一种从含钒铬硅溶液制备低硅五氧化二钒的方法技术

一种从含钒铬硅的混合液中回收并制备低硅高纯度五氧化二钒（V2O5）的方法，主要包括以下步骤：首先利用两性金属盐和/或碱金属盐除去含钒铬硅溶液中的硅，再通过调节溶液pH值，同时除去引入的其它杂质并进行固液分离；然后用伯胺萃取体系按照一定相比选择性地将绝大部分钒萃取到有机相中，再用含铵盐的碱性溶液将富钒有机相中的钒同时反萃并沉淀出偏钒酸铵，将反萃后的水相过滤或离心得到高纯度的偏钒酸铵固体，经洗涤干燥后，在一定温度下煅烧得到砖红色物质V2O5，其纯度可达99.9%以上，硅含量小于0.007%，且萃取-反萃过程无中间层形成。本发明专利技术通过强化除硅、萃取、反萃、沉钒过程，制备低硅高纯度的V2O5。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种从含钒铬硅的混合液中回收并制备低硅高纯度五氧化二钒（V2O5）的方法，主要包括以下步骤：首先利用两性金属盐和/或碱金属盐除去含钒铬硅溶液中的硅，再通过调节溶液pH值，同时除去引入的其它杂质并进行固液分离；然后用伯胺萃取体系按照一定相比选择性地将绝大部分钒萃取到有机相中，再用含铵盐的碱性溶液将富钒有机相中的钒同时反萃并沉淀出偏钒酸铵，将反萃后的水相过滤或离心得到高纯度的偏钒酸铵固体，经洗涤干燥后，在一定温度下煅烧得到砖红色物质V2O5，其纯度可达99.9%以上，硅含量小于0.007%，且萃取-反萃过程无中间层形成。本专利技术通过强化除硅、萃取、反萃、沉钒过程，制备低硅高纯度的V2O5。【专利说明】
本专利技术属于湿法冶金或废水处理领域，涉及一种制备低硅V2O5的方法，尤其涉及一种从钒铬硅溶液中制备低硅高纯V2O5的工艺流程。
技术介绍
钒是一种有色金属，是十分重要的战略资源。五氧化二钒(V2O5)是钒重要的氧化物也是应用最为广泛的氧化物，应用范围已经从冶金，化工等行业扩展至航空航天、电子工业，电化学等，随着国内外对高纯V2O5的市场需求量不断增加，对V2O5的纯度要求也越来越高，尤其是钒液流电池和钒铝合金的发展，更是对高纯钒中钒的纯度及杂质硅的含量提出了更高的要求。然而，由于钒(V)和铬(VI)的化学性质十分相近，钒铬常共生存在于矿物中，分离难度大，从而难以得到高纯度的钒产品。对于高纯V2O5的制备，一般以廉价易得的工业V2O5或其他钒酸盐为原料，经过一系列的提纯步骤和净化处理而获得。如朴昌林等以铬含量低的粗V2O5为原料，用熔融盐电解精炼法生产出铬、铁含量< 0.005%，钒品位> 99.9%的高纯钒。CN102764894A以钒块为原料，经过氢化、研磨、脱氢制得高纯度钒粉。这些高纯钒的制备方法均以加工处理后的工业级产品为原料，来源有限且成本较高，对原料的高要求限制了这些方法的推广。而含钒铬的溶液来源广泛，对环境造成很大的影响，如何更有效的利用含钒铬的溶液也成为目前研究的课题之一。到目前为止，人们已经开发研究出多种处理含钒铬溶液的技术。其中比较传统的方法是化学沉淀法，即在中性或弱碱性条件下，通过向溶液中添加各种除杂剂，比如氯化钙、氯化镁、氯化铝、硫酸铝、草酸、磺基水杨酸等，去除溶液中的杂质，然后加入硫酸铵、氯化铵等铵盐把钒沉淀下来，生成偏钒酸铵，偏钒酸铵再通过洗涤和重结晶制得高纯钒。此方法操作简单，但是步骤比较繁琐，产品纯度不高且钒损较大。还有一种离子交换法是比较新的方法，虽然其生产流程较为简单、试剂消耗量少、钒回收率高等优点，但是溶液中的杂质在离子交换过程中容易粘附在树脂表面，导致树脂交换容量下降，甚至会使树脂“中毒”，且操作条件苛刻，在工业中尚未得到普及。萃取法是一种使用比较广泛的方法。萃取法有诸多优点，如分离效果好，高回收率，可回收利用的萃取剂，低廉的生产成本，极高的产品纯度等，但是由于杂质的影响较大，导致萃取体系形成第三相。已有报道萃取钒的萃取剂很多，包括:CyaneX272、PC88A、TR-83、Adongen464、Aliquat336、N263和季铵盐等。相关的技术有如CN101121962采用萃取、反萃、沉钒等操作将钒铬溶液中的钒铬完全回收，但是其产品钒酸盐的纯度只能达到99.5%。CN103540745A采用胺类萃取钒溶液中的杂多酸来纯化钒溶液，加入铵盐沉钒并煅烧后得到纯度大于99.9%的五氧化二钒，但是其原料液中要求形成磷钥钨、硅钥钨等杂多酸以进行除杂，而对其它难以形成杂多酸的钒铬溶液不再适用。CN102849795A以粗偏钒酸铵为原料，经过碱溶、除杂、多次过滤、沉钒、煅烧等流程制得高纯V2O5，不仅原料有所限制，而且操作重复繁杂，不利于推广应用。CN102923776A同样以粗偏钒酸铵为原料，经碱溶，加压通氨、超声雾化、煅烧等操作得到99.95%的V2O5，但是其对设备的要求比较高，前期投入较大。 CN100497675A公开了一种从钒(V)铬(VI)混合液中完全回收钒和铬的新工艺，主要步骤包括:首先用伯仲复合胺萃取剂按逆流接触的方式与含有钒(V)铬(VI)水溶液接触萃取，将水中绝大部分钒和少量铬萃取到有机相中，而大部分铬留在水相中；然后用酸调节萃余液(水相)的PH,并加一定量的还原剂进行还原反应,再用氢氧化钠回调水溶液的PH值后过滤，得到的固体即为水合氧化铬，同时以碱液为反萃取剂，通过逆流接触方式将钒从富钒有机相中反萃到水中；再用铵盐沉淀法将钒从溶液中以偏钒酸铵的形式分离；最后采用高效精馏技术处理沉钒上清液，塔顶得浓氨水，塔釜得到脱氨水，直接返回到萃取过程。该方法可制备纯度高于99.5%的五氧化二钒，其中杂质含量主要为硅、钠、硫、铬等。目前的报道中，很少有对原料要求不高并直接从含钒溶液中分离并制备低硅高纯度V2O5的工艺，因此找到一种合适的工艺流程，低成本制备低硅高纯V2O5急需解决。
技术实现思路
本专利技术在于提供一种从含钥;铬娃溶液制备低娃高纯V2O5的方法。本专利技术基于分析专利CN100497675A各步骤杂质去除行为的基础上，重点开展了钒铬硅的形态化学研究，并针对铵盐沉钒过程测定了一系列的偏钒酸铵溶解度基础数据，建立热力学模型，对不同杂质存在条件下偏钒酸铵的溶解度进行了科学预测，提出改变改性剂成份、优化脱硅工艺步骤、合并反萃沉钒过程等工艺调整。本专利技术的方法流程简单，成本低廉，便于工业化。本专利技术方法所制备的高纯V2O5杂质含量低，硅含量< 0.007%，纯度能够达到99.9%以上。本专利技术方法的原理如下:首先利用两性金属盐和/或碱金属盐去除含钒(V)铬(VI)及其它杂质的混合液中的硅，并且不引入其它杂质；然后用伯胺萃取体系选择性的将大部分钒萃取到有机相中，再用碱液和铵盐的混合液将富钒有机相中的钒反萃并沉淀出偏钒酸铵，得到的偏钒酸铵经洗涤干燥后，在一定温度下煅烧得到低硅高纯度V2O5，沉钒液可以返回钒原液重新进行处理。为达上述目的，本专利技术采用如下技术方案:一种从含钒铬硅溶液制备V2O5的方法，包括如下步骤:I)将两性金属盐和/或碱金属盐与含钒铬硅溶液混合以去除溶液中的大部分硅硅，待冷却至室温后通过调节pH值降低溶液中其它杂质，其为两性金属盐和/或碱金属盐引入的金属杂质，并进行固液分离，收集上清液；将固液进行分离，水中大部分硅以固体形式沉出，收集液体；2)将步骤I)所得上清液的pH值调整至酸性，优选2~6，例如为2.4,3.1、5、5.8等后用伯胺萃取体系萃取，将钒萃取到有机相中，铬留在萃余液中；可选择性的将大部分钒萃取到有机相中，大部分铬及其他杂质留在萃余液中；任选进行3)将步骤2)所得萃余液用酸调节pH后，加入还原剂进行还原反应，再用碱回调节水溶液的PH值后过滤，即得固体水合氧化铬；4)步骤2)所得富含钒的有机相用碱溶液和铵盐的混合液反萃并沉淀出偏钒酸铵；任选沉钒后的溶液返回步骤I)重新进行处理；沉钒后得到的溶液可以直接输送回钒原液，进行下一轮分离回收流程，此步可以使氨得以循环利用，节约成本；5)步骤4)所得的偏钒酸铵经洗涤，干燥后，煅烧得到低硅高纯度V205。作为优选技术方案，本专利技术所述的方法，所述含钒铬硅溶液为含钒铬的矿渣浸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从含钒铬硅溶液制备V2O5的方法，包括如下步骤： 1)将两性金属盐和/或碱金属盐与含钒铬硅溶液混合以去除硅，待冷却至室温后通过调节pH值降低溶液中其他杂质的引入量，并进行固液分离，收集上清液； 2)将步骤1)所得上清液的pH值调整至酸性后用伯胺萃取体系萃取，将钒萃取到有机相中，铬留在萃余液中； 任选进行3)将步骤2)所得萃余液用酸调节pH后，加入还原剂进行还原反应，再用碱回调水溶液的pH值后过滤，即得固体水合氧化铬； 4)步骤2)所得富含钒的有机相用碱溶液和铵盐的混合液反萃并沉淀出偏钒酸铵； 任选沉钒后的溶液返回步骤1)重新进行处理； 5)步骤4)所得的偏钒酸铵经洗涤，干燥后，煅烧得到低硅高纯度V2O5。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宁朋歌，曹宏斌，张懿，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11