,尤其是对pH值小于1的高酸浸出液效果更明显,在降低生产成本的情况下,具有产品纯度更高、总钒回收率更高、品质更加稳定的优势。
2、本发明提供的一种石煤制备硫酸氧钒的方法,进一步优化的后续载酸有机进行酸反萃和有机再生的过程,不仅仅可以有效回收石煤提取得到的浸出液中的硫酸,而且还能有效实现萃取有机的再生,有效实现资源再利用,进一步降低生产成本。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明,并不局限于所述最佳实施方式,不对本发明的内容和保护范围构成限制,任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品,均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者,按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
实施例1
一种石煤制备硫酸氧钒的方法,包括:
步骤1:获取石煤的浸出液,本实施例中采用的是石煤蚀变浸出液,该石煤蚀变浸出液中钒离子呈+3和+4的低价态,钒浓度3 g/L,水相pH 0.41。采用30%N1923-10%正辛醇-60%磺化煤油,O/A 1.5:1,5级逆流萃取30 min,萃取温度15 ℃,萃取后萃酸后液pH变为1.65;经过检测,萃酸后液相比浸出液钒损失率0.2%。
载酸有机采用自来水在O/A 1:1,6级逆流反萃硫酸20 min,反萃温度55 ℃,经过检测,硫酸反萃率100% 。
步骤2:萃酸后液采用氯酸钠将低价钒、铁全部氧化,氧化条件:温度30℃,时间2h;氧化后钒2.5 g/L,铁7.8 g/L。随后采用20%Alamine336-10%TOP-70%260溶剂油,在O/A 1:4,pH 1.7,8级逆流萃取40 min,随后用1.5 M NaOH在O/A 4:1,30℃条件下6级逆流反萃取40 min。
经过检测,本步骤中钒萃取率98%,钒反萃率100%;粗钒萃取富集液中钒浓度39.2g/L,铁杂质浓度低于0.2 g/L。
步骤3:粗钒萃取富集液除杂,粗钒萃取富集液中按1vol%双氧水(浓度30%)-1g/L聚合氯化铝-0.1 vol%聚丙烯酸钠比例加入除杂剂,在pH 7.8,温度50 ℃反应60 min,随后固液分离;
经过检测,本步骤中钒损低于1%,粗钒滤液中铁、钛、硅、锌等杂质浓度均低于5ppm,杂质脱除率99.8%。
步骤4:除杂后液加入亚硫酸钠还原得到水相钒,水相钒浓度38.02g/L;还原条件为:在pH 3.5还原40 min,温度50 ℃,还原剂添加量为钒离子理论还原需求量的1.5倍。
经过检测,本步骤中溶液还原为墨蓝色,钒还原率100%。
步骤5:水相钒进行钒萃取采用30%Cyanex301-5%仲辛醇-65%260溶剂油在pH 3.5,O/A 1.5:1,温度30 ℃,逆流4级萃取,萃取时间30 min,经过检测,钒萃取100%;
随后采用0.2 mol/L硫酸溶液O/A 3:1,温度30 ℃,逆流4级洗涤,洗涤时间24min,再用3 mol/L硫酸溶液O/A 5:1,温度35 ℃,逆流10级反萃,反萃时间100 min;经过检测,钒反萃率100%,硫酸氧钒离子浓度120 g/L,其他杂质离子浓度均低于5 mg/L。
实施例2
一种石煤制备硫酸氧钒的方法,与实施例1的区别在于,步骤1的参数条件有以下不同,其他与实施例1相同。
具体的,获取石煤高压硫酸浸出液,石煤高压硫酸浸出液中钒离子呈+3就+4的低价态,钒浓度2.8 g/L,水相pH 0.33。采用50%N235-10%仲辛醇-40%磺化煤油,O/A 2:1,6级逆流萃取40 min,萃取温度12 ℃,萃取后萃酸后液pH变为1.52,萃酸后液的钒损失率0.1%。
载酸有机采用自来水在O/A 1:2,8级逆流反萃硫酸40 min,反萃温度50 ℃,硫酸反萃率98%。
实施例3
一种石煤制备硫酸氧钒的方法,与实施例1的区别在于,步骤1的参数条件有以下不同,其他与实施例1相同。
具体的,获取石煤氧化焙烧硫酸浸出液,石煤氧化焙烧硫酸浸出液中钒离子呈+5就+4的低价态,钒浓度2.4 g/L,水相pH 0.72,采用亚硫酸钠还原,还原剂添加量为五价钒理论还原需要量2倍。采用60%TLA-10%异辛醇-30%磺化煤油,O/A 1.2:1,4级逆流萃取40min,萃取温度10 ℃,萃取后萃酸后液pH变为1.43,萃酸后液的钒损失率0%。
载酸有机采用去离子水在O/A 1:1.5,6级逆流反萃硫酸30 min,反萃温度60 ℃,硫酸反萃率100%。
实施例4
一种石煤制备硫酸氧钒的方法,与实施例1的区别在于,步骤1的参数条件有以下不同,其他与实施例1相同。
步骤1:获取石煤的浸出液,本实施例中采用的是石煤蚀变浸出液,该石煤蚀变浸出液中钒离子呈+3和+4的低价态,钒浓度3 g/L,水相pH 0.41。采用100% N235,O/A 1:1,6级逆流萃取30 min,萃取温度15 ℃,萃取后萃酸后液pH变为1.71;经过检测,萃酸后液相比浸出液钒损失率0.3%。
载酸有机采用自来水在O/A 1:1,6级逆流反萃硫酸20 min,反萃温度50 ℃,经过检测,硫酸反萃率100% 。
实施例5
一种石煤制备硫酸氧钒的方法,与实施例1的区别在于,步骤1的参数条件有以下不同,其他与实施例1相同。
步骤1:获取石煤的浸出液,本实施例中采用的是石煤蚀变浸出液,该石煤蚀变浸出液中钒离子呈+3和+4的低价态,钒浓度3 g/L,水相pH 0.41。采用10%TLA-90%磺化煤油,O/A 2:1,8级逆流萃取40 min,萃取温度18 ℃,萃取后萃酸后液pH变为1.50;经过检测,萃酸后液相比浸出液钒损失率0.1%。
载酸有机采用5 g/L硫酸钠溶液在O/A 1:1,6级逆流反萃硫酸20 min,反萃温度48℃,经过检测,硫酸反萃率100% 。
实施例6
一种石煤制备硫酸氧钒的方法,与实施例1的区别在于,步骤3中,钒萃取富集液除杂的参数条件不同,具体实现过程如下:
粗钒萃取富集液除杂,粗钒萃取富集液中按0.8%氯酸钠—1.5g/L硫酸铝—0.05vol%聚丙烯酰胺比例加入除杂剂,在pH 7.2,温度50 ℃反应60 min,随后固液分离;
经过检测,本步骤中钒损低于1%,粗钒滤液中铁、钛、硅、锌等杂质浓度均低于8ppm,杂质脱除率99.1%。
实施例7
一种石煤制备硫酸氧钒的方法,与实施例1的区别在于,步骤4中,还原的参数条件不同,具体实现过程如下:
除杂后液加入二氧化硫还原得到水相钒,水相钒浓度39.5g/L;还原条件为:在pH3.2还原50 min,温度45 ℃,二氧化硫缓慢通入,通入量为钒离子理论还原需求量的3倍。
经过检测,本步骤中溶液还原为墨蓝色,钒还原率100%。
实施例8
一种石煤制备硫酸氧钒的方法,与实施例1的区别在于,步骤5中,水相钒进行钒萃取的参数条件不同,具体实现过程如下:
水相钒进行钒萃取采用25%N902-5%磷酸三辛酯-70%260溶剂油pH 2.8,O/A 2:1,温度25 ℃,逆流6级萃取,萃取时间40 min,经过检测,钒萃取100%;
随后采用2 mol/L硫酸钠溶液O/A 2:1,温度20 ℃,逆流4级洗涤,洗涤时间25min,再用纯水O/A 2:1,温度20 ℃,逆流4级洗涤。最后用3.5 mol/L硫酸溶液O/A 6:1,温度35 ℃,逆流6级反萃,反萃时间60 min;经过检测,钒反萃率100%,硫酸氧钒离子浓度108 g/L,其他杂质离子浓度均低于5 mg/L。
实施例9
本对比例与实施例3的区别在于,步骤1的参数条件有以下不同,其他与实施例3相同。
获取石煤氧化焙烧硫酸浸出液,石煤氧化焙烧硫酸浸出液中钒离子呈+5及+4的高价态,钒浓度2.4 g/L,水相pH 0.72;采用60%TLA-10%异辛醇-30%磺化煤油,O/A 1.2:1,4级逆流萃取40 min,萃取温度10 ℃,萃取后萃酸后液pH变为1.43。
经过检测,萃酸后液相比浸出液钒损失率0.1%。
实施例10
本对比例与实施例3的区别在于,步骤1的参数条件有以下不同,其他与实施例3相同。
具体的,获取石煤氧化焙烧硫酸浸出液,石煤氧化焙烧硫酸浸出液中钒离子呈+5就+4的低价态,钒浓度2.4 g/L,水相pH 0.72,采用亚硫酸钠还原,还原剂添加量为五价钒理论还原需要量2倍。采用60% N235-10%异辛醇-30%磺化煤油,O/A 1.2:1,4级逆流萃取40min,萃取温度10 ℃,萃取后萃酸后液pH变为1.43,萃酸后液的钒损失率0.2%。
载酸有机采用去离子水在O/A 1:1.5,6级逆流反萃硫酸30 min,反萃温度60 ℃,硫酸反萃率100%。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于,不具有步骤1中的萃取过程,其他与实施例1相同,具体如下:
步骤1:获取石煤的浸出液,本实施例中采用的是石煤蚀变浸出液,该石煤蚀变浸出液中钒离子呈+3和+4的低价态,钒浓度3 g/L,水相pH 0.41。
步骤2:浸出液采用氯酸钠将低价钒、铁全部氧化,氧化条件与实施例1完全相同,本步骤中要将pH 调整到1.7,需要添加较多的液碱;其他与步骤2相同,经过检测,本步骤中钒萃取率99%,钒反萃率100%;粗钒萃取富集液中钒浓度39.6g/L,铁杂质浓度低于0.2 g/L 。
步骤3:过程与实施例1完全相同,经过检测,本步骤中钒损0.7%,粗钒滤液中铁、钛、硅、锌等杂质浓度为<5 ppm,杂质脱除率99%。
步骤4:过程与实施例1完全相同,经过检测,本步骤中溶液还原为墨蓝色,钒还原率100%。
步骤5:过程与实施例1完全相同,经过检测,钒萃取100 %;钒反萃率100 %,硫酸氧钒离子浓度125 g/L,其他杂质离子浓度均低于5 mg/L。
对比例2
本对比例与实施例3的区别在于,步骤1的参数条件有以下不同,其他与实施例3相同。
获取石煤氧化焙烧硫酸浸出液,石煤氧化焙烧硫酸浸出液中钒离子呈+5及+4的高价态,钒浓度2.4 g/L,水相pH 0.72;采用60% N235-10%异辛醇-30%磺化煤油,O/A 1.2:1,4级逆流萃取40 min,萃取温度10 ℃,萃取后萃酸后液pH变为1.43。
经过检测,萃酸后液相比浸出液钒损失率23%。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种石煤制备硫酸氧钒的方法,其特征在于,包括:
获取石煤的浸出液,采用酸萃取剂对浸出液中硫酸进行萃取获得萃酸后液和载酸有机;酸萃取剂包括10~100%萃酸有机和90%~0%稀释剂;酸萃取剂与浸出液的体积比为(1-25):5;萃酸有机包括TLA、TEHA、N1923、Primene JMT、N235、Alamine 336、Alamine 330、Cyanex923、TRPO、TBP、正辛醇、异辛醇、仲辛醇、正任醇、正癸醇中的至少两种;当浸出液中含有+5价的高价态钒时,采用还原剂进行处理以控制浸出液中钒呈+4价及以下的低价态,或者,采用不具有+5价钒萃取能力的萃酸有机进行萃取;
萃酸后液采用氧化剂进行氧化并控制萃酸后液中钒呈+5价的高价态;
高价态的萃酸后液采用钒萃取剂进行萃取获得负载有机,负载有机经过钒反萃剂反萃得到反萃后液;
反萃后液经过除杂、钒还原得到水相钒;
水相钒经过钒精萃取、负载钒有机洗涤、硫酸溶液反萃后得到硫酸氧钒。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述浸出液中钒具有+5价时,采用还原剂进行处理以控制浸出液中钒呈+4价以下的低价态;
所述还原剂包括焦亚硫酸钠、硫代硫酸钠、亚硫酸钠、二氧化硫、亚硫酸氢钠中的至少一种;
和/或,所述还原剂进行处理的条件为:温度40~60 ℃,pH<2.0,还原时间20 min~2h,还原剂添加量为钒理论还原所需量的1.2倍以上;
和/或,所述酸萃取剂的萃取条件为:pH<2,萃取时间5~40 min,萃取温度5~30 ℃。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述氧化剂包括双氧水、氯酸钠、高锰酸钾中的至少一种;
和/或,所述氧化的条件为:温度30~70 ℃,pH 1.4~2.0,时间5 min~24 h;
和/或,所述氧化剂的添加量为钒、铁理论全部氧化需求量的1.2倍以上。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述钒萃取剂包括体积比为(5-40):(95-60)的萃钒有机和稀释剂;
和/或,所述钒萃取剂的萃取条件为:pH 1.4~2.5,萃取时间20~60 min,萃取温度15~35℃,O/A=1: (0.5~10);
和/或,所述钒反萃剂包括碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、氢氧化钠溶液、碳酸钾溶液、氢氧化钾溶液中的至少一种;
和/或,所述钒反萃剂的浓度为0.01 mol/L-5 mol/L;
和/或,所述钒反萃剂的反萃条件为:温度30-60 ℃,时间5-60 min,O/A=(1-10):1。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述稀释剂为磺化煤油;
和/或,所述萃钒有机包括N503、N1923、Primene JMT、N235、Alamine 336、TBP、TOP、Cyanex301、Cyanex302、正辛醇、异辛醇、仲辛醇、正任醇、正癸醇中至少两种。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述除杂的过程为:采用除杂剂混合后进行共沉淀,所述除杂剂包括聚合Al2(SO4)3/硫酸铝、Al(OH)3、铝酸钠、聚合氯化铝、氯化铝、明矾、聚丙烯酰胺、PEO、聚丙烯酸钠、双氧水、氯酸钠、次氯酸钠、氯酸钙、次氯酸钙、氯酸钾、次氯酸钾、高锰酸钾中的至少两种;
和/或,所述除杂的条件为:pH 7.0~8.5,温度30~70 ℃,除杂剂添加量为0.01~2 g/L,反应时间5~60 min;
和/或,所述钒还原的过程为:采用还原剂在pH 1.5~4.5,温度40~70 ℃,还原时间10~120 min的条件下进行处理,还原剂添加量为钒理论还原所需量的1.2-3倍;
和/或,所述钒还原的步骤得到的水相钒中钒浓度为15~30 g/L。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述钒精萃取的步骤中,萃取条件为:pH2.0~4.5,萃取时间20~60 min,萃取温度15~45 ℃,O/A = 1:(1~10);
和/或,所述钒精萃取的步骤中采用5~35%萃取剂和95~65 %稀释剂进行精萃;
和/或,所述负载钒有机洗涤的步骤中,洗涤溶剂是硫酸溶液、硫酸钠溶液、硫酸钾溶液、纯水中的至少一种,洗涤剂浓度小于2 mol/L,O/A =(1~10):1,洗涤时间10~40 min,洗涤温度10~45 ℃;
和/或,所述硫酸溶液反萃的步骤中,硫酸浓度2~4 mol/L,O/A= (2~15):1,反萃时间30~100 min,反萃温度20~60 ℃。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述钒精萃取的步骤中,萃取剂包括HEHEHP、P507、LIX63、N1923、N910、N902、Cyanex272、Cyanex301、Cyanex302、TBP、磷酸三辛酯、异辛醇、仲辛醇中的至少两种;和/或,所述稀释剂为磺化煤油;
和/或,所述负载钒有机洗涤的步骤中,O/A=(2~5):1;
和/或,所述硫酸溶液反萃的步骤中,O/A=(4~10):1。
9.根据权利要求1-8任一项所述的方法,其特征在于,所述载酸有机采用酸反萃剂进行反萃获取硫酸,所述载酸有机与酸反萃剂的体积比为(1-25):5,反萃温度为30-100 ℃;所述酸反萃剂为氯化钠溶液、硫酸钠溶液、氯化钙溶液、硫酸镁溶液和氯化镁溶液中的至少一种,酸反萃剂的摩尔浓度小于5 mol/L。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,还包括有机再生的步骤,再生过程为:
将有机采用水、硫酸钠溶液或氯化钠溶液进行洗涤,硫酸钠溶液或氯化钠溶液的浓度≤10 mol/L,洗涤条件为:O/A=(2~10):1,时间20~60 min,温度10~45 ℃;
洗涤后再采用浓度小于2 mol/L的碳酸钠溶液、氢氧化钠溶液、碳酸钾溶液、氢氧化钾溶液再生,再生条件为:O/A=(2~10):1,时间20~60 min,温度30~60 ℃。
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