一种宇航级片剂五氧化二钒的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种宇航级片剂五氧化二钒的制备方法，其特征在于，所述宇航级片剂五氧化二钒的制备方法包括以下步骤：钒渣经氧化钠化焙烧后加水浸出，调节pH至溶液呈碱性，除铁后，再调节pH至溶液呈弱酸性，采用铝法除杂过滤后再加入高分子絮凝剂去除杂，后调节PH至溶液呈强酸性，加热并加入沉淀剂、水洗、过滤、干燥、煅烧后得到粉状五氧化二钒，熔化、冷却铸片后制得符合宇航级片剂五氧化二钒标准的产品。

【技术实现步骤摘要】
一种宇航级片剂五氧化二钒的制备方法
本专利技术属于钒化工冶金
，尤其涉及一种宇航级片剂五氧化二钒的制备方法。
技术介绍
片剂五氧化二钒的传统制备方法是将钒渣经钠化焙烧、钒液净化、铵盐沉钒、一步法熔化铸片后得到成品，65％以上的片剂五氧化二钒产品来自于此方法制备所得。所谓钠化焙烧，就是钒渣中钒铁尖晶石在氧化气氛中与附加剂反应生成钒酸钠，但在焙烧过程中钒渣中的铬元素等杂质会被氧化、钠化后带入产品中，造成杂质含量超标。钒液净化，就是去除钒液中影响沉钒效果的杂质元素(以硅、磷、铁、铝为主)及原液中的悬浮物。传统钒液净化工艺为：调节钒液pH，向钒液中加入硫酸铝溶液或钙、镁质附加剂，去除液相中的硅、磷，净化工序繁琐、成本高。铵盐沉钒法有两种：一种是先将含五价钒的溶液的pH值调至8.5～9.5，然后按溶液中V2O5与铵盐的质量比1:1.3～1.5加入铵盐沉淀析出偏钒酸铵；另一种是分步调解溶液的pH值至1.5～2.5，加入铵盐沉淀析出多钒酸铵。得到的偏钒酸铵或多钒酸铵经高温加热后，经脱水、脱氨后制得固体五氧化二钒，然后用熔化设备熔化后，冷却铸片制成片剂五氧化二钒。熔化铸片过程中耐材受液态五氧化二钒侵蚀，耐材中的杂质也会进入到产品中，使生产得到的钒产品纯度不高，杂质含量Cr、Al、Si、Fe杂质含量均难以达标。由于传统的钒液净化、铵盐沉钒、熔化铸片过程夹带的杂质在后续的工序中没有合适的方法能加以去除，所以采用传统工艺得到的五氧化二钒中杂质含量较高，五氧化二钒的纯度只有98％左右，且含有Fe、Al、K、Na、Cr、Ca、Mg、Si、P、S和As等杂质元素，很难满足航空航天冶金领域对五氧化二钒纯度的要求。由此可见，传统的钒液净化、铵盐沉钒、熔化铸片方式制得片剂五氧化二钒的方法中，需要加入大量含钙、镁、铝或钠等离子的净化剂，提高了生产成本，且生产工序繁琐，所得产品纯度和杂质含量不满足宇航级片剂的要求。
技术实现思路
针对现有技术中生产成本高、工序繁琐、产品杂质多、纯度低的技术问题，本专利技术提供一种宇航级片剂五氧化二钒的制备方法。为达到上述专利技术目的，本专利技术实施例采用了如下的技术方案：一种宇航级片剂五氧化二钒的制备方法，其特征在于：所述制备方法至少包括以下步骤：步骤1、钒渣经过钠化焙烧后加热水浸出，过滤，加碱调节pH至11～12，除铁，得到粗制钒液；步骤2、向粗制钒液中加酸调节pH至5～6，先后用除杂剂和高分子絮凝剂除杂，得到净化钒液；步骤3、向净化钒液中加酸调节pH至1.9～2.1，加热并加入沉淀剂进行结晶沉淀，过滤、水洗、干燥，得到多钒酸铵；步骤4、煅烧，制得五氧化二钒；步骤5、熔化，冷却制片，得到产品。相对于现有技术而言，本专利技术采用全系统杂质净化控制工艺，优化了溶液的pH值范围和制备工艺流程，有效控制了每一步骤所得产物、减少了新杂质的引入和生成，使制备工序简单、除杂效果好、生产成本低，产品杂质少、纯度高，可以生产出满足航空航天冶金领域所要求的高纯度宇航级片剂五氧化二钒。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供了一种宇航级片剂五氧化二钒的制备方法，其特征在于：所述制备方法至少包括以下步骤：步骤1、钒渣经过钠化焙烧后加热水浸出，过滤，加碱调节pH至11～12，除铁，得到粗制钒液；步骤2、向粗制钒液中加酸调节pH至5～6，先后用除杂剂和高分子絮凝剂除杂，得到净化钒液；步骤3、向净化钒液中加酸调节pH至1.9～2.1，加热并加入沉淀剂进行结晶沉淀，过滤、水洗、干燥，得到多钒酸铵；步骤4、加热煅烧，制得五氧化二钒；步骤5、熔化，冷却制片，得到产品。相对于现有技术而言，本专利技术生产成本低、工序简单，产品杂质少、纯度高，可以生产出满足航空航天冶金领域所要求的高纯度宇航级片剂五氧化二钒。具体地，上述步骤1中所述钠化焙烧采取一次焙烧方式，温度为850～1050℃，时间为3～5h，焙烧过程添加钠盐。在优选的温度和焙烧时间条件下，钒渣中钒铁尖晶石在氧化气氛中与钠盐充分反应生成钒酸钠。进一步优选的，所述热水的温度为50～80℃。优选的热水温度范围可以使钒酸钠更快而充分地溶解，又不至于温度过高造成生产能源的浪费。进一步优选的，所述热水的用量为使V5+的浓度为10～50g/L。优选的V5+浓度范围使溶液中悬浮物不会过多，且后续反应速度较快，更适用于工艺生产。进一步优选的，所述加碱为加入氢氧化钠。用氢氧化钠调节溶液pH可以避免引入更多的杂质而使产品杂质含量超标。氢氧化钠可以快速而灵敏地调节溶液pH值至所需范围，且价廉易得。在pH＝11～12时，溶液呈碱性，以确保溶液中的铁离子可以通过与OH-的反应而被充分沉降，生成Fe(OH)3不溶物。进一步优选的，所述除铁为静置沉淀后溢流、过滤。沉淀后溢流出的上清液中杂质较少，易于过滤分离沉淀，且沉淀、溢流、过滤的操作过程能耗较低并可实现连续化生产，从而降低生产成本、提高生产效率。上述步骤2中所述加酸为加入硫酸。由于除杂剂为硫酸铝，故采用硫酸作为pH调节剂，以免引入其他酸根离子、增加终产品中杂质种类。硫酸铝为强酸弱碱盐，需在pH＝5～6的弱酸性条件下才能发生反应，且所得杂质磷酸铝、硅酸铝在弱酸性条件下溶解度最小，更容易被去除，故将溶液调节至pH＝5～6以促使硫酸铝发挥除杂作用。进一步优选的，所述除杂剂为硫酸铝，其定量加入标准为：当溶液中Si含量＞600mg/L时，硫酸铝的质量为Si质量的1.0～1.05倍；当溶液中Si含量为500-600mg/L时，硫酸铝的质量为Si质量的1.0～1.03倍；当溶液中Si含量＜500mg/l以下，硫酸铝的质量为Si质量的1.0倍。硫酸铝易溶于水，在溶液中可发生如下反应：Al3++3H2O→Al(OH)3+3H+，硫酸铝水解生成氢氧化铝胶体，胶体的胶粒有很多的表面积，能吸附溶液中的硅酸等悬浮物，达到净水的效果。硫酸铝还可通过如下反应出去溶液中的磷：Al2(SO4)3+2PO43-→2AlPO4+3SO42-。由于溶液中硅含量较高，所以硫酸铝的加入量以硅的含量作为参考、按优选的范围进行加入，加入量过少则净化效果降低，杂质残留过多，加入量过多则溶液中铝含量过高，易使终产品中铝含量超标。进一步优选的，所述高分子絮凝剂包括阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺、两性聚丙烯酰胺、聚丙环氧氯丙烷-二甲铵。优选的高分子絮凝剂投入溶液中后，可以使溶液中悬浮的胶体及分散的固体颗粒在分子力的相互作用下相互粘结和聚集在一起，生成絮状体而沉降，在沉降过程中继续互相碰撞凝聚使絮状体的尺寸和质量不断变大，沉速不断增加，生成不溶于溶液的沉淀。高分子絮凝剂活性高，可使絮凝体形成快而粗大、沉降快，且高分子絮凝剂适应pH值范围宽，对管道设备无腐蚀作用。使用高分子絮凝剂分离悬浮固体颗粒物质后，对溶液进行澄清分离，得到净化钒液。进一步优选的，所述高分子絮凝剂加入后的质量浓度范围为0.50‰～5.00‰。该浓度的高分子絮凝剂即可使溶液中的悬浮固体颗粒物质沉降，浓度过低则助凝效果不显著，浓度过高时形成的沉降颗粒过大过多，易造成大量的沉淀物沉积在反应容器的底部或堵塞过滤装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宇航级片剂五氧化二钒的制备方法，其特征在于：所述制备方法至少包括以下步骤：步骤1、钒渣经过钠化焙烧后加热水浸出，过滤，加碱调节pH至11～12，除铁，得到粗制钒液；步骤2、向粗制钒液中加酸调节pH至5～6，先后用除杂剂和高分子絮凝剂除杂，得到净化钒液；步骤3、向净化钒液中加酸调节pH至1.9～2.1，加热并加入沉淀剂进行结晶沉淀，过滤、水洗、干燥，得到多钒酸铵；步骤4、煅烧，制得五氧化二钒；步骤5、熔化，冷却制片，得到产品。

【技术特征摘要】
1.一种宇航级片剂五氧化二钒的制备方法，其特征在于：所述制备方法至少包括以下步骤：步骤1、钒渣经过钠化焙烧后加热水浸出，过滤，加碱调节pH至11～12，除铁，得到粗制钒液；步骤2、向粗制钒液中加酸调节pH至5～6，先后用除杂剂和高分子絮凝剂除杂，得到净化钒液；步骤3、向净化钒液中加酸调节pH至1.9～2.1，加热并加入沉淀剂进行结晶沉淀，过滤、水洗、干燥，得到多钒酸铵；步骤4、煅烧，制得五氧化二钒；步骤5、熔化，冷却制片，得到产品。2.根据权利要求1所述的宇航级片剂五氧化二钒的制备方法，其特征在于，所述步骤1中所述加碱为加入氢氧化钠；和/或所述步骤2中所述加酸为加入硫酸；和/或所述步骤3中所述加酸为加入硫酸。3.根据权利要求1所述的宇航级片剂五氧化二钒的制备方法，其特征在于，所述步骤2中所述除杂剂为硫酸铝，其定量加入标准为：当溶液中Si含量＞600mg/L时，硫酸铝的质量为Si质量的1.0～1.05倍；当溶液中Si含量为500-600mg/L时，硫酸铝的质量为Si质量的1.0～1.03倍；当溶液中Si含量＜500mg/l以下，硫酸铝的质量为Si质量的1.0倍。4.根据权利要求1所述的宇航级片剂五氧化二钒的制备方法，其特征在于，所述步骤3中所述沉淀剂为硫酸铵或氯化铵，且加入所述沉淀剂后的净化钒液中V5+与NH4+的质量比为1：0.75～2.0。5.根据权利要求1所述的宇航级片剂五氧化二钒的制备方法，其特征在于，所述步骤2中所述高分子絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺、两性聚丙烯酰胺、聚丙环氧氯丙烷-二甲铵中的至少一种；和/...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢明亮，柳朝阳，王文山，刘超，宋波，马英梁，
申请(专利权)人：河钢股份有限公司承德分公司，
类型：发明
国别省市：河北,13