一种金属钒或钒合金的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金属钒或钒合金的制备方法，该方法包括：在金属盐的熔融状态下，将钒渣与所述金属盐接触反应，将接触反应后得到的混合物进行固液分离以去除固体杂质，并将固液分离后得到的熔融相进行电解，所述金属盐为在其熔融状态下能够与钒渣反应生成偏酸酸盐的物质。通过上述技术方案，实现了在金属钒或钒合金的制备过程中，钒合金收率高、金属钒纯度及收率高，且成本低、污染小的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
钒是一种优异的功能材料和结构材料，被广泛应用于钢铁、材料加工等领域。例 如，向钢中添加一定量的钒，可以细化钢的组织和晶粒，提高晶粒的粗化温度，从而起到增 加钢的强度、韧性和耐磨性的作用。钒也能较好的改善钛合金结构，而被广泛应用到航空航 天等领域。另外，钒合金中的快中子吸收截面小，对液态金属锂、钠、钾等有良好的抗蚀性， 还具有良好的强度和塑性，以及良好的加工性能，能抗辐照脆化，抗辐照肿胀，在辐照下具 有良好的尺寸稳定性，是重要的反应堆结构材料。 钒因化学性质活泼，在自然界中常以化合物及共生矿形式存在，钒的冶炼一般以 钒渣为原料分两个过程进行：首先采用钠法或钙法等浸取技术提取钒渣中的钒氧化物，即 将钒渣中的氧化钒通过煅烧转化为可溶于水的物质，然后利用水提取煅烧产物中可溶性钒 化合物，再通过化学反应将其转化为钒的氧化物或合金，最后通过还原、氮化等制备金属钒 及其它的钒制品。如：CN200910300085. 4公开了一种采用钙蒸汽与钒氧化物反应，并经净 化制得金属钒的方法；CN200910128155. 2公开了一种采用萃取剂从钒铁中萃取钒的方法； CN200810213025. 4和CN200910176896. 8分别公开了一种采用碳氧钒或钒铁做可溶性阳极 电解制备金属钥;的方法；CN201110096864. 4公开了一种将f凡氧化物作为阴极、石墨作为阳 极，以FFC法电解而制备金属钒的方法；201010540540. 0公开了一种采用铝粉还原钒氧化 物制备金属钒的方法。 由此可以看出，现有制备金属钒的方法中采用的原料基本上为钒氧化或者成本更 高的钒合金，并且从钒渣中生产氧化钒或钒合金的过程中会产生大量的污水，对环境造成 了极大的污染，逐渐成为了制约钒制备工艺的瓶颈，并且采用上述方法最终得到的金属钒 或钒合金的纯度及收率较低。因此，亟需开发一种金属钒或钒合金的纯度及收率高，且成本 低、污染小的金属钒或钒合金的制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术制备的金属钒或钒合金的纯度及收率较低，且 成本高、污染严重的缺陷，提供了一种金属钒或钒合金的纯度及收率高，且成本低、污染小 的金属钒或钒合金的制备方法。 本专利技术的专利技术人意外的发现，在金属钒或钒合金的制备过程中，通过将钒渣与熔 融的金属盐接触反应，钒渣中含有的钒元素(通常以氧化钒的形式存在）会转变为偏钒酸 盐，此时，转化成的偏钒酸盐会以熔融的状态存在于金属盐熔盐体系中，而此时钒渣中的杂 质仍会以固体的形式存在，然后通过将接触反应后的混合物进行固液分离，从而能够很容 易地将熔融的偏钒酸盐与未熔融的固体杂质分离，且分离较为彻底。然后再将固液分离后 得到的熔融相进行电解，将偏钒酸盐转变为金属钒或者与其他金属的合金。实现了以钒渣 为原料进行制备金属钒或钒合金的目的，钒渣相对于钒的氧化物或合金成本较低；而且通 过固液分离的方法能够较充分地将钒渣中的杂质去除，纯化效果较好；并且此过程中是在 熔融的金属盐中进行的，而所述熔融的金属盐可以作为后续电解制备金属钒或钒合金的电 解质使用，因此不会带来额外的消耗，进一步降低了生产成本；另外，在制备偏钒酸盐的过 程中也不会产生大量的废水等物质，减少了对环境的污染。 基于以上发现，本专利技术提供了，该方法包括：在金 属盐的熔融状态下，将钒渣与所述金属盐接触反应，将接触反应后得到的混合物进行固液 分离以去除固体杂质，并将固液分离后得到的熔融相进行电解；其中，所述金属盐为在其熔 融状态下能够与钒渣反应生成偏酸酸盐的物质。 优选地，所述金属盐的用量大于将所述钒渣中的氧化钒全部转化为偏钒酸盐所需 的所述金属盐的理论用量，更优选所述金属盐的用量为将所述钒渣中的氧化钒全部转化为 偏钒酸盐所需的所述金属盐的理论用量的1. 1-3倍。 优选地，所述金属盐为碱金属的碳酸盐、碱金属的卤化物、碱土金属的碳酸盐和碱 土金属的卤化物中的至少一种。 通过上述技术方案，实现了在金属钒或钒合金的制备过程中，金属钒或钒合金的 纯度及收率高，且成本低、污染小的目的。 本专利技术的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。 【具体实施方式】 以下对本专利技术的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。 本专利技术提供了，该方法包括：在金属盐的熔融状 态下，将钒渣与所述金属盐接触反应，将接触反应后得到的混合物进行固液分离以去除固 体杂质，并将固液分离后得到的熔融相进行电解；其中，所述金属盐为在其熔融状态下能够 与钒渣反应生成偏酸酸盐的物质。 根据本专利技术，对所述金属盐的用量与钒渣的用量的比例没有特别的限制，只要所 述金属盐能够将钒渣中的氧化钒充分转化为偏钒酸盐即可。优选地，所述金属盐的用量大 于将所述钒渣中的氧化钒全部转化为偏钒酸盐所需的所述金属盐的理论用量。更优选地， 所述金属盐的用量为将所述钒渣中的氧化钒全部转化为偏钒酸盐所需的所述金属盐的理 论用量的1. 1-3倍。本专利技术的专利技术人发现，在这样的用量比例范围内，金属盐不但能够将钒 渣中的氧化钒转化为偏钒酸盐，还能够使得接触反应后得到的混合物保持较好的流动性， 从而有利于后续偏钒酸盐电解的过程中，偏钒酸盐能够顺利地流动到阴极获得电子而被还 原为金属钥;。 另外，本专利技术中对所述金属盐的种类没有特别的限制，只要其能够与钒渣中的氧 化钒反应生成偏钒酸盐即可。优选的情况下，为了使得所述金属盐与钒渣中的氧化钒反应 生成的偏钒酸盐的理化性质，例如，熔点能够与钒渣中的杂质更好的区分，所述金属盐优选 为碱金属的碳酸盐、碱金属的卤化物、碱土金属的碳酸盐和碱土金属的卤化物中的至少一 种。 本专利技术的专利技术人还意外的发现，当所述金属盐为或含有碱金属的卤化物和/或碱 土金属的卤化物时，在钒渣与所述金属盐接触反应的过程中注入氧气能够进一步提高氧化 钒转变为偏钒酸盐的转化率及转化速度，优选地，注入的氧气的流速为0. 5-lNm3/千克金属 盐/分钟。 本专利技术的专利技术人发现，当所述金属盐优选为碱金属的氯化物和碱金属的碳酸盐的 混合物，所述碱金属的氯化物优选为氯化钾和/或氯化钠，所述碱金属的碳酸盐优选为碳 酸钾和/或碳酸钠时，所述金属盐与钒渣中的氧化钒接触反应后得到的偏钒酸盐的熔点恰 好在电解制备金属钒的常规温度范围之间，因此，在将本专利技术制得的偏钒酸盐的后续的电 解过程中不需要对偏钒酸盐进行升温或降温处理，这样既可以节省操作步骤，又不需要额 外的耗能。因此，更优选地，所述金属盐为碱金属的氯化物和碱金属的碳酸盐的混合物，所 述碱金属的氯化物优选为氯化钾和/或氯化钠，所述碱金属的碳酸盐优选为碳酸钾和/或 碳酸钠。 根据本专利技术，在上述优选的金属盐中，对碱金属的氯化物与碱金属的碳酸盐的重 量比没有特别的限制，只要保证能够将钒渣中的氧化钒充分转化为偏钒酸盐即可。优选碱 金属的氯化物与碱金属的碳酸盐的重量比为5-15 : 1，当所述碱金属的氯化物优选为氯化 钾和/或氯化钠，所述碱金属的碳酸盐为碳酸钾和/或碳酸钠时，碱金属的氯化物与碱金属 的碳酸盐的重量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属钒或钒合金的制备方法，该方法包括：在金属盐的熔融状态下，将钒渣与所述金属盐接触反应，将接触反应后得到的混合物进行固液分离以去除固体杂质，并将固液分离后得到的熔融相进行电解；其中，所述金属盐为在其熔融状态下能够与钒渣反应生成偏酸酸盐的物质。

【技术特征摘要】
1. 一种金属钒或钒合金的制备方法，该方法包括：在金属盐的熔融状态下，将钒渣与 所述金属盐接触反应，将接触反应后得到的混合物进行固液分离以去除固体杂质，并将固 液分离后得到的熔融相进行电解；其中，所述金属盐为在其熔融状态下能够与钒渣反应生 成偏酸酸盐的物质。2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属盐的用量大于将所述钒渣中的氧化钒 全部转化为偏钒酸盐所需的金属盐的理论用量。3. 根据权利要求2所述的方法，其中，所述金属盐的用量为将所述钒渣中的氧化钒全 部转化为偏钒酸盐所需的金属盐的理论用量的1. 1-3倍。4. 根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述金属盐为碱金属的碳酸盐、碱 金属的卤化物、碱土金属的碳酸盐和碱土金属的卤化物中的至少一种。5. 根据权利要求4所述的方法，其中，所述金属盐含有碱金属的卤化物和/或碱土金属 的卤化物，所述方法还包括：在钒渣与所述金属盐接触反应的过程中注入氧气。6. 根据权利要求5所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱福兴，穆天柱，穆宏波，闫蓓蕾，彭卫星，
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