一种高效制备高纯度偏钒酸钠的方法技术

本发明专利技术属于冶金领域，具体涉及一种偏钒酸钠的制备方法。本发明专利技术要解决的技术问题是提供一种高效制备高纯度偏钒酸钠的方法，该方法包括以下步骤：a、向提钒浸出液中加入硫酸和硫酸铵；b、调节溶液pH至4～6，过滤，得到钒酸铵钠固体；c、钒酸铵钠固体加入氢氧化钠溶液中，脱氨，调节溶液pH值至8～8.5，得到偏钒酸钠溶液；d、将偏钒酸钠溶液进行喷雾闪蒸，得到偏钒酸钠固体。本发明专利技术方法能够制备高纯度偏钒酸钠，偏钒酸钠结晶效率和产量显著提高，偏钒酸钠纯度＞99.5％，结晶直接收率＞99％，结晶效率较蒸发浓缩结晶提高35％，产品质量稳定。

A high efficient method for preparing high purity sodium vanadate

The invention belongs to the field of metallurgy, in particular to a preparation method of sodium vanadate. The invention solves the technical problems is the preparation method of high purity sodium metavanadate to provide a highly efficient system, the method comprises the following steps: A, adding sulfuric acid and ammonium sulfate to vanadium leaching solution; B, adjusted pH to 4 ~ 6, filtration, get solid sodium ammonium vanadate, C; ammonium vanadate solid sodium hydroxide solution with ammonia, and adjusting the pH value of the solution to 8 ~ 8.5, get the sodium vanadate solution; D, sodium metavanadate solution spray flash, get solid sodium metavanadate. The method can produce high purity sodium vanadate, the crystallization efficiency and output of sodium meta vanadate are significantly improved, the purity of sodium vanadate is over 99.5%, the direct yield of crystallization is more than 99%, the crystallization efficiency is increased by 35% compared with the evaporation concentration and crystallization, and the product quality is stable.

【技术实现步骤摘要】
一种高效制备高纯度偏钒酸钠的方法
本专利技术属于化工领域，具体涉及一种高效制备高纯度偏钒酸钠的方法。
技术介绍
钒的精细化工产品主要有偏钒酸钠/钾/铵、硫酸/草酸氧钒，主要用于制造催化剂(如硫酸行业、电厂烟气脱硝等)。钒具有特殊的催化活性，其它元素难以代替，全球大约有4％～5％的钒制品应用于此。传统的偏钒酸钠制备方法是在加热的条件下用氢氧化钠溶液溶解粉状五氧化二钒，充分反应后得到钒酸钠溶液，然后通过蒸发结晶制备偏钒酸钠。这种方法操作简单，不产生污染废气(氨气)，是目前使用较为广泛的方法，但该方法对粉状五氧化二钒的质量要求较高，同时工业粉状五氧化二钒价格较昂贵，生产成本高。另一种方法是将提钒浸出液除杂后蒸发结晶，从而得到偏钒酸钠固体，该方法工艺简单，操作方便，但是提钒浸出液成分复杂，通过结晶去除杂质不完全，导致产品纯度＜97％，未得到广泛应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种成本低廉的高效制备高纯度偏钒酸钠的方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是提供了一种偏钒酸钠的制备方法，该方法包括以下步骤：a、向提钒浸出液中加入硫酸和硫酸铵；b、调节溶液pH至4～6，过滤，得到钒酸铵钠固体；c、钒酸铵钠固体加入氢氧化钠溶液中，脱氨，调节溶液pH值至8～8.5，得到偏钒酸钠溶液；d、将偏钒酸钠溶液进行喷雾闪蒸，得到偏钒酸钠固体。其中，上述方法中，步骤a中，所述提钒浸出液的钒浓度为20～50g/L，硅浓度为1.0～6.0g/L，铬浓度为2.0～8.0g/L。其中，上述方法中，步骤a中，所述硫酸的加入量以调节溶液pH至6～7。其中，上述方法中，步骤a中，所述硫酸铵与溶液中钒质量比为0.8～1.5：1。其中，上述方法中，步骤b中，采用硫酸调节溶液pH。其中，上述方法中，步骤a和b中，所述硫酸的浓度为2～5mol/L。其中，上述方法中，步骤c中，所述氢氧化钠溶液的浓度为60～80g/L。其中，上述方法中，步骤c中，所述脱氨为加热至沸腾，搅拌、脱气。其中，上述方法中，步骤c中，脱氨后，补酸性稳液剂调节pH值至8～8.5，所述酸性稳液剂为高纯度五氧化二钒。其中，上述方法中，步骤d中，所述喷雾闪蒸的温度为80～120℃，进料量为40～60mL/min。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过调节溶液酸度，控制钒酸铵钠固体晶型沉淀，避免杂质包裹，避免了提钒浸出液中硅、铬等杂质对钒酸铵钠的影响，因而能够获得纯高度偏钒酸钠溶液，进而不需要采用过滤或浓缩结晶，而是采用喷雾闪蒸，偏钒酸钠结晶效率和产量明显提高，纯度＞99.5％，结晶直接收率＞99％，结晶效率较蒸发浓缩结晶提高35％，同时省略了煅烧V2O5的步骤；本专利技术方法反应条件温和，工艺简单，成本降低，所得偏钒酸钠晶体粒度均匀，产品质量稳定。附图说明图1本专利技术方法的工艺流程示意图具体实施方式一种偏钒酸钠的制备方法，该方法包括以下步骤：a、向提钒浸出液中加入硫酸和硫酸铵；b、调节溶液pH至4～6，过滤，得到钒酸铵钠固体；c、钒酸铵钠固体加入氢氧化钠溶液中，脱氨，调节溶液pH值至8～8.5，得到偏钒酸钠溶液；d、将偏钒酸钠溶液进行喷雾闪蒸，得到偏钒酸钠固体。本专利技术采用提钒浸出液为钒钛磁铁矿浸出钒溶液，其钒浓度为20～50g/L，硅浓度为1.0～6.0g/L，铬浓度为2.0～8.0g/L；Si显著影响偏钒酸钠溶液澄清度，不利于偏钒酸钠溶液分散；六价Cr为有毒有害元素，不但显著影响偏钒酸钠作为催化剂的活性，还是环保重点监控的，含量越低越好。本专利技术方法通过调节溶液酸度，步骤a中先加入硫酸调节溶液pH至6～7，然后加入硫酸铵，步骤b中再加入硫酸调节溶液pH至4～6，控制钒酸铵钠固体晶型沉淀，避免杂质包裹，避免了溶液中硅、铬等杂质对钒酸铵钠的影响，从而后续步骤c得到高纯度偏钒酸钠溶液。所述硫酸的浓度为2～5mol/L，所述硫酸铵与溶液中钒质量比为0.8～1.5：1。主要反应方程式：5Na4V2O7+2(NH4)2SO4+7H2SO4＝Na2(NH4)4V10O28↓+9Na2SO4+7H2O(常温)步骤c中，所述氢氧化钠溶液的浓度为60～80g/L，此时偏钒酸钠质量最好，同时喷雾闪蒸能耗低，更经济；氢氧化钠溶液浓度过高，溶液太粘稠，容易堵喷头；过低，则会增大喷雾干燥能耗，还可能导致喷雾干燥后物料含水量增加；氢氧化钠溶液的用量根据后续补酸性稳液剂后，调节溶液pH值至8～8.5来确定，一般可采用氢氧化钠溶液与提钒浸出液体积比为0.8～2：3。步骤c中，所述脱氨为加热至沸腾，搅拌、脱气，氨气采用浓硫酸进行吸收，得到的硫酸铵可循环使用；由于钒酸根在不同酸度条件下聚合形态有关，脱氨后，补酸性稳液剂调节pH值至8～8.5，此时钒酸根为偏钒酸根，喷雾干燥效果最好；所述酸性稳液剂为高纯度五氧化二钒。主要反应方程式：Na2(NH4)4V10O28+8NaOH＝10NaVO3+4NH3↑+6H2O由于偏钒酸钠溶液纯度高，采用喷雾闪蒸，能够明显提高结晶效率和产量，节约生产时间，所述喷雾闪蒸的温度为80～120℃，进料量为40～60mL/min。优化的，本专利技术方法可以按照以下方式实施：a、向钒浓度为20～50g/L，硅浓度为1.0～6.0g/L，铬浓度为2.0～8.0g/L的提钒浸出液中加入硫酸和硫酸铵，其中硫酸的浓度为2～5mol/L，硫酸加入量以调节溶液pH至6～7为准，硫酸铵与溶液中钒质量比为0.8～1.5：1；b、加入2～5mol/L的硫酸调节溶液pH值至4～6，过滤，得到钒酸铵钠固体；c、将钒酸铵钠固体加入60～80g/L氢氧化钠溶液中，加热至沸腾，搅拌、脱气，补酸性稳液剂调节pH值至8～8.5，得到高纯度偏钒酸钠溶液，所述酸性稳液剂为高纯度五氧化二钒；d、将偏钒酸钠溶液进行喷雾闪蒸，干燥温度为80～120℃，进料量为40～60mL/min，得到偏钒酸钠固体。下面通过实施例对本专利技术作进一步详细说明，但并不因此将本专利技术保护范围限制在所述的实施例范围之中。实施例中所述1+4稀硫酸为取1体积份的98％质量浓度的浓硫酸，与4体积份的水混合，配制而成，其浓度约为3.7mol/L。实施例1取提钒浸出液3L，[V]35.2g/L、[Si]1.8g/L、[Cr]2.5g/L，加入体积比1+4稀硫酸，调节pH值6.43，加入100g硫酸铵，补加1+4稀硫酸至pH至5.41，过滤得到橘黄色钒酸铵钠。配置1L氢氧化钠溶液，氢氧化钠浓度65g/L，加入250g钒酸铵钠后，加热至沸腾，搅拌、脱气，补酸性稳液剂调节pH值至8.41，得到1.1L偏钒酸钠溶液。溶液采用NAI-GZJ小型喷雾干燥机进行喷雾闪蒸，干燥温度105℃，进料量50mL/min，得到252.1g纯度大于99.6％淡黄色偏钒酸钠粉末，收率99.4％，其Cr含量0.007％，Si含量0.011％，Fe含量0.004％，As、P含量＜0.001％；偏钒酸钠晶体粒度均匀，粒径在-60～+120目。实施例2取提钒浸出液3L，[V]23.2g/L、[Si]1.1g/L、[Cr]2.1g/L，加入体积比1+4稀硫酸，调节pH值6.73，加入100g硫酸铵，补加1+4稀硫酸至pH至5.01，过滤得到橘黄色钒酸铵钠。配置1L氢氧化钠溶液，氢氧化钠浓度75g/L，加入25本文档来自技高网...

【技术保护点】
偏钒酸钠的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：a、向提钒浸出液中加入硫酸和硫酸铵；b、调节溶液pH至4～6，过滤，得到钒酸铵钠固体；c、钒酸铵钠固体加入氢氧化钠溶液中，脱氨，调节溶液pH值至8～8.5，得到偏钒酸钠溶液；d、将偏钒酸钠溶液进行喷雾闪蒸，得到偏钒酸钠固体。

【技术特征摘要】
1.偏钒酸钠的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：a、向提钒浸出液中加入硫酸和硫酸铵；b、调节溶液pH至4～6，过滤，得到钒酸铵钠固体；c、钒酸铵钠固体加入氢氧化钠溶液中，脱氨，调节溶液pH值至8～8.5，得到偏钒酸钠溶液；d、将偏钒酸钠溶液进行喷雾闪蒸，得到偏钒酸钠固体。2.根据权利要求1所述的偏钒酸钠的制备方法，其特征在于：步骤a中，所述提钒浸出液的钒浓度为20～50g/L，硅浓度为1.0～6.0g/L，铬浓度为2.0～8.0g/L。3.根据权利要求1或2所述的偏钒酸钠的制备方法，其特征在于：步骤a中，所述硫酸的加入量以调节溶液pH至6～7。4.根据权利要求1所述的偏钒酸钠的制备方法，其特征在于：步骤a中，所述硫酸铵与溶液中钒质量比为0.8～1.5：1。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴刘柱，彭一村，李千文，侯海军，周芳，王英，
申请(专利权)人：攀钢集团钒业有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51