一种复合萃取制备五氧化二钒的方法技术

本发明专利技术涉及五氧化二钒的制备方法，提供一种复合萃取制备五氧化二钒的方法，包括如下步骤：（1）浸出；（2）还原；（3）萃取：用磷酸酯类有机物和改质剂配制而成的复合萃取剂萃取含钒料液，制得含钒的负载有机相；（4）反萃：用硫酸或者含钒的硫酸溶液反萃负载有机相制得富矾液；（5）除酸：萃取富钒液中过量的酸；（6）沉钒；（7）煅烧。本发明专利技术使用一种具有较强的萃取能力和反萃能力的复合萃取剂萃取钒，不仅能提高钒的提取率和纯度，从而提高五氧化二钒产品的产率和纯度，还能降低碱的消耗量，减少生产成本。

Method for preparing five oxidation two vanadium by composite extraction

The invention relates to a preparation method of five of two vanadium, provides a method for preparing composite extraction five of two vanadium, which comprises the following steps: (1) leaching; (2) reduction; (3): extraction and modifier compound extraction agent and extraction of vanadium containing liquid with phosphoric acid ester organic matter, organic load containing vanadium phase; (4) stripping: sulfuric acid or sulfuric acid solution containing vanadium stripping from loaded organic phase to prepare rich alum solution; (5) removing acid: excess acid extraction of rich vanadium in vanadium precipitation; (6); (7) calcination. The invention uses a strong extraction capacity and composite extraction vanadium stripping ability, not only can improve the extraction rate of vanadium and purity, so as to enhance the five of two vanadium product yield and purity, but also reduce the consumption of alkali, reduce the production cost.

【技术实现步骤摘要】
一种复合萃取制备五氧化二钒的方法
本专利技术涉及冶金领域，具体涉及一种通过复合萃取剂萃取提钒从而制备五氧化二钒的方法。
技术介绍
钒(元素符号V)是一种银白色的高熔点难熔稀有金属，主要的氧化物形式包括五氧化二钒(V2O5)，且五氧化二钒广泛用于冶金、化工等行业，随着我国现代化建设的高速发展，五氧化二钒的需求量也越来越大。自然界中，钒矿资源主要存在于与铁矿共生的钒钛磁铁矿以及与碳共生的石煤钒矿原料中，从含钒原料中提取钒然后制备五氧化二钒的基本原理为：通过浸出工艺使钒由固相(如：石煤或石煤煅烧渣)进入到液相中，得浸出液，然后采用萃取或离子交换等手段使钒富集，再利用沉淀等技术，使钒由液相转化为固相，最后再煅烧固相沉淀即可得到五氧化二钒。由此可见，钒的总体提取率成为五氧化二钒产率的关键决定因素。目前工业中从含钒原料中提取钒的工艺路线主要有以下方式：采用钠化煅烧法后用水浸出得浸出液，采用空白煅烧法后用酸浸出得浸出液，采用钙化煅烧法后用酸浸出得浸出液，以及原矿直接酸浸出得浸出液。对于含钒品位(矿石有用物含量)较高的原料，后续的对浸出液较成熟的工艺是：除杂后，直接通过氧化-铵盐沉钒的方式获得纯度较高的钒富集物；然而对于含钒品位较低的原料，由于所得浸出液中钒浓度偏低，同时含有较多的杂质元素，若继续采用前述的处理方法，不仅处理量较大，而且钒的回收率低，所获得的含钒富集物纯度也较低。对于含钒浓度较低的浸出液，目前应用较多的提取工艺为：浸出-溶剂萃取-反萃富钒-沉淀钒。对于含钒浓度较低的浸出液提取工艺，研究较多的是采用磷酸二辛酯和TBP构成的有机相从含四价钒料液中提取钒，中国专利文献CN101418385A、CN101381818A、CN101450814A、CN104017999A、CN101289705A，杨绍文等人发表的从钒精矿中湿法提取五氧化二钒新工艺研究，周礼贞等人发表的磷酸二辛酯-TBP从攀枝花钒钛渣中提取钒、钛的研究文献中都采用了此法；该方法通过控制料液的pH值和料液中钒的浓度，采用非皂化萃取剂，经过多级逆流萃取能够实现较高的分离效果，能实现90％以上的萃取率，反萃所得含钒料液中杂质含量极少，钒的纯度大于98％。但是该工艺存在较大问题：由于磷酸二辛酯的反萃能力不强，所以在反萃过程中需要较强的酸性条件，所用的反萃液酸度较高，大约为1.5-2.5mol/L的硫酸溶液，并且需要控制小相比(有机相和水相的体积比)才能达到较高的反萃率，反萃后所得富钒液中硫酸浓度较高，在沉钒过程需要消耗大量的碱来中和硫酸，浪费了大量的酸和大量的碱，使该工艺生产成本提高，同时沉钒母液中盐含量较高，既影响产品的纯度，又给污水处理增加了不少成本。对于含钒浓度较低的浸出液提取工艺，还有采用2－乙基已基膦酸单2－乙基已基酯与TBP混合萃取钒的方法，中国专利文献CN104064799A、CN104064799A，刘卓林等人发表的2－乙基已基膦酸单2－乙基已基酯从钒渣浸出液中萃取钒研究文献中都采用了此法；该方法所用萃取剂为浓度较高的2－乙基已基膦酸单2－乙基已基酯(20％-30％)和TBP配制而成，萃取料液的pH为3～4，萃取相比为5-1:1，3-6级逆流萃取，与前述的用磷酸二辛酯萃取的方法相比，2－乙基已基膦酸单2－乙基已基酯萃取钒的负载有机相反萃可以选用较低浓度的硫酸溶液进行反萃，具备优良的反萃能力。但是该工艺也存在较大问题，2－乙基已基膦酸单2－乙基已基酯萃取钒的能力要比磷酸二辛酯萃取能力弱很多，所以在萃取钒时需要较高浓度2－乙基已基膦酸单2－乙基已基酯和较高的浸出液pH值才能实现较高的萃取率，而这将直接导致萃取过程消耗碱量较多，产生较多高盐废水，增加污水处理成本。由此可见，为了提高钒的提取率和纯度，从而提高五氧化二钒产品的产率和纯度，降低碱的消耗量，减少生产成本，急需研发一种既有较强的萃取能力，又能在较低的酸性条件下反萃钒的萃取剂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种复合萃取制备五氧化二钒的方法，使用一种具有较强的萃取能力和反萃能力的复合萃取剂萃取钒，不仅能提高钒的提取率和纯度，从而提高五氧化二钒产品的产率和纯度，还能降低碱的消耗量，减少生产成本。为达到上述目的，本专利技术的基础方案是：提供一种复合萃取制备五氧化二钒的方法，包括如下步骤：(1)浸出：用酸浸出含钒原料，制得含钒量为0.1g/L-10.0g/L的浸出液；(2)还原：用还原剂还原浸出液，制得pH＝1.5-2.5的含钒料液；(3)萃取：用磷酸酯类有机物和改质剂配制而成的复合萃取剂萃取含钒料液，制得含钒的负载有机相；(4)反萃：用硫酸或者含钒的硫酸溶液反萃负载有机相制得富矾液；(5)除酸：萃取富钒液中过量的酸；(6)沉钒：加碱至除酸后的富矾液，调节pH＝6-7，搅拌0.5h-1.2h，陈化0.5h-1.2h；(7)煅烧：500℃-600℃下富氧煅烧沉钒制得五氧化二钒。采用上述技术方案时，工作原理如下：(1)浸出：指通过氢离子将钒从矿石原料中释放出来的反应，不同种类的矿石浸出工艺有所差异，此处仅以硫酸浸出氧化焙烧后的矿石为例说明，具体浸出反应式如下：2Fe(VO3)3+6H2SO4→3(VO2)2SO4+6H2O+Fe2(SO4)3(2)还原：即将V5+还原成易被萃取的V4+的过程，以Fe粉为例，反应式如下：Fe+2VO2++4H+→Fe2++2VO2++2H2OFe+2Fe3+→3Fe2+(3)萃取：即利用含钒料液中不同组分在复合萃取剂中有不同的溶解度，使钒从含钒料液中分离出来进入复合萃取剂(负载有机相)中的操作。此处用(HR)2代表复合萃取剂，萃取的反应式如下：mVO2++n(HR)2→(VO)m(R)2m(HR)2(n-m)+2mH+(4)反萃：即萃取的逆过程，钒从负载有机相重新返回水相的过程。以硫酸为例，反萃取的反应式如下：mH2SO4+(VO)mR2m(HR)2(n-m)→mVOSO4+H2mR2m(HR)2(n-m)(5)除酸：反萃后所得的富矾液中含有较高浓度的酸，萃取出富钒液中大部分的酸，可有效降低后续沉钒步骤中碱的消耗量。(6)沉钒：四价钒离子在碱的作用下变成固相的钒沉淀，以氨水为例，反应式如下：2VOSO4+6NH4OH→(NH4)2V2O5↓+2(NH4)2SO4+3H2O(7)煅烧：即将沉钒烘干置于500℃-600℃下富氧加热分解，制得五氧化二钒，反应式如下：2(NH4)2V2O5+O2→2V2O5+4NH3↑+2H20↑上述技术方案的有益效果在于：解决了现有技术中磷酸二辛酯萃取四价钒的过程中存在易萃取难反萃而2－乙基已基膦酸单2－乙基已基酯存在难萃取易反萃的问题，将磷酸酯类有机物和改质剂进行复配得到的复合萃取剂，不仅具有较强的萃取能力，还具有较强的反萃能力，能够在较低的酸性条件下反萃钒，且改质剂可以有效防止萃取或者反萃取时发生乳化或者生成第三相；本复合萃取剂能富集浓度较低的含钒溶液，通过提升钒的萃取和反萃率，从而有效提高总的钒的提取率，最终五氧化二钒的产率也得到了提高。由于本复合萃取剂具有较强的反萃能力，所以在反萃过程中只需要采用较低浓度的硫酸即可很好地将钒反萃出来，且反萃后将富矾液中的大部分酸都萃取分离出来了，所以后续沉钒过程中残余的酸就很少了，对应的就会本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合萃取制备五氧化二钒的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）浸出：用酸浸出含钒原料，制得含钒量为0.1g/L‑10.0g/L的浸出液；（2）还原：用还原剂还原所述浸出液，制得pH=1.5‑2.5的含钒料液；（3）萃取：用磷酸酯类有机物和改质剂配制而成的复合萃取剂萃取所述含钒料液，制得含钒的负载有机相；（4）反萃：用硫酸或者含钒的硫酸溶液反萃所述负载有机相制得富矾液；（5）除酸：萃取所述富钒液中过量的酸；（6）沉钒：加碱至除酸后的富矾液，调节pH=6‑7，搅拌0.5h‑1.2h，陈化0.5h‑1.2h；（7）煅烧：500℃‑600℃下富氧煅烧沉钒制得五氧化二钒。

【技术特征摘要】
1.一种复合萃取制备五氧化二钒的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）浸出：用酸浸出含钒原料，制得含钒量为0.1g/L-10.0g/L的浸出液；（2）还原：用还原剂还原所述浸出液，制得pH=1.5-2.5的含钒料液；（3）萃取：用磷酸酯类有机物和改质剂配制而成的复合萃取剂萃取所述含钒料液，制得含钒的负载有机相；（4）反萃：用硫酸或者含钒的硫酸溶液反萃所述负载有机相制得富矾液；（5）除酸：萃取所述富钒液中过量的酸；（6）沉钒：加碱至除酸后的富矾液，调节pH=6-7，搅拌0.5h-1.2h，陈化0.5h-1.2h；（7）煅烧：500℃-600℃下富氧煅烧沉钒制得五氧化二钒。2.根据权利要求1所述的一种复合萃取制备五氧化二钒的方法，其特征在于，所述还原剂为铁粉、亚硫酸钠、二氧化硫、抗坏血酸中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的一种复合萃取制备五氧化二钒的方法，其特征在于，所述复合萃取剂由磷酸二酯萃取剂、磷酸单酯萃取剂和改质剂混合，并加热至65℃-90℃搅拌0.8h-1.2h制得，按体积分数计，其中磷酸二酯萃取剂50%-80%，磷酸单酯萃取剂10%-40%，其余为改质剂。4.根据权利要求2所述的一种复合萃取制备五氧化二钒的方法，其特征在于，所述改质剂为含碳数介于8-13的烷基醇中的一种或几种。5.根据权利要求3所述的一种复合萃取制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：季尚军，
申请(专利权)人：重庆康普化学工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50