CN110042248A - 以除磷泥为原料制备钒酸铁的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于湿法冶金处理领域，具体涉及一种以除磷泥为原料制备钒酸铁的方法。本发明所要解决的技术问题是提供以除磷泥为原料制备钒酸铁的方法，包括以下步骤：a、酸浸：用硫酸酸浸除磷泥，固液分离得到含钒酸浸液；b、沉淀：将铁盐加入含钒酸浸液中，调整体系pH至1.5～2.0进行沉淀，即得钒酸铁。本发明方法具有生产流程短、环保节能、钒收率高等优点。

Description

以除磷泥为原料制备钒酸铁的方法
技术领域
本发明属于湿法冶金处理领域，具体涉及一种以除磷泥为原料制备钒酸铁的方法，尤其涉及一种从碱性钒浸出液除磷泥制备钒酸铁的方法。
背景技术
钒是一种重要的战略资源，广泛应用于钢铁、化学、机械制造、汽车、铁路、桥梁、航空航天、高科技尖端科学、军工以及新能源等领域。目前生产钒产品的原料有钒钛磁铁矿(或由钒钛磁铁矿生产的钒渣)、中国的石煤、废催化剂、石油残渣等，其中80％以上的钒产品来源于钒钛磁铁矿或钒渣。采用钠盐焙烧-水浸提钒工艺从钒渣中提钒时，钒在熟料水浸过程中进入碱性浸出液，但是磷等杂质也浸出到钒浸出液中。由于碱性钒浸出液中的磷会与铵、钒形成杂多酸，从而影响钒沉淀率和最终产品品质。目前钒企业通常用钙盐、镁盐和铝盐除磷，其中采用钙盐除磷时会使少量的钒进入除磷泥。除磷泥通常返回焙烧炉回转窑进行二次焙烧。此方法虽然回收了钒，但由于除磷泥中的钙含量高，降低焙烧效果的同时，造成磷、硅等杂质循环富集，给生产带来困难。
目前文献或专利中对碱性钒浸出液除磷泥进行湿法处理，制取偏钒酸铵、多钒酸铵或钒酸钙等产品各自具有优势，但普遍存在工艺流程较长且钒收率偏低等问题。
锦州钒业公司对采用二次碱浸工艺提取除磷底流渣中的钒进行了研究，钒浸出率可达75％以上，但滤饼含水率达到70％以上。CN102910674A公开了除磷泥制备钒酸钙的新工艺，该工艺首先用碱性水溶液浸出除磷泥，得到浸出液后再除硅；然后再在碱性条件下，与可溶性钙盐反应，得到钒酸钙沉淀，但是此方法钒收率偏低。CN103911521A采用草酸钠或草酸钾等从除磷泥中浸出钒，加入铵盐沉钒后制取偏钒酸铵，但是草酸盐浸出钒的仅达85％左右。CN102337409A采用硫酸溶液从除磷泥中回收钒，首先用硫酸溶液浸出除磷泥得到含钒浸出液，然后用化学法或离子交换法净化或富集钒，再铵盐沉钒得到偏钒酸铵或多钒酸铵，最后制得钒氧化物。该工艺的钒收率为91％左右，但是该工艺流程长、生产成本高。
因此，从目前的报道或专利中尚未有从碱性钒浸出液除磷泥中制取钒酸铁的工艺。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种以碱性钒浸出液除磷泥为原料制备钒酸铁的方法。该方法包括以下步骤：
a、酸浸：用硫酸酸浸除磷泥，固液分离得到含钒酸浸液；
b、沉淀：将铁盐加入含钒酸浸液中，调整体系pH至1.5～2.0进行沉淀，即得钒酸铁。
具体的，上述以除磷泥为原料制备钒酸铁的方法步骤a中，所述除磷泥由钒渣钠化焙烧-水浸产生的碱性浸出液在钙盐除磷过程所得。
进一步的，上述以除磷泥为原料制备钒酸铁的方法步骤a中，所述除磷泥主要化学组成为：V 8～13％、Ca7～18％、Fe 4～15％、Si 5～8％、Na 4～8％。
优选的，上述以除磷泥为原料制备钒酸铁的方法步骤a中，所述硫酸浓度为2.3～3.0mol·L-1。
具体的，上述以除磷泥为原料制备钒酸铁的方法步骤a中，所述酸浸温度为30～90℃。酸浸时间为20～40min。
具体的，上述以除磷泥为原料制备钒酸铁的方法步骤a中，所述酸浸的液固比为4﹕1～6﹕1mL/g。
具体的，上述以除磷泥为原料制备钒酸铁的方法步骤a中，所述含钒酸浸液中钒浓度为10g/L以上。
具体的，上述以除磷泥为原料制备钒酸铁的方法步骤b中，所述铁盐为硫酸亚铁、硫酸铁或氯化铁中至少一种。
优选的，上述以除磷泥为原料制备钒酸铁的方法步骤b中，所述铁盐为硫酸铁。
具体的，上述以除磷泥为原料制备钒酸铁的方法步骤b中，所述铁盐的加入量为含钒酸浸液中V2O5质量的1.5～2倍。
优选的，上述以除磷泥为原料制备钒酸铁的方法步骤b中，所述沉淀温度为40～95℃。
更优选的，上述以除磷泥为原料制备钒酸铁的方法步骤b中，所述沉淀温度为90℃。
具体的，上述以除磷泥为原料制备钒酸铁的方法步骤b中，所述沉淀时间为1～2h。
本发明以碱性钒浸出液除磷泥为原料制备钒酸铁的方法具有以下优点：
1、生产流程短：将除磷泥酸浸后的酸浸液直接制备钒酸铁与现有的利用碱浸法制备多钒酸铵或偏钒酸铵相比，生产流程短，步骤少和成本低。
2、环保节能：生产过程中不产生氨氮废水，钒酸铁可直接用于冶炼低钒铁。目前钒铁使用的原料来自于多钒酸铵或偏钒酸铵熔化得到的五氧化二钒或还原后得到的三氧化二钒。
3、钒收率高：本发明方法处理除磷泥的酸浸钒收率高达98％以上，铁盐沉淀收率也达到92％以上，总收率超过90％。
具体实施方式
本发明以碱性钒浸出液含钒除磷泥为原料制备钒酸铁的方法，包括以下步骤：
a、酸浸：将含钒除磷泥用硫酸酸浸，固液分离，得到渣和液体，液体即为含钒酸浸液；
b、沉淀：往含钒酸浸液中加入铁盐，再用液碱调整体系pH至1.5～2.0，沉淀得到钒酸铁。
本发明方法步骤a中，所述除磷泥由钒渣钠化焙烧-水浸产生的碱性浸出液在钙盐除磷过程所得。进一步的，除磷泥主要化学组成为：V 8～13％、Ca7～18％、Fe 4～15％、Si5～8％、Na 4～8％，水分25～45％。
本发明方法步骤a中，采用硫酸酸浸目的是将除磷泥中以焦钒酸钙形式存在的钒被浸出至含钒酸浸液中，含钒酸浸液中的钒以钒氧基VO2 +的形式存在。主要涉及的化学方程式为Ca2V2O7+6H++2SO4 2-→2CaSO4+2VO2 ++3H2O。所述硫酸浓度为2.3～3.0mol·L-1。所述酸浸温度为30～90℃。酸浸时间为20～40min。所述酸浸的液固比为4﹕1～6﹕1mL/g。
本发明方法步骤b中，所述铁盐为硫酸亚铁、硫酸铁或氯化铁中至少一种。优选铁盐为硫酸铁。硫酸铁的加入量为含钒酸浸液中钒(以V2O5计)质量的1.5～2倍。
本发明方法步骤b中，若体系pH<1.5，钒易水解析出V2O5，若体系pH>2，三价铁易水解形成Fe(OH)3沉淀，所以需控制体系pH为1.5～2.0。
本发明方法步骤b中，温度对沉淀晶型和沉淀时间有一定影响，所以优选沉淀温度控制为40～95℃。更优选90℃。
本发明方法中，未明确说明的，百分比、含量等均表示质量百分比。
实施例1
取1kg除磷泥置于反应釜中，加入2.5mol·L-1的硫酸5L，然后70℃条件下搅拌浸出30min后进行固液分离，得到[V]11.6g·L-1的酸浸液。取4L酸浸液在常温下加入160g硫酸铁后，在90℃温度、搅拌强度250rpm条件下用氢氧化钠溶液调节酸浸液pH值至1.8，沉淀2h后固液分离，再将沉淀产物洗涤、烘干，得出钒含量为38.2％的钒酸铁。
本实施例酸浸钒收率98.7％、沉淀钒收率93.1％，流程总收率91.9％；所得钒酸铁化学组成：V 38.2％、Fe5.2％、Si0.2％、P0.5％。
实施例2
取2kg除磷泥置于反应釜中，加入2.7mol·L-1的硫酸10L，然后80℃条件下搅拌浸出40min后进行固液分离，得到[V]12.8g·L-1的酸浸液。取5L酸浸液在常温下加入200g硫酸铁后，在90℃温度、搅拌强度250rpm条件下用氢氧化钠溶液调节酸浸液pH值至2.0，沉淀1.5h后固液分离，再将沉淀产物洗涤、烘干，得出钒含量为40.3％的钒酸铁。
本实施例酸浸钒收率99.2％、沉淀钒收率93.5％，流程总收率92.8％；所得钒酸铁化学组成：V40.3％、Fe6.2％、Si0.2％、P0.3％。

Claims (10)

1.以除磷泥为原料制备钒酸铁的方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、酸浸：用硫酸酸浸除磷泥，固液分离得到含钒酸浸液；
b、沉淀：将铁盐加入含钒酸浸液中，调整体系pH至1.5～2.0进行沉淀，即得钒酸铁。
2.根据权利要求1所述的以除磷泥为原料制备钒酸铁的方法，其特征在于：步骤a中，所述除磷泥由钒渣钠化焙烧-水浸产生的碱性浸出液在钙盐除磷过程所得；进一步的，所述除磷泥主要化学组成为：V 8～13％、Ca7～18％、Fe 4～15％、Si 5～8％、Na 4～8％。
3.根据权利要求1或2所述的以除磷泥为原料制备钒酸铁的方法，其特征在于：步骤a中，所述硫酸浓度为2.3～3.0mol·L-1。
4.根据权利要求1或2所述的以除磷泥为原料制备钒酸铁的方法，其特征在于：步骤a中，所述酸浸温度为30～90℃；酸浸时间为20～40min。
5.根据权利要求1或2所述的以除磷泥为原料制备钒酸铁的方法，其特征在于：步骤a中，所述酸浸的液固比为4﹕1～6﹕1mL/g。
6.根据权利要求1或2所述的以除磷泥为原料制备钒酸铁的方法，其特征在于：步骤a中，所述含钒酸浸液中钒浓度为10g/L以上。
7.根据权利要求1～3任一项所述的以除磷泥为原料制备钒酸铁的方法，其特征在于：步骤b中，所述铁盐为硫酸亚铁、硫酸铁或氯化铁中至少一种；优选硫酸铁。
8.根据权利要求1～3任一项所述的以除磷泥为原料制备钒酸铁的方法，其特征在于：步骤b中，所述铁盐的加入量为含钒酸浸液中V2O5质量的1.5～2倍。
9.根据权利要求1～3任一项所述的以除磷泥为原料制备钒酸铁的方法，其特征在于：步骤b中，所述沉淀温度为40～95℃；优选90℃。
10.根据权利要求1～3任一项所述的以除磷泥为原料制备钒酸铁的方法，其特征在于：步骤b中，所述沉淀时间为1～2h。
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