CN103924090B - 一种利用含钒废渣生产高纯度五氧化二钒的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种利用含钒废渣生产高纯度五氧化二钒的方法，针对现有技术钙渣过滤时间长且洗水量大、钒回收率低、五氧化二钒纯度较低等问题，采用重铬酸钠生产过程排出的含钒钙渣为原料，加入一定量小苏打溶液搅拌浸取，再通入CO2气体深度浸取然后超声波处理后过滤除渣。所得溶液中再通入O2进行氧化，再加入浓硫酸调节PH值进行酸化，保温熟化后，过滤沉淀得到水合五氧化二钒。水合五氧化二钒用烧碱溶液加热溶解并调节PH值，过滤除杂。所得溶液中加入饱和氯化铵进行沉钒，经过滤、洗涤、焙烧生产五氧化二钒。相对于原方法钙渣洗水量减少为原来的一半，钒回收率提升4％左右，五氧化二钒纯度提升至99％以上。提高了含钒废渣的利用率，提升了产品的市场竞争力。

Description

一种利用含钒废渣生产高纯度五氧化二钒的方法
技术领域
本发明属于铬工业领域，特别涉及一种利用含钒废渣生产高纯度五氧化二钒的方法。
背景技术
含钒铬工业废渣是一种难分离的原料，世界上尚无将其高效分离的成熟工艺技术，申请号201010613822.9的专利《一种回收五氧化二钒和重铬酸钠的方法》提供了一种能有效分离钒和铬的方法，并实现了铬盐行业含钒钙渣综合利用，其特征体现在此项工艺不但能回收<无钙焙烧生产重铬酸钠工艺——脱钒工序>所产生的含钒钙渣中残留的铬酸钠，而且可生产出合格五氧化二钒。
但是此工艺存在洗滤钙渣用水量较多、钒回收率低、最终产出五氧化二钒纯度相对较低的缺陷。
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种利用含钒废渣生产高纯度五氧化二钒的方法，减少了钙渣的用水量、提升了钒的回收率、提高了五氧化二钒的纯度。提高了产品的附加价值，不仅给企业带来了收益，而且对我国铬盐行业的可持续发展与含钒铬工业废渣综合利用提供了新的思路，对实现铬盐行业的清洁生产具有示范作用。本方法用于生产实践后相对于原方法钙渣洗水量减少为原来的一半，钒回收率提升4％左右，五氧化二钒纯度提升至99％以上。提高了含钒废渣的利用率，提升了产品的市场竞争力，以清洁生产的高新技术代替现行传统技术，是实现铬盐清洁化生产和可持续发展的必经之路。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种含钒废渣生产高纯度五氧化二钒的方法：
包括如下步骤：
a)、称取一定量含钒废渣置于反应釜中，向其加入适量自来水打浆至30～35Be，然后加入小苏打饱和溶液，调料浆pH＝9.1～9.5，升温至83～93℃；其反应方程如下：
2Ca2(OH)(VO3)3+8NaHCO3＝4CaCO3↓+6NaVO3+2NaOH+4H2O；
b)、通入CO2气体搅拌反应8h后超声波处理30min，抽滤并收集滤液，所得碳酸钙滤饼用质量比5倍，温度为70～80℃自来水洗涤，洗涤后钙渣中钒含量小于0.03％，洗水返回上一步进行浆化；
c)、所得溶液在83～93℃下通入O230min，将溶液中存在的低价态钒氧化为五价钒以提升钒的收率，后加入浓硫酸调节PH＝1.7～2进行酸化；其反应方程为：
10NaVO3+4H2SO4＝Na2O·5V2O5·2H2O↓+4Na2SO4+2H2O
2Na2CrO4+H2SO4＝Na2C12O7+Na2SO4+H2O
d)、保温并搅拌熟化2.5h后，过滤沉淀得到水合五氧化二钒；
e)、水合五氧化二钒用烧碱溶液加热溶解并调节PH＝8～10，过滤除杂；
f)、滤液在45℃下用烧碱调PH＝9.5～11加入浓度为30％双氧水0.5％搅拌反应1～2h，再加入MgCl2饱和溶液3％搅拌反应1～2h，然后过滤除去磷等杂质；
3MgCl2+2PO4 3-＝Mg3(PO4)2↓+6Cl-
g)、所得溶液中加入氯化铵饱和溶液进行沉钒，过滤所得偏钒酸铵沉淀在50℃烘干2～5小时，放入电阻炉500℃焙烧2小时，得纯度大于99％的五氧化二钒：
8NaOH+Na2O·5V2O5·2H2O+10NH4Cl＝10NH4VO3+10NaCl+6H2O
2NH4VO3＝V2O5+2NH3+H2O
所述含钒废渣为无钙焙烧生产铬酸钠的过程中，为了降低成品中钒含量，在前工序除杂过程中在铬酸钠碱性液中加入理论量10倍的生石灰除钒，经固液分离后的废渣，其具体成分以质量分数计为：Ca(OH)270～80％，Na2Cr2O7﹒2H2O8～10％，V2O51.5～2％，余量为水。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明减少了钙渣的用水量、提升了钒的回收率、提高了五氧化二钒的纯度。提高了产品的附加价值，不仅给企业带来了收益，而且对我国铬盐行业的可持续发展与含钒铬工业废渣综合利用提供了新的思路，对实现铬盐行业的清洁生产具有示范作用。本方法用于生产实践后相对于原方法钙渣洗水量减少为原来的一半，钒回收率提升4％左右，五氧化二钒纯度提升至99％以上。提高了含钒废渣的利用率，提升了产品的市场竞争力，以清洁生产的高新技术代替现行传统技术，是实现铬盐清洁化生产和可持续发展的必经之路。
附图说明
图1为本发明的流程框图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明方法做进一步详细说明。
发明流程如图1所示：
实施例1：
a)、称取150kg含钒废渣置于反应釜中，向其加160L自来水打浆至35Be，然后加入小苏打饱和溶液，调料浆pH＝9.1，升温至93℃；
b)、通入CO2气体搅拌反应8h后超声波处理30min，抽滤并收集滤液，所得碳酸钙滤饼用300L温度为80℃自来水洗涤，洗涤后钙渣中钒含量为0.026％，洗水返回上一步进行浆化，其钒回收率为92.43％；
c)、所得溶液在93℃下通入O230min，将溶液中存在的低价态钒氧化为五价钒以提升钒的收率，后加入浓硫酸调节PH＝2进行酸化；
d)、保温并搅拌熟化2.3h后，过滤沉淀得到水合五氧化二钒；
e)、水合五氧化二钒用烧碱溶液加热溶解并调节PH＝10值，过滤除杂。
f)、滤液在45℃下用烧碱调PH＝9.5～11加入浓度为30％双氧水1L搅拌反应1h，再加入MgCl2饱和溶液3L搅拌反应1.5h，然后过滤除去硅、磷杂质；
g)、所得溶液中加入氯化铵饱和溶液进行沉钒，过滤所得偏钒酸铵沉淀在50℃烘干5小时，放入电阻炉在500℃焙烧2小时，可生产出含量为99.93％的五氧化二钒。
实施例2：
a)、称取150kg含钒废渣置于反应釜中，向其加150L自来水打浆至33Be，然后加入小苏打饱和溶液，调料浆pH＝9.3，升温至94℃；
b)、通入CO2气体搅拌反应8h后超声波处理30min，抽滤并收集滤液，所得碳酸钙滤饼用350L温度为80℃自来水洗涤，洗涤后钙渣中钒含量为0.019％，洗水返回上一步进行浆化，其钒回收率为94.69％；
c)、所得溶液在94℃下通入O230min，将溶液中存在的低价态钒氧化为五价钒以提升钒的收率，后加入浓硫酸调节PH＝1.7进行酸化；
d)、保温并搅拌熟化2.4h后，过滤沉淀得到水合五氧化二钒；
e)、水合五氧化二钒用烧碱溶液加热溶解并调节PH＝9.5值，过滤除杂。
f)、滤液在45℃下用烧碱调PH＝9.5～11加入浓度为30％双氧水0.9L搅拌反应1.5h，再加入MgCl2饱和溶液3.5L搅拌反应2h，然后过滤除去硅、磷杂质；
g)、所得溶液中加入氯化铵饱和溶液进行沉钒，过滤所得偏钒酸铵沉淀在50℃烘干4小时，放入电阻炉在500℃焙烧2小时，可生产出含量为99.96％的五氧化二钒。
实施例3：
a)、称取150kg含钒废渣置于反应釜中，向其加156L自来水打浆至34Be，然后加入小苏打饱和溶液，调料浆pH＝9.2，升温至93℃；
b)、通入CO2气体搅拌反应8h后超声波处理30min，抽滤并收集滤液，所得碳酸钙滤饼用330L温度为80℃自来水洗涤，洗涤后钙渣中钒含量为0.027％，洗水返回上一步进行浆化，其钒回收率为95.73％；
c)、所得溶液在93℃下通入O230min，将溶液中存在的低价态钒氧化为五价钒以提升钒的收率，后加入浓硫酸调节PH＝1.9进行酸化；
d)、保温并搅拌熟化2.5h后，过滤沉淀得到水合五氧化二钒；
e)、水合五氧化二钒用烧碱溶液加热溶解并调节PH＝9.8值，过滤除杂。
f)、滤液在45℃下用烧碱调PH＝9.5～11加入浓度为30％双氧水1.1L搅拌反应1.5h，再加入MgCl2饱和溶液2.9L搅拌反应2.4h，然后过滤除去硅、磷杂质；
g)、所得溶液中加入氯化铵饱和溶液进行沉钒，过滤所得偏钒酸铵沉淀在50℃烘干4.8小时，放入电阻炉在500℃焙烧2小时，可生产出含量为99.94％的五氧化二钒。
实施例4：
a)、称取150kg含钒废渣置于反应釜中，向其加158L自来水打浆至35Be，然后加入小苏打饱和溶液，调料浆pH＝9.4，升温至94℃；
b)、通入CO2气体搅拌反应8h后超声波处理30min，抽滤并收集滤液，所得碳酸钙滤饼用340L温度为80℃自来水洗涤，洗涤后钙渣中钒含量为0.022％，洗水返回上一步进行浆化，其钒回收率为96.52％；
c)、所得溶液在94℃下通入O230min，将溶液中存在的低价态钒氧化为五价钒以提升钒的收率，后加入浓硫酸调节PH＝2.0进行酸化；
d)、保温并搅拌熟化2.5h后，过滤沉淀得到水合五氧化二钒；
e)、水合五氧化二钒用烧碱溶液加热溶解并调节PH＝9.6值，过滤除杂。
f)、滤液在45℃下用烧碱调PH＝9.5～11加入浓度为30％双氧水1.1L搅拌反应1.5h，再加入MgCl2饱和溶液2.9L搅拌反应2h，然后过滤除去硅、磷杂质；
g)、所得溶液中加入氯化铵饱和溶液进行沉钒，过滤所得偏钒酸铵沉淀在50℃烘干4.5小时，放入电阻炉在500℃焙烧2小时，可生产出含量为99.92％的五氧化二钒。
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，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种含钒废渣生产高纯度五氧化二钒的方法，其特征在于，包括如下步骤：
a)、称取一定量含钒废渣置于反应釜中，向其加入适量自来水打浆至30～35Be，然后加入小苏打饱和溶液，调料浆pH＝9.1～9.5，升温至83～93℃进行反应；
所述含钒废渣为无钙焙烧生产铬酸钠的过程中，为了降低成品中钒含量，在前工序除杂过程中在铬酸钠碱性液中加入理论量10倍的生石灰除钒，经固液分离后的废渣，其具体成分以质量分数计为：Ca(OH)270～80％，Na2Cr2O7﹒2H2O8～10％，V2O51.5～2％，余量为水；
b)、通入CO2气体搅拌反应8h后超声波处理30min，抽滤并收集滤液，所得碳酸钙滤饼用质量比5倍，温度为70～80℃自来水洗涤，洗涤后钙渣中钒含量小于0.03％，洗水返回上一步进行浆化；
c)、所得溶液在83～93℃下通入O230min，将溶液中存在的低价态钒氧化为五价钒以提升钒的收率，后加入浓硫酸调节pH＝1.7～2进行酸化；
d)、保温并搅拌熟化2.5h后，过滤沉淀得到水合五氧化二钒；
e)、水合五氧化二钒用烧碱溶液加热溶解并调节pH＝8～10，过滤除杂；f)、滤液在45℃下用烧碱调pH＝9.5～11加入浓度为30％双氧水0.5％搅拌反应1～2h，再加入MgCl2饱和溶液3％搅拌反应1～2h，然后过滤除去磷杂质；
g)、所得溶液中加入氯化铵饱和溶液进行沉钒，过滤所得偏钒酸铵沉淀在50℃烘干2～5小时，放入电阻炉500℃焙烧2小时，得纯度大于99％的五氧化二钒。
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