萃取提钒工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种萃取提钒工艺，将废钒催化剂经过水浸、还原酸浸处理得到的含VOSO4萃原液，经过单级萃取，尾液集中、单独再萃，反萃取的提钒工艺，用氨水进行沉钒，煅烧制取五氧化二钒。本发明专利技术采用皂化的P204作为主萃取剂，确保萃取过程中整个体系的酸碱度在最佳的pH值范围内，使萃取体系保持稳定的pH值，大幅度提高钒单级萃取率至96.4%以上；萃取得到的四价钒无需氧化即可直接进行沉钒，制备高纯钒产品，简化工艺过程，又避免了因氯酸盐氧化钒产生的氯气污染大气，同时，利用皂化P204的选择特性，不仅有效地避免了铁、磷与砷对萃取钒纯度的影响，而且减少了部分除杂工作，节省原料消耗，减少企业成本，具有显著的经济效益。

Extraction and extraction process of vanadium

The invention discloses a process of extracting vanadium from waste vanadium catalyst, after immersion in water, soaking the extraction solution containing VOSO4 acid reduction, after extraction, solution concentration, separate vanadium extraction, reverse extraction, using ammonia precipitation of vanadium, vanadium oxide calcined for five to two. The invention adopts the saponification of P204 as the main extractant, ensure that the entire system in the process of extraction pH in the optimum range of pH value, the extraction system to maintain the stability of the pH value, greatly improve the vanadium single stage extraction rate above 96.4%; the extraction of tetravalent vanadium without oxidation can direct precipitation of vanadium, system the preparation of high purity vanadium products, process simplification, and avoid caused by chlorate oxidation of vanadium chlorine pollution in the atmosphere, at the same time, the choice of properties of saponified P204, not only can effectively avoid the influence of iron, phosphorus and arsenic on Extraction of vanadium purity, but also reduces the part of impurity removal work, saving raw material consumption, reduce enterprise the cost has significant economic benefits.

【技术实现步骤摘要】
萃取提钒工艺
本专利技术属于湿法冶金
，具体说来涉及一种萃取提钒工艺。
技术介绍
钒在地壳中的含量占第22位，至今没有发现自然界存在独立钒矿。作为宝贵战略性资源，钒在航空航天、铁路、机械制造与化工以及汽车等领域广泛使用。近几年，随着钒矿资源的急剧紧缺和人们环保意识的增强，从二次资源，如富钒铁渣、废钒催化剂、石煤灰中回收钒得到国内外学者的普遍关注。一般地，从二次资源中回收钒的工艺包括浸钒、提钒、沉钒等工序。而目前常用提钒方法有化学沉淀、溶剂萃取与离子交换。其中，溶剂萃取法生产成本低、平衡速度快、有机相可再生循环使用，操作容易实现自动控制，钒回收率与纯度高、处理能力大，能弥补离子交换法与化学沉淀法在环境、经济与生产能力上的缺陷，受到特别的重视。中国专利申请，CN200810045671.4公开了一种高钙焙烧提取五氧化二钒的工艺，经过焙烧钙化、稀酸浸取、浸出液净化处理、萃取-反萃取、沉钒、煅烧脱氧。其煅烧转化率75％，浸出率95％，萃取率99％，沉钒率98％，钒总回收率68％。中国专利申请，CN201410619295.0公开了萃取-反萃取提钒工艺，将含钒物料进行水浸、还原酸浸、多级萃取-反萃取、煅烧制备五氧化二钒。其中，钒的萃取率99.5％以上，反萃率99％以上，沉钒率99.7％以上。现有萃取提钒技术中，因其对工业“三废”处理不当，易造成环境污染，并且存在着单级萃取效率低、多级萃取繁琐和萃取剂损失大等问题，应用受到一定限制。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的不足，本专利技术提供一种萃取提钒工艺。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下，设计一种萃取提钒工艺，包括下列步骤：1)获取萃原液：将含钒的废催化剂经过磨碎、水浸、还原酸浸，合并水浸液、还原酸浸液以及其洗液得到的浸取液作为萃取的萃原液；2)萃取：向步骤1)中所得萃原液加入质量百分比浓度为30％的氢氧化钾溶液，调节其pH值，并按照一定的液相比加入有机萃取剂，调节水相电位，匀速振荡5～8min，并静置2～4min，进行单级萃取，得到含有四价钒的萃取相和萃余相；3)反萃取：向步骤2)萃取后的萃取相中加入质量浓度125～140g/L的硫酸作为反萃取剂，进行反萃，得到反萃有机相和反萃水相，向反萃液中添加入少量指示剂N-苯基邻氨基苯甲酸，若溶液为紫红色，则向溶液中滴加K2SO3水溶液，至紫红色消失；4)向步骤3)得到的反萃水相中加入氨水，调节其pH值为8.5～9.5，在70～90℃条件下搅拌45～55min，得到水合二氧化钒沉淀，并将沉淀物用清水洗涤、煅烧制得产品五氧化二钒。其中，在步骤2)中，所述水相电位为(-mV)为190，pH值为1.5～2.2，液相比(O/A)为1:1～3.0。优选的，在步骤2)中，所述有机萃取剂包括主萃取剂P204、相调节剂仲辛醇、稀释剂260号溶剂油，所述主萃取剂和相调节剂体积比为2～2.5:1。进一步优选的，所述有机萃取剂是8～18％P204+4～9％仲辛醇+73～88％260号溶剂油(体积百分比)。更进一步优选的，所述主萃取剂P204用质量百分比浓度为25％的氢氧化钠皂化，皂化率为70％～80％。作为本专利技术的另一个优选方案，在实际生产中，将步骤2)的萃取尾液集中回收，调节其pH为2.4～2.6、液相比(O/A)为1:18～22，进行单独萃取。本专利技术方法各步骤主要反应方程式如下：1)还原酸浸V2O5+K2SO3＝V2O4+K2SO4(1)V2O4+2H2SO4＝2VOSO4+2H2O(2)2Fe3++SO32-+H2O＝2Fe2++SO42-+2H+(3)2)P204皂化2NaOH+(HA)2(O)＝2NaA(o)+2H2O(4)式中(HA)2表示P204的二聚体，m、n为整数；下角(O)表示有机相，未加下角者为水相，下同。3)萃取4)沉钒[VOOH]++OH-＝VO(OH)2↓(8)5)煅烧与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：1.本专利技术对萃原液进行单级萃取，尾液集中、单独再萃的提钒工艺，单级萃取率高达96.4％以上，萃取得到的四价钒无需氧化即可进行沉钒，避免了因氯酸盐氧化钒产生氯气而污染大气现象的发生，提高了萃取剂的萃取容量、利用率与钒萃取率，同时也减少了萃取级数和氧化工序，简化了工艺过程，降低了生产成本，经济效益显著。2.由于萃取剂P204的皂化率控制在70～80％，所以，未皂化的P204也在发生萃取交换出氢离子，与皂化体系萃取时释放出的氢氧根离子中和，最终导致萃取过程中整个体系的酸碱度在最佳的pH值范围内，钒单级萃取率也因此大幅度提升。3.采用水溶性小，与金属形成的络合物在稀释剂中溶解度大、稳定性高、价廉易得、皂化后的P204，与仲辛醇和260号溶剂油一起作为萃取剂对萃原液进行单级萃取，不仅提高了萃取率，增大了钒铁分离效果，而且有效地避免铁、磷与砷对萃取钒纯度的影响。这样既减少了部分除杂工作，又节省原料消耗，又可直接制备高纯钒产品。4.有机萃取剂中选择仲辛醇作为调节剂，不仅具有破乳作用，大大改善分相效果，减少有机相损失，保证萃取过程的顺利进行，而且气味不像正辛醇那样难闻，价格又低，同时还能起到辅助表面活性剂的作用，促进整个萃取液形成了热力学稳定、外观透明的油包水微乳液体系。具体实施方式下面结合具体实施例详细描述本专利技术的技术方案。实施例1：萃取提钒工艺，包括下列步骤：1)获取萃原液a.将废钒催化剂粒径磨碎至小于375μm，在温度为100℃、浸取为1.5小时的条件下水浸，过滤得水浸滤液和水浸滤渣，将水浸滤渣用清水洗涤至中性得水浸渣，水浸滤液、洗液合并得水浸液，分别收集水浸渣、水浸液备用；b.向步骤a得到的水浸渣在液固比为2ml:1g，H2SO4质量百分比浓度为12％的条件下加入还原剂亚硫酸钾，进行还原酸浸，过滤得到还原酸浸液与还原酸浸渣，将还原酸浸液与步骤a所得的水浸液合并得浸出液，即为含有VOSO4的萃原液；废钒催化剂主要成分及含量为：5～6％的V2O5、20～27％的K2SO4、65～70％的SiO2及1.1％的Fe2O3，所述萃原液中含钒约6g/L；2)萃取：向步骤1)得到的萃原液加入质量百分比浓度为30％的氢氧化钾溶液，调节其pH值为1.9，并按照液相体积比(O/A)1:2，加入14％P204+7％仲辛醇+79％260号溶剂油(体积百分比)的有机萃取剂，其中，P204作为主萃取剂、仲辛醇作为相调节剂、260号溶剂油作为稀释剂，主萃取剂和相调节剂的体积比为2:1，在水相电位为(-mV)为190的条件下，匀速振荡6min，并静置3min，进行单级萃取，得到含有四价钒的萃取相和萃余相，所述P204萃取剂用质量百分比浓度为25％氢氧化钠进行皂化，皂化率为75％，此时萃取率为96.4％；在实际生产中，可将萃取尾液集中回收，调节其pH为2.4～2.6、液相比(O/A)为1:18～22，进行单独萃取。3)反萃取：在步骤2)得到的萃取相中加入质量浓度为135g/L的硫酸作为反萃取剂，进行反萃，得到反萃有机相和反萃水相，向反萃液中添加入少量指示剂N-苯基邻氨基苯甲酸，若溶液为紫红色，则向溶液中滴加K2SO3水溶液，至紫红色消失。4)向步骤3)得到的反萃水相中加入氨水，调节其pH值为9.0，在80℃条件下搅拌50min，得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种萃取提钒工艺，其特征在于，包括下列步骤：1）获取萃原液：将含钒的废催化剂经过磨碎、水浸、还原酸浸，合并水浸液、还原酸浸液以及其洗液得到的浸取液作为萃取的萃原液；2）萃取：向步骤1）中所得萃原液加入质量百分比浓度为30%的氢氧化钾溶液，调节其pH值，并按照一定的液相比加入有机萃取剂，调节水相电位，匀速振荡5～8 min，并静置2～4min，进行单级萃取，得到含有四价钒的萃取相和萃余相；3）反萃取：向步骤2）萃取后的萃取相中加入反萃取剂，进行反萃，得到反萃有机相和反萃水相，向反萃液中添加入少量指示剂

【技术特征摘要】
1.一种萃取提钒工艺，其特征在于，包括下列步骤：1）获取萃原液：将含钒的废催化剂经过磨碎、水浸、还原酸浸，合并水浸液、还原酸浸液以及其洗液得到的浸取液作为萃取的萃原液；2）萃取：向步骤1）中所得萃原液加入质量百分比浓度为30%的氢氧化钾溶液，调节其pH值，并按照一定的液相比加入有机萃取剂，调节水相电位，匀速振荡5～8min，并静置2～4min，进行单级萃取，得到含有四价钒的萃取相和萃余相；3）反萃取：向步骤2）萃取后的萃取相中加入反萃取剂，进行反萃，得到反萃有机相和反萃水相，向反萃液中添加入少量指示剂N-苯基邻氨基苯甲酸，若溶液为紫红色，则向溶液中滴加K2SO3水溶液，至紫红色消失；4）向步骤3）得到的反萃水相中加入氨水，调节其pH值，在70～90℃条件下搅拌45～55min，得到水合二氧化钒沉淀，并将沉淀物经清水洗涤、煅烧后制得产品五氧化二钒。2.根据权利要求1所述的萃取提钒工艺，其特征在于：在步骤2）中，所述水相电位为（-mV）为190，pH值为1.5～2.2...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝喜才，刘明海，焦婵，王迪，姬学亮，李洁，
申请(专利权)人：开封大学，
类型：发明
国别省市：河南,41