CN106319214B - 一种从酸性多杂质含钒溶液中直接沉钒的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种从酸性多杂质含钒溶液中直接沉钒的方法。其技术方案是：先将氧化剂加入含钒溶液中，氧化，即得氧化后钒溶液；氧化剂的加入量为含钒溶液中低价钒全部氧化成五价钒所需氧化剂理论摩尔量的1.0~2.5倍。再按尿素∶氧化后钒溶液中五氧化二钒的质量比为(3~20)︰1，将尿素加入氧化后钒溶液中，搅拌，固液分离，即得多钒酸铵和沉钒母液。然后将多钒酸铵在450~650℃条件下煅烧0.5~3.0h，制得五氧化二钒。所述含钒溶液的化学成分是：钒浓度大于6g/L，铝浓度小于20g/L，铁浓度小于1.0g/L，钠浓度小于30g/L，钾浓度小于2.0g/L，钙浓度小于1.0g/L；含钒溶液的pH值小于0.5。本发明具有工艺流程短、沉钒率高和五氧化二钒产品纯度高的优点。

Description

一种从酸性多杂质含钒溶液中直接沉钒的方法
技术领域
本发明属于含钒溶液沉钒技术领域。具体涉及一种从酸性多杂质含钒溶液中直接沉钒的方法。
背景技术
从含钒溶液中沉钒是利用沉淀和固液分离的方法将钒与杂质元素分离以得到较纯的含钒产品的过程。钒的主要化学沉淀方法有水解沉钒、铁盐沉钒、钙盐沉钒和铵盐沉钒：铵盐沉钒又分为弱碱性铵盐沉钒、弱酸性铵盐沉钒和酸性铵盐沉钒；水解沉钒是将净化处理后的钒酸或钒酸钠溶液的pH值调至1.5~3.0，在加热搅拌的条件下沉淀出多钒酸和多钒酸钠的混合物，但得到的最终产品五氧化二钒纯度低于90%；钙盐沉钒和铁盐沉钒得到的产品一般作为富集钒的中间产品及冶炼钒铁的原料，无法直接用来生产五氧化二钒。
弱碱性铵盐沉钒是先调节含钒溶液的pH值至8.0~9.0，加入过量的铵盐，在室温下生成偏钒酸铵晶体，为了提高沉钒率和五氧化二钒纯度，不仅要求含钒溶液钒浓度高，且需先经过净化处理和要加入过量的铵盐。弱酸性铵盐沉钒是将净化处理后的含钒溶液的pH值调至4.0~6.0，加入铵盐，在加热搅拌的条件下沉淀出多钒酸铵，所得多钒酸铵再于热水中溶解，在pH值为2.0的条件下沉钒，沉钒工艺流程长，铵盐耗量大。酸性铵盐沉钒是在净化处理后的含钒溶液中加入适量的铵盐，调节pH值至2.0~3.0，在加热搅拌的条件下沉淀出多钒酸铵，但是对于酸性多杂质的含钒溶液沉钒，存在净化处理工序流程长的问题。
“湿法从高硅高碳钒矿中回收钒的方法”（CN101914695A）专利技术，针对高硅高碳且含有铝、硫、钙、铁、镁、钾等杂质的低品位钒矿，经过硫酸氧化浸出-P204萃取-硫酸反萃取工艺得到含钒溶液，将氯酸钠加入含钒溶液中，在60℃条件下搅拌氧化1.0h，冷却至室温后，用氨水调节pH值至2.5~3.0，升温煮沸，搅拌1.0~2.0h，得到多钒酸铵沉淀，沉钒率为95~99%，沉淀于550~650℃条件下煅烧5.0h，得到纯度大于98%的五氧化二钒。该工艺沉钒率和五氧化二钒纯度低。
吴海鹰等（吴海鹰，戴子林，危青，李桂英．石煤钒矿全湿法提钒技术中沉钒工艺研究[J]．矿冶工程，2012,32(5):90-93．）将含钒石煤经过硫酸直接浸出-P204萃取-硫酸反萃取工艺得到含钒溶液，在60℃水浴条件下加入氯酸钠氧化，用15%的氨水调节pH值在0.5以内，95℃条件下搅拌1.0h，该段沉钒率为85%，其产品五氧化二钒纯度为99.23%；第二段沉钒是将上述滤液接着用氨水调节pH值为2.0，95℃条件下搅拌2.0h，过滤，得到沉钒产物，向沉钒产物中加入30%氢氧化钠溶液，用硫酸调节pH值至5.0~5.5，加入硫酸铵，再用硫酸调节pH值为2.0，90℃条件下搅拌2.0h，最终产品五氧化二钒纯度为99.12%。第二段沉钒后经过碱溶-硫酸调pH值-铵盐沉钒，净化处理工序流程长。
“一种从高铝含钒溶液中沉钒的方法”（CN104131180A）专利技术，针对高铝的含钒溶液，先加氨水调节pH值至1.5~2.0，5~30℃条件下搅拌2.0~4.0h，结晶析出铵明矾，结晶尾液添加氯酸钠氧化低价钒离子，氧化后添加氨水调节pH值至2.3~2.5，92~95℃条件下搅拌2.0~3.0h，得到红钒，红钒干燥煅烧后得到精钒产品。该工艺需要对含钒溶液进行净化处理，工序流程长。
综上所述，现有的含钒溶液沉钒技术主要存在工艺流程长、沉钒率低和五氧化二钒产品纯度低等缺点。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺流程短、沉钒率高和五氧化二钒产品纯度高的从酸性多杂质含钒溶液中直接沉钒的方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案的具体步骤是：
步骤一、氧化
将氧化剂加入含钒溶液中，在40~70℃条件下氧化0.2~1.0h，即得氧化后钒溶液；所述氧化剂的加入量为含钒溶液中低价钒全部氧化成五价钒所需氧化剂理论摩尔量的1.0~2.5倍。
步骤二、均相沉钒
按尿素∶所述氧化后钒溶液中五氧化二钒的质量比为(3~20)︰1，将所述尿素加入所述氧化后钒溶液中，在70~100℃条件下搅拌1.0~6.0h，固液分离，即得多钒酸铵和沉钒母液。
步骤三、煅烧
将所述多钒酸铵在450~650℃条件下煅烧0.5~3.0h，制得五氧化二钒。
所述含钒溶液的化学成分是：钒浓度大于6g/L；铝浓度小于20g/L；铁浓度小于1.0g/L；钠浓度小于30g/L；钾浓度小于2.0g/L；钙浓度小于1.0g/L。所述含钒溶液的pH值小于0.5。
所述氧化剂为双氧水、氯酸钠、次氯酸钠中的一种以上。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
1、本发明从酸性多杂质含钒溶液中沉钒时直接加入尿素，不需要对所述酸性多杂质含钒溶液进行净化处理。在加热条件下，尿素缓慢分解生成氨和二氧化碳，氨使溶液的pH值逐渐升高并生成铵根离子，避免产生局部过浓现象，在含钒溶液中缓慢生成多钒酸铵沉淀，沉钒率大于98.5%。
2、本发明中均相沉钒能有效防止共沉淀发生，生成的多钒酸铵晶型完整、颗粒均匀、杂质含量少，不再需要碱溶除杂-硫酸调pH值-铵盐沉钒，将多钒酸铵煅烧即得五氧化二钒。所得到的五氧化二钒纯度大于99.0%。
因此，本发明具有工艺流程短、沉钒率高和五氧化二钒产品纯度高的优点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
本实施例所述含钒溶液的化学成分是：钒浓度大于6g/L；铝浓度小于20g/L；铁浓度小于1.0g/L；钠浓度小于30g/L；钾浓度小于2.0g/L；钙浓度小于1.0g/L。所述含钒溶液的pH值小于0.5。
实施例中不再赘述。
实施例1
一种从酸性多杂质含钒溶液中直接沉钒的方法。本实施例所述方法的具体步骤是：
步骤一、氧化
将氧化剂加入含钒溶液中，在40~50℃条件下氧化0.2~0.6h，即得氧化后钒溶液；所述氧化剂的加入量为含钒溶液中低价钒全部氧化成五价钒所需氧化剂理论摩尔量的1.0~1.5倍。
步骤二、均相沉钒
按尿素∶所述氧化后钒溶液中五氧化二钒的质量比为(12~20)︰1，将所述尿素加入所述氧化后钒溶液中，在70~90℃条件下搅拌1.0~4.0h，固液分离，即得多钒酸铵和沉钒母液。
步骤三、煅烧
将所述多钒酸铵在450~550℃条件下煅烧0.5~2.0h，制得五氧化二钒。
所述氧化剂为双氧水。
实施例2
一种从酸性多杂质含钒溶液中直接沉钒的方法。本实施例除所述氧化剂为双氧水和氯酸钠的混合物外，其余同实施例1。
实施例3
一种从酸性多杂质含钒溶液中直接沉钒的方法。本实施例所述方法的具体步骤是：
步骤一、氧化
将氧化剂加入含钒溶液中，在50~60℃条件下氧化0.4~0.8h，即得氧化后钒溶液；所述氧化剂的加入量为含钒溶液中低价钒全部氧化成五价钒所需氧化剂理论摩尔量的1.5~2倍。
步骤二、均相沉钒
按尿素∶所述氧化后钒溶液中五氧化二钒的质量比为(8~15)︰1，将所述尿素加入所述氧化后钒溶液中，在75~95℃条件下搅拌2~5h，固液分离，即得多钒酸铵和沉钒母液。
步骤三、煅烧
将所述多钒酸铵在500~600℃条件下煅烧1.5~2.5h，制得五氧化二钒。
所述氧化剂为氯酸钠。
实施例4
一种从酸性多杂质含钒溶液中直接沉钒的方法。本实施例除所述氧化剂为氯酸钠和次氯酸钠的混合物外，其余同实施例3。
实施例5
一种从酸性多杂质含钒溶液中直接沉钒的方法。本实施例所述方法的具体步骤是：
步骤一、氧化
将氧化剂加入含钒溶液中，在50~70℃条件下氧化0.6~1.0h，即得氧化后钒溶液；所述氧化剂的加入量为含钒溶液中低价钒全部氧化成五价钒所需氧化剂理论摩尔量的2~2.5倍。
步骤二、均相沉钒
按尿素∶所述氧化后钒溶液中五氧化二钒的质量比为(3~10)︰1，将所述尿素加入所述氧化后钒溶液中，在80~100℃条件下搅拌3~6h，固液分离，即得多钒酸铵和沉钒母液。
步骤三、煅烧
将所述多钒酸铵在550~650℃条件下煅烧2~3h，制得五氧化二钒。
所述氧化剂为次氯酸钠。
实施例6
一种从酸性多杂质含钒溶液中直接沉钒的方法。本实施例除所述氧化剂为双氧水、氯酸钠和次氯酸钠的混合物外，其余同实施例5。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
1、本具体实施方式从酸性多杂质含钒溶液中沉钒时直接加入尿素，不需要对所述酸性多杂质含钒溶液进行净化处理。在加热条件下，尿素缓慢分解生成氨和二氧化碳，氨使溶液的pH值逐渐升高并生成铵根离子，避免产生局部过浓现象，在含钒溶液中缓慢生成多钒酸铵沉淀，沉钒率大于98.5%。
2、本具体实施方式中均相沉钒能有效防止共沉淀发生，生成的多钒酸铵晶型完整、颗粒均匀、杂质含量少，不再需要碱溶除杂-硫酸调pH值-铵盐沉钒，将多钒酸铵煅烧即得五氧化二钒。所得到的五氧化二钒纯度大于99.0%。
因此，本具体实施方式具有工艺流程短、沉钒率高和五氧化二钒产品纯度高的优点。

Claims (2)

1.一种从酸性多杂质含钒溶液中直接沉钒的方法，其特征在于所述方法的具体步骤是：
步骤一、氧化
将氧化剂加入含钒溶液中，在40～70℃条件下氧化0.2～1.0h，即得氧化后钒溶液；所述氧化剂的加入量为含钒溶液中低价钒全部氧化成五价钒所需氧化剂理论摩尔量的1.0～2.5倍；
步骤二、均相沉钒
按尿素∶所述氧化后钒溶液中五氧化二钒的质量比为(3～20)︰1，将所述尿素加入所述氧化后钒溶液中，在70～100℃条件下搅拌1.0～6.0h，固液分离，即得多钒酸铵和沉钒母液；
步骤三、煅烧
将所述多钒酸铵在450～650℃条件下煅烧0.5～3.0h，制得五氧化二钒；
所述含钒溶液的化学成分是：钒浓度大于6g/L，铝浓度小于20g/L，铁浓度小于1.0g/L，钠浓度小于30g/L，钾浓度小于2.0g/L，钙浓度小于1.0g/L；所述含钒溶液的pH值小于0.5。
2.根据权利要求1所述的从酸性多杂质含钒溶液中直接沉钒的方法，其特征在于所述氧化剂为双氧水、氯酸钠、次氯酸钠中的一种以上。
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