高浓度钒液制备多钒酸铵的方法技术

本发明专利技术属于化工领域，具体涉及一种高浓度钒液制备多钒酸铵的方法。针对现有技术只能对低浓度钒液沉钒、工艺路线长、生产成本高等问题,本发明专利技术提供一种生产成本低、沉钒效率高的高浓度钒液沉钒方法，调节高浓度钒液到适宜的温度和pH值，加入铵盐，再将其缓慢加入含有含钒粉末物料溶液中进行反应，反应结束得到多钒酸铵。本发明专利技术技术方案有效的解决了高浓度钒液的沉钒问题，能将沉钒钒液中的总钒含量提高到40～110g/L，本发明专利技术工艺简单，沉钒率高，产品杂质含量低，相对于现有酸性铵盐沉钒工艺，可降低沉钒废水量50％/t V2O5以上，作业效率可大幅提高，降低生产成本效果明显。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化工领域，具体涉及一种高浓度钒液制备多钒酸铵的方法。
技术介绍
目前，主要采用酸性铵盐沉钒工艺从钠化钒液中回收钒，因其沉钒速度快、产品纯度高、沉钒率高、铵盐消耗较低等优势，被国内外广泛采用。酸性铵盐沉钒的主要弊端与局限性表现为以下几点，主要为沉钒浓度受到溶液中硫酸钠盐浓度的限制，溶液中的钒与钠以一定比例存在，在调节pH过程中，容易产生水解物或杂多酸等沉淀，沉淀物较多，溶解速度远小于沉淀速度，形成的水解物消耗掉了溶液中的钒酸根与铵根，沉钒率低，并由于钒浓度过高，沉钒前期成核过多，晶体颗粒大小不均匀，吸附性强，杂质被夹带、吸附进产品中，难以洗涤，致使产品纯度低等。故，目前工业上采用酸性铵盐沉钒的钠化钒液钒浓度瓶颈为30g/L左右(以TV计)。现有技术中提供了一种低成本高效沉钒方法，包括以下步骤：a、取钒浸液，加入硫酸；b、向a步骤加酸处理后的钒浸液中加入硫酸铵；c、将b步骤加入硫酸铵后的溶液，通入蒸汽，调节溶液pH值为1.8～2.5，搅拌均匀后静置分层，分离，得到上清液和沉淀；d、将c步骤得到的上清液部分返回到钒浸液中，代替硫酸和部分硫酸铵。该方法调配合格液浓度仅为25g/L，沉钒浓度低，且存在反应温度需大于90℃，反应时间需1h左右，铵盐加入量较多等问题。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的只能对低浓度钒液沉钒、工艺路线长、生产成本高等问题,本专利技术的目的在于提供一种生产成本低、沉钒效率高的高浓度钒液沉钒方法。本专利技术解决技术问题的技术方案为：提供一种高浓度钒液制备多钒酸铵的方法，包括以下步骤：a、取高浓度钒液，升温至65～85℃，调节pH值至6.5～8.5，加入铵盐，搅拌至完全溶解；b、将水升温至80～90℃，加入含钒粉末物料，并调节pH值至2.0～3.0；c、将步骤a中所得溶液缓慢加入步骤b所得溶液中，加入时保证pH值为2.0～3.0，边加边搅拌；d、待步骤a溶液加完后，继续反应5～30min，过滤、水洗，得到多钒酸铵。其中，上述高浓度钒液沉钒方法中，步骤a中所述高浓度钒液是指钒液中总钒含量为40～110g/L的钒液。其中，上述高浓度钒液沉钒方法中，步骤a中所述铵盐为硫酸铵、氯化铵、硝酸铵、碳酸铵或碳酸氢铵中的至少一种。其中，上述高浓度钒液沉钒方法中，步骤a中所述铵盐的加入量为按加铵系数为0.6～2.5添加；优选的，所述加铵系数为0.8～1.2，加铵系数K＝铵盐质量/(高浓度钒液中TV含量×高浓度钒液体积)。其中，上述高浓度钒液沉钒方法中，步骤b中所述含钒粉末物料为多钒酸铵、偏钒酸铵、五氧化二钒或三氧化二钒中的至少一种。其中，上述高浓度钒液沉钒方法中，步骤b中所述含钒粉末物料的粒度为全部过120目筛。其中，上述高浓度钒液沉钒方法中，步骤b中所述含钒粉末物料加入量为高浓度钒液中TV含量与高浓度钒液体积乘积的16～20倍。其中，上述高浓度钒液沉钒方法中，步骤a、b中所述调节pH用硫酸调节。其中，上述高浓度钒液沉钒方法中，步骤c中所述缓慢加入的速度为15～25mL/min。其中，上述高浓度钒液沉钒方法中，步骤c中所述搅拌速度400～500r/min。其中，上述高浓度钒液沉钒方法中，步骤c中所述缓慢加入为使用蠕动泵缓慢滴加。其中，上述高浓度钒液沉钒方法中，步骤b中水可用沉钒上清液代替，所述沉钒上清液中Na2O含量≤60g/L。本专利技术的有益效果为：本专利技术先将高浓度钒液升温至65℃～85℃，并调节pH值至6.5～8.5，再配加铵盐粉末，将其加入到pH为2.0～3.0的添加有含钒粉末物料配制的溶液中进行反应，有效的解决了高浓度钒液的沉钒问题，能将沉钒钒液中的总钒含量提高到40～110g/L，本专利技术工艺简单，沉钒率高，产品杂质含量低，相对于现有酸性铵盐沉钒工艺，可降低沉钒废水量50％/t V2O5以上，作业效率可大幅提高，降低生产成本效果明显。具体实施方式本专利技术提供一种高浓度钒液制备多钒酸铵的方法，包括以下步骤：a、取高浓度钒液，升温至65～85℃，调节pH值至6.5～8.5，加入铵盐，搅拌至完全溶解；b、将水升温至80～90℃，加入含钒粉末物料，并调节pH值至2.0～3.0；c、将步骤a中所得溶液缓慢加入步骤b所得溶液中，加入时保证pH值为2.0～3.0，边加边搅拌；d、待步骤a溶液加完后，继续反应5～30min，过滤、水洗，得到多钒酸铵。本专利技术所述高浓度钒液是指钒液中总钒含量为40～110g/L的钒液，高浓度钒液会受到溶液中硫酸钠盐浓度的限制，溶液中的钒与钠以一定比例存在，在调节pH过程中，容易产生水解物或杂多酸等沉淀，沉淀物较多，溶解速度远小于沉淀速度，形成的水解物消耗掉了溶液中的钒酸根与铵根，沉钒率低，并由于钒浓度过高，沉钒前期成核过多，晶体颗粒大小不均匀，吸附性强，杂质被夹带、吸附进产品中，难以洗涤，致使产品纯度低。高浓度钒液沉钒效果主要受到反应温度和pH的影响，反应温度要求大于80℃，本专利技术中提前将高浓度钒液加热到反应温度，利于反应的进行；同时，升温后需要调控pH，高浓度钒液在低于65℃以下调控pH时，有大量瞬时水解沉淀物形成，为了减少沉淀物的产生，本专利技术先将高浓度钒液升温至65～85℃；此外，高浓度钒液提钒时需加入铵盐，温度太高，氨气容易逸出，工作环境恶劣，铵盐损失严重，为了提高沉钒效率，本专利技术将高浓度钒液升温至65～85℃。为了使制备得到的多钒酸铵杂质更少，本专利技术调节高浓度钒液的pH值为6.5～8.5，避免了沉钒溶液从碱性直接调至酸性过程，先调控溶液为弱碱性，加入铵盐后参与沉钒反应，避免了高浓度钒液从碱性直接调至酸性出现水解，生成多聚钒酸铵钠和多聚钒酸，从而得到的多钒酸铵纯度高。本专利技术还在稀释剂水中加入了一定量的含钒粉末物料，所述含钒粉末物料为多钒酸铵、偏钒酸铵、五氧化二钒或三氧化二钒中一种或几种。含钒粉末物料过少，沉不了多钒酸铵，有其他沉淀物产生，含钒粉末物料过多，溶液粘稠，搅不动，也沉不了多钒酸铵。专利技术人经过试验得出，含钒粉末物料加入量为高浓度钒液中TV含量×高浓度钒液体积的16～20倍时，沉钒效果最好。此外，含钒粉末物料需要作为微小晶核参与结晶反应，促进沉淀多钒酸铵产品，其粒度要求全部过120目筛。本专利技术采用水稀释高浓度钒液，也可以使用沉钒上清液，但需要沉钒上清液的Na2O含量≤60g/L，当满足这个标准时，即使沉钒溶液中钒含量与氧化钠含量均高，此专利技术方法仍可以沉淀出合格的多钒酸铵，并且煅烧得到合格的五氧化二钒产品。本专利技术采用蠕动泵将配加铵盐的高浓度钒液缓慢加入到加有含钒粉末物料的溶液中，缓慢加入的速度为15～25mL/min，边加边搅拌，搅拌速度为400～500r/min。采用蠕动泵缓慢加入的方式可以降低高浓度钒液的瞬时浓度，降低水解物形成的推动力。高浓度钒液进入步骤a的溶液后，氢离子做推动力，反应结晶速度快，立即形成多钒酸铵沉淀，瞬时钒浓度很低，钠离子浓度有限，溶液中铵根离子置换多钒酸盐中的氢离子速度远远大于钠离子置换氢离子速度，且铵根离子与多钒酸根离子的结合力远远高于钠离子与其结合力，故水解物形成较困难，同时控制进液速度、加酸速度、搅拌速度等，控制溶液中反应的扩散速度，以避免沉淀物作为晶种被后形成的多钒酸铵包本文档来自技高网...

【技术保护点】
高浓度钒液制备多钒酸铵的方法，其特征在于，包括以下步骤：a、取高浓度钒液，升温至65～85℃，调节pH值至6.5～8.5，加入铵盐，搅拌至完全溶解；b、将水升温至80～90℃，加入含钒粉末物料，并调节pH值至2.0～3.0；c、将步骤a中所得溶液缓慢加入步骤b所得溶液中，加入时保证pH值为2.0～3.0，边加边搅拌；d、待步骤a溶液加完后，继续反应5～30min，过滤、水洗，得到多钒酸铵。

【技术特征摘要】
1.高浓度钒液制备多钒酸铵的方法，其特征在于，包括以下步骤：a、取高浓度钒液，升温至65～85℃，调节pH值至6.5～8.5，加入铵盐，搅拌至完全溶解；b、将水升温至80～90℃，加入含钒粉末物料，并调节pH值至2.0～3.0；c、将步骤a中所得溶液缓慢加入步骤b所得溶液中，加入时保证pH值为2.0～3.0，边加边搅拌；d、待步骤a溶液加完后，继续反应5～30min，过滤、水洗，得到多钒酸铵。2.根据权利要求1所述的高浓度钒液制备多钒酸铵的方法，其特征在于：步骤a中所述高浓度钒液是指钒液中总钒含量为40～110g/L的钒液。3.根据权利要求1或2所述的高浓度钒液制备多钒酸铵的方法，其特征在于：步骤a中所述铵盐为硫酸铵、氯化铵、硝酸铵、碳酸铵或碳酸氢铵中的至少一种。4.根据权利要求1～3任一项所述的高浓度钒液制备多钒酸铵的方法，其特征在于：步骤a中所述铵盐的加入量按加铵系数0.6～2.5添加。5.根据权利要求1～4任...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭继科，李千文，付自碧，殷兆迁，高官金，何文艺，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51