一种从草酸铵浸出含钒原料焙烧熟料溶液中分离偏钒酸铵的方法技术

本发明专利技术涉及一种从草酸铵浸出含钒原料焙烧熟料溶液中分离偏钒酸铵的方法，该方法为：将含钒原料焙烧熟料经草酸铵溶液浸出后得到的浸出液降温冷却结晶，然后固液分离，得到循环液和晶渣混合物；将晶渣混合物与水混合进行浸出溶钒，在搅拌条件下加热至晶渣混合物中的偏钒酸铵完全溶解，保温进行固液分离，得到尾渣和结晶前液；将结晶前液进行冷却结晶，固液分离后得到偏钒酸铵晶体和结晶母液。本发明专利技术利用温度和草酸铵浓度对钒溶解度的影响使进入液相中的钒全部结晶析出，钒的结晶率可达98％以上。同时制得纯度大于98％的偏钒酸铵产品。本发明专利技术工艺简单、经济环保，具有良好的应用前景。

A method for separating ammonium metavanadate from roasting clinker solution of vanadium-containing raw materials leached from ammonium oxalate

The invention relates to a method for separating ammonium metavanadate from roasting clinker solution of vanadium-containing raw material leached by ammonium oxalate. The method comprises cooling and crystallizing the leaching solution obtained from roasting clinker of vanadium-containing raw material leached by ammonium oxalate solution, then solid-liquid separation, obtaining circulating liquid and crystal slag mixture; leaching vanadium by mixing crystalline slag mixture with water, heating to crystallization under stirring conditions. Ammonium metavanadate in slag mixture is completely dissolved, solid-liquid separation is carried out by holding water, and tailings and pre-crystallization liquid are obtained. The pre-crystallization liquid is cooled and crystallized. After solid-liquid separation, ammonium metavanadate crystal and mother liquor are obtained. The invention uses the influence of temperature and ammonium oxalate concentration on the solubility of vanadium to make all vanadium crystallized into liquid phase, and the crystallization rate of vanadium can reach more than 98%. At the same time, ammonium metavanadate with purity more than 98% was prepared. The invention has the advantages of simple process, economy and environmental protection, and has good application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种从草酸铵浸出含钒原料焙烧熟料溶液中分离偏钒酸铵的方法
本专利技术属于钒化工冶金
，涉及一种从草酸铵溶液中分离偏钒酸铵的方法，尤其涉及一种从草酸铵浸出含钒原料焙烧熟料溶液中分离偏钒酸铵的方法。
技术介绍
钒渣是对含钒铁水在提钒过程中经氧化吹炼得到的或含钒铁精矿经湿法提钒所得到的含钒渣的统称，是重要的提钒原料。传统钒渣提钒方法为钒渣钠化焙烧-水浸提钒，该方法是在750-850℃添加钠盐(如食盐、芒硝、纯碱等)焙烧，使钒渣中的钒铁尖晶石氧化为可溶性的钒酸钠，水浸后钒酸钠进入溶液。钠化焙烧过程钒回收率低，经多次焙烧后钒的回收率也仅为80％，且焙烧过程会产生有害的SO2、HCl、Cl2等侵蚀性气体，污染环境；同时在后续的钒酸钠浸出液沉钒过程会产生大量的高盐氨氮沉钒废水(含Na+、NH4+)，治理成本很高。针对钠化焙烧过程废水废气污染问题，CN103937978A、CN04003442A、CN103952565A提出了含钒原料经高温焙烧后用铵盐溶液或者氨水浸出提钒的方法。含钒原料中的低价钒经高温焙烧氧化成五价钒，在铵盐溶液或氨水浸出过程钒以偏钒酸铵的形式进入液相，经固液分离得到含钒浸出液，浸出液经冷却结晶得到偏钒酸铵产品。该方法氨浸操作工艺简单，设备要求低，钒浸出率高，偏钒酸铵产品纯度高，不产生高盐氨氮废水，过程清洁。但是，含钒原料通常采用高浓度的氨水或碳铵溶液作为浸出剂，铵根离子浓度为50-400g/L。氨水或者碳铵溶液都不稳定，尤其在高温50-95℃、高浓度的条件下，很容易分解产生氨气，造成氨水或铵盐的大量浪费，恶化操作环境。为了降低氨气挥发给操作带来的困扰，CN104831090A提出了低温铵化浸出提钒的方法(浸出温度为15-45℃)，虽然可以一定程度上减少氨气的挥发，但是在大规模工业生产过程中，氨气挥发问题依然无法避免。可见，采用常规铵盐浸出方法无法满足空白焙烧铵浸工艺的需求，亟需开发一种无氨气挥发的铵盐浸出提钒方法。鉴于草酸铵在高温下溶液性质稳定、不挥发的特点，CN105779758A和CN105779757A提出了以草酸铵溶液作为浸出液处理含钒原料焙烧熟料的方法，基于草酸铵的不挥发性，可实现浸出操作的安全友好操作。然而利用草酸铵溶液对含钒原料焙烧熟料浸出得到偏钒酸铵后，对同时含有偏钒酸铵和草酸铵的浸出液直接进行结晶会出现浸出不全及结晶率较低等问题。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种从草酸铵浸出含钒原料焙烧熟料溶液中分离偏钒酸铵的方法，使进入液相中的钒全部结晶析出，钒的结晶率可达98％以上，同时得到了纯度大于98％的偏钒酸铵产品，具有良好的应用前景。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供了一种从草酸铵浸出含钒原料焙烧熟料溶液中分离偏钒酸铵的方法，所述方法包括以下步骤：(1)将含钒原料焙烧熟料经草酸铵溶液浸出后得到的浸出液降温冷却结晶，然后固液分离，得到循环液和晶渣混合物；(2)将步骤(1)得到的晶渣混合物与水混合进行浸出溶钒，在搅拌条件下加热至晶渣混合物中的偏钒酸铵完全溶解，保温进行固液分离，得到尾渣和结晶前液；(3)将步骤(2)得到的结晶前液进行冷却结晶，固液分离后得到偏钒酸铵晶体和结晶母液。本专利技术中所用的草酸铵浸出含钒原料焙烧熟料得到的浸出液中草酸铵的浓度为30-200g/L，偏钒酸铵浓度为5-35g/L。受限于浸出后草酸铵浓度较高，偏钒酸铵在溶液中浓度相对较低，有可能出现溶出的钒不能全部溶解进入溶液的情况，在此条件下结晶分离偏钒酸铵结晶率偏低，且渣相中会夹带部分偏钒酸铵晶体，造成钒的损失。偏钒酸铵从草酸铵溶液中分离的关键在于偏钒酸铵在草酸铵溶液中的溶解度，专利技术人经过研究发现：偏钒酸铵的溶解度受草酸铵浓度和温度影响非常显著，随着温度的降低以及草酸铵浓度的升高，偏钒酸铵在溶液中溶解度逐渐降低，这样可以通过降低浸出液的温度以及增大草酸铵溶液的浓度来达到偏钒酸铵从溶液中结晶析出的目的。为了让更多的钒进入液相与渣相分离，本专利技术将浸出液中钒的结晶分离分为三步进行：首先，将得到的浸出液冷却降温，低温下偏钒酸铵结晶析出进入渣相，固液分离后得到晶渣混合物和循环液；然后在较高温度下用水对晶渣混合物进行浸出，使其中的偏钒酸铵完全溶解进入液相，固液分离后得到尾渣和含钒浸出液；最后，采用冷却结晶的方式使含钒浸出液中的钒以偏钒酸铵的形式重新结晶，得到偏钒酸铵晶体。通过上述步骤，本专利技术解决了对草酸铵浸出含钒原料焙烧熟料得到的浸出液直接进行结晶时出现的浸出不全及结晶率较低等问题，使浸出液中的钒全部结晶析出，钒的结晶率可达98％以上。根据本专利技术，步骤(1)所述浸出液为含钒原料焙烧熟料与草酸铵溶液反应后得到的溶液。根据本专利技术，步骤(1)所述浸出液中草酸铵的浓度为30-200g/L，例如可以是30g/L、50g/L、70g/L、100g/L、120g/L、150g/L、180g/L或200g/L，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，步骤(1)所述浸出液中偏钒酸铵的浓度为5-35g/L，例如可以是5g/L、10g/L、15g/L、20g/L、25g/L、30g/L或35g/L，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，步骤(1)所述浸出液的温度为60-105℃，优选为70-95℃，例如可以是60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃或105℃，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，步骤(1)所述降温冷却结晶的温度为5-60℃，优选为10-50℃，进一步优选为20-40℃，例如可以是5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃或60℃，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，步骤(1)所述降温冷却结晶的时间为0.5-6h，优选为1-4h，进一步优选为2-3h，例如可以是0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h或6h，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，步骤(1)得到的循环液循环用于对含钒原料焙烧熟料的浸出。根据本专利技术，步骤(2)所述加热至晶渣混合物中的偏钒酸铵完全溶解的温度为60-105℃，优选为70-95℃，例如可以是60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃或105℃，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，步骤(2)所述浸出溶钒的时间为10-120min，优选为20-100min，例如可以是10min、20min、30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min、100min、110min或120min，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，步骤(2)所述水浴晶渣混合物的液固比为(2-10):1，优选为(3-7):1，例如可以是2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从草酸铵浸出含钒原料焙烧熟料溶液中分离偏钒酸铵的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将含钒原料焙烧熟料经草酸铵溶液浸出后得到的浸出液降温冷却结晶，然后固液分离，得到循环液和晶渣混合物；(2)将步骤(1)得到的晶渣混合物与水混合进行浸出溶钒，在搅拌条件下加热至晶渣混合物中的偏钒酸铵完全溶解，保温进行固液分离，得到尾渣和结晶前液；(3)将步骤(2)得到的结晶前液进行冷却结晶，固液分离后得到偏钒酸铵晶体和结晶母液。

【技术特征摘要】
1.一种从草酸铵浸出含钒原料焙烧熟料溶液中分离偏钒酸铵的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将含钒原料焙烧熟料经草酸铵溶液浸出后得到的浸出液降温冷却结晶，然后固液分离，得到循环液和晶渣混合物；(2)将步骤(1)得到的晶渣混合物与水混合进行浸出溶钒，在搅拌条件下加热至晶渣混合物中的偏钒酸铵完全溶解，保温进行固液分离，得到尾渣和结晶前液；(3)将步骤(2)得到的结晶前液进行冷却结晶，固液分离后得到偏钒酸铵晶体和结晶母液。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述浸出液为含钒原料焙烧熟料与草酸铵溶液反应后得到的溶液；优选地，步骤(1)所述浸出液中草酸铵的浓度为30-200g/L，偏钒酸铵的浓度为5-35g/L；优选地，步骤(1)所述浸出液的温度为60-105℃，优选为70-95℃。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述降温冷却结晶的温度为5-60℃，优选为10-50℃，进一步优选为20-40℃；优选地，步骤(1)所述降温冷却结晶的时间为0.5-6h，优选为1-4h，进一步优选为2-3h。4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)得到的循环液循环用于对含钒原料焙烧熟料的浸出。5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述加热至晶渣混合物中的偏钒酸铵...

【专利技术属性】
技术研发人员：王少娜，杜浩，刘彪，郑诗礼，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11