自粗四氯化钛铝粉除钒渣中制备钒酸铁的方法技术

本发明专利技术涉及自粗四氯化钛铝粉除钒渣中回收钒并制备钒酸铁的方法。本方法的主要步骤为：将粗四氯化钛铝粉除钒渣在盐酸中进行氧化浸出，对浸出后物料进行液固分离，分别得到钛渣及浸出液；调节浸出液pH值使钒酸铁沉淀析出，经分离并干燥后制备钒酸铁产品，产品中V含量大于20%；沉淀钒酸铁后的母液进一步调节pH值使其中的铁、铝、钙、镁等形成氢氧化物沉淀，废水经蒸发后回收氯盐，二次蒸汽冷凝水循环利用。本发明专利技术在回收钒制得有使用价值的钒酸铁的同时实现了粗四氯化钛铝粉除钒渣的无害化处理，其中的钛渣及氢氧化物沉淀满足一般工业固体废弃物永久堆放的要求。

【技术实现步骤摘要】
自粗四氯化钛铝粉除钒渣中制备钒酸铁的方法
本专利技术涉及一种湿法冶金或固体废弃物处理方法，尤其涉及自粗四氯化钛铝粉除钒渣中回收钒并制备碱金属钒酸铁的方法。
技术介绍
粗四氯化钛铝粉除钒渣为氯化法生产的粗四氯化钛使用铝粉除钒所产生的渣，为TiCl4生产过程典型固体废弃物之一。在氯化法过程中，钛渣中的V2O5被氯化生成VOCl3。当向粗四氯化钛中加入铝粉后，四氯化钛会与铝粉发生反应产生TiCl3，其中铝被氧化后产生的三氯化铝可起到催化该反应的作用。TiCl3即可与VOCl3发生反应生成沉淀VOCl2，从而实现钒的脱除，基本反应式如下所示：铝粉还原TiCl4：TiCl3除钒：VOCl3(l)+TiCl3(l)→VOCl2(s)+TiCl4(l)生成的VOCl2与其它蒸馏、精馏产生的杂质以釜底残渣的形式被分离出去，由于残渣中还含有大部分的TiCl4，需采用蒸发浓缩方法回收处理，蒸发完TiCl4后剩余的残渣为VOCl2及其它固体杂质，该渣即称为粗四氯化钛铝粉除钒渣。粗四氯化钛铝粉除钒渣中单质钒含量约为3％～6％，具有较高的回收价值。同时，粗四氯化钛铝粉除钒渣中含有大量的氯离子，在堆存过程中容易释放出氯化氢等有害气体，环境污染严重。目前，对于粗四氯化钛铝粉除钒渣的综合利用国内外尚未见实验室研究、工业化试验或工业化应用的文献信息报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种自粗四氯化钛铝粉除钒渣中制备钒酸铁的方法。本专利技术在回收钒制得有使用价值的钒酸铁的同时实现了粗四氯化钛铝粉除钒渣的无害化处理，其中的钛渣及氢氧化物沉淀满足一般工业固体废弃物永久堆放的要求。为达上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种自粗四氯化钛铝粉除钒渣中制备钒酸铁的方法，包括以下步骤：(1)将粗四氯化钛铝粉除钒渣与盐酸混合，并加入氧化剂进行氧化浸出，浸出后的浆料经过滤后得到滤饼及酸性浸出液；(2)向步骤(1)得到的酸性浸出液中加入碱性物质调节pH值至酸性进行钒酸铁沉淀反应，过滤后得到钒酸铁与沉钒母液。该方案利用固体废物制得了有价值的钒酸铁，是一种废弃资源的有效的处理方法。作为优选技术方案，本专利技术所述的方法包括以下步骤：(1)将粗四氯化钛铝粉除钒渣与盐酸混合，并加入氧化剂进行氧化浸出，浸出后的浆料经过滤后得到滤饼及酸性浸出液；(2)向步骤(1)得到的酸性浸出液中加入碱性物质调节pH值至酸性进行钒酸铁沉淀反应，过滤后分别得到钒酸铁与沉钒母液；(3)向步骤(2)得到的沉钒母液中加入与步骤(2)相同的碱性物质，调节pH值至5～8使金属阳离子，如铁、铝、钙、镁等形成氢氧化物沉淀，过滤后得到沉淀物及沉钒废水；得到的氢氧化物沉淀满足一般工业固体废弃物永久堆放的要求；(4)将步骤(3)得到的沉钒废水蒸发，并析出氯盐，分离后得到氯盐与蒸发浓缩液，蒸发浓缩液在本步骤内部循环。该方案既可以制得有价值的钒酸铁，又使得排放物符合要求，减少了环境的污染。作为优选技术方案，本专利技术所述方法包括以下步骤：(1)将粗四氯化钛铝粉除钒渣与盐酸及步骤(3)得到的洗涤液混合，并加入氧化剂进行氧化浸出，浸出后的浆料经过滤后得到滤饼及酸性浸出液；(2)向步骤(1)得到的酸性浸出液中加入碱性物质调节pH值至酸性进行钒酸铁沉淀反应，过滤后得到钒酸铁与沉钒母液；(3)对步骤(1)得到的滤饼进行多级逆流洗涤，得到洗涤液及钛渣，其中洗涤液返回步骤(1)使用；得到的钛渣满足一般工业固体废弃物永久堆放的要求；(4)向步骤(2)得到的沉钒母液中加入与步骤(2)相同的碱性物质，调节pH值至5～8使金属阳离子，如铁、铝、钙、镁等形成氢氧化物沉淀，过滤后得到沉淀物及沉钒废水；得到的氢氧化物沉淀满足一般工业固体废弃物永久堆放的要求；(5)将步骤(4)得到的沉钒废水蒸发，并析出氯盐，分离后得到氯盐与蒸发浓缩液，其中二次蒸汽冷凝水返回步骤(3)用于多级逆流洗涤过程，蒸发浓缩液在本步骤内部循环。该方案既可以制得有价值的钒酸铁，又使得排放物符合要求，还可以使原料可以循环使用，提高了资源的利用率，是一种环保节能的处理方法。。作为优选技术方案，本专利技术所述的方法，步骤(1)中所述盐酸中HCl与粗四氯化钛铝粉除钒渣的质量比为0.3:1～1:1，例如为0.5:1、0.7:1、0.9:1等，优选0.3:1～0.8:1，进一步优选0.4:1～0.5:1。优选地，步骤(1)中所述的氧化剂为高氯酸、次氯酸钠、臭氧或双氧水中的1种或2种以上的混合物；所述氧化剂的加入量为理论量的1-5倍，例如为1.2倍、1.5倍、2.2倍、2.6倍、3倍、3.5倍、4.1倍、4.6倍、4.9倍等，优选2倍。优选地，步骤(1)中所述浸出的温度为20～90℃，例如为25℃、30℃、45℃、55℃、66℃、80℃、85℃等，优选常温～90℃，进一步优选常温～60℃；所述浸出的时间为30～180min，优选30～120min，更优30～90min。作为优选技术方案，本专利技术所述的方法，步骤(2)中所述的碱性溶液为氢氧化钠、碳酸钠、氧化钙、氢氧化钙或氨水中的1种或2种以上的混合物。优选地，步骤(2)中所述的pH值为1.0～4.5，例如为1.2、1.6、1.9、2.3、2.6、2.9、3.3、3.8、4.0、4.4等，优选为1.5～2.5。作为优选技术方案，本专利技术所述的方法，步骤(3)中所述逆流洗涤的级数为2～4级，优选为3级；优选地，所述洗涤的液固体积质量比为1.5:1～4:1L/kg，例如为1.7:1L/kg、2.2:1L/kg、2.6:1L/kg、3.0:1L/kg、3.5:1L/kg等，优选1.5:1～3:1L/kg，更优选2:1～2.5:1L/kg。作为优选技术方案，本专利技术所述的方法，所述的分离为离心分离。本专利技术实现了有价金属的回收及高值化，且使危险固体废弃物得到了解毒，具有较好的经济效益与环境效益危险固体废物的解毒。同时，本专利技术的方法流程简单，操作条件温和，具有工业可操作性。附图说明图1为自粗四氯化钛铝粉除钒渣中回收钒并制备钒酸铁的工艺流程。具体实施方式下面通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。实施例1所用粗四氯化钛铝粉除钒渣组成及质量分数如表1所示。表1VAlClFeTiCaMg1.9%20.3%31%8.6%1.8%0.26%0.28%将上述组成的粗四氯化钛铝粉除钒渣与盐酸及钛渣洗涤液混合进行氧化浸出，其中盐酸中HCl与粗四氯化钛铝粉除钒渣的质量比为0.3:1，浸出温度为20℃，氧化剂为双氧水，氧化剂加入量为理论量的1倍，浸出时间为180min，浸出完成后V的浸出率为97%。将浸出后的浆料过滤，得到酸性浸出液与滤饼。向酸性浸出液中加入氢氧化钠调节pH值至1.5，溶液中有钒酸铁沉淀产生，过滤后分别得到钒酸铁与沉钒母液，测得钒酸铁中V含量为21.5%，沉钒率为99%。将上述滤饼用沉钒废水蒸发浓缩产生的二次蒸汽冷凝水进行2级逆流洗涤，洗涤过程的液固体积质量比为4:1，过滤后得到洗涤液及钛渣，钛渣中钛含量为55%，V含量为0.5%。向步骤沉钒母液中加入氢氧化钠，调节pH值至8使铁、铝等金属阳离子沉淀，过滤后分别得到铁铝渣及沉钒废水。将沉钒废水蒸发，并析出氯化钠，离心分离后分别得到氯盐与蒸发浓缩液，蒸发浓缩液在蒸发体系循环。实施例2所用粗四氯化钛铝粉除钒渣本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自粗四氯化钛铝粉除钒渣中制备钒酸铁的方法，包括以下步骤：(1)将粗四氯化钛铝粉除钒渣与盐酸混合，并加入氧化剂进行氧化浸出，浸出后的浆料经过滤后得到滤饼及酸性浸出液；(2)向步骤(1)得到的酸性浸出液中加入碱性物质调节pH值至酸性进行钒酸铁沉淀反应，过滤后得到钒酸铁与沉钒母液。

【技术特征摘要】
1.一种自粗四氯化钛铝粉除钒渣中制备钒酸铁的方法，包括以下步骤：(1)将粗四氯化钛铝粉除钒渣与盐酸混合，并加入氧化剂进行氧化浸出，浸出后的浆料经过滤后得到滤饼及酸性浸出液；(2)向步骤(1)得到的酸性浸出液中加入碱性物质调节pH值至酸性进行钒酸铁沉淀反应，过滤后得到钒酸铁与沉钒母液；步骤(1)中所述盐酸中HCl与粗四氯化钛铝粉除钒渣的质量比为0.3:1～1:1；步骤(1)中所述浸出的温度为20～90℃，所述浸出的时间为30～180min；步骤(2)中所述的碱性物质为氢氧化钠、碳酸钠、氧化钙、氢氧化钙或氨水中的1种或2种以上的混合物。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将粗四氯化钛铝粉除钒渣与盐酸混合，并加入氧化剂进行氧化浸出，浸出后的浆料经过滤后得到滤饼及酸性浸出液；(2)向步骤(1)得到的酸性浸出液中加入碱性物质调节pH值至酸性进行钒酸铁沉淀反应，过滤后分别得到钒酸铁与沉钒母液；(3)向步骤(2)得到的沉钒母液中加入与步骤(2)相同的碱性物质，调节pH值至5～8使金属阳离子沉淀，过滤后得到沉淀物及沉钒废水；(4)将步骤(3)得到的沉钒废水蒸发，并析出氯盐，分离后得到氯盐与蒸发浓缩液，蒸发浓缩液在本步骤内部循环。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将粗四氯化钛铝粉除钒渣与盐酸及步骤(3)得到的洗涤液混合，并加入氧化剂进行氧化浸出，浸出后的浆料经过滤后得到滤饼及酸性浸出液；(2)向步骤(1)得到的酸性浸出液中加入碱性物质调节pH值至酸性进行钒酸铁沉淀反应，过滤后得到钒酸铁与沉钒母液；(3)对步骤(1)得到的滤饼进行多级逆流洗涤，得到洗涤液及钛渣，其中洗涤液返回步骤(1)使用；(4)向步骤(2)得到的沉钒母液中加入与步骤(2)相同的碱性物质，调节pH值至5～8使金属阳离子沉淀，过滤后得到沉淀物及沉钒废水；(5)将步骤(4)得到的沉钒...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洋，罗开林，田颖，瞿金为，徐红彬，杨金成，张懿，杨立，解晶，刘珂含，张柳方，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，攀枝花攀钢钒资源综合利用科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11