高氯含钒溶液中提取制备高纯氧化钒的方法技术

本发明专利技术提供了一种高氯含钒溶液中提取制备高纯氧化钒的方法。该方法包括：在高氯含钒溶液中加入无机脱硅剂和有机脱硅剂组成的复合脱硅药剂进行脱硅处理后，使用包括中性萃取剂以及胺类萃取剂和/或磷类萃取剂以及异构烷烃的复合萃取体系进行萃取，然后进行洗涤、反萃和煅烧即得高纯氧化钒。本发明专利技术的复合脱硅药剂可以大大提升脱硅效果，复合萃取体系还可以避免高浓度氯离子影响，钒铬分离效率高，产品纯度高。使用异构烷烃作为稀释剂使得萃取水相中有机物含量降低，使提钒工艺更加绿色节能，环境污染小。环境污染小。

【技术实现步骤摘要】
高氯含钒溶液中提取制备高纯氧化钒的方法


[0001]本专利技术涉及化工冶金
，具体而言，涉及一种高氯含钒溶液中提取制备高纯氧化钒的方法。

技术介绍

[0002]随着钒铝合金、全钒液流电池、催化剂、颜料等领域的发展，价值高的高纯钒产品需求量快速增长，目前国际上对高纯钒产品一般要求钒的纯度在99.9%以上，并对铬含量有明确要求。钒铬在元素周期表中相邻，物理化学性质相近，在天然矿物中钒铬常伴生存在，钒铬分离通常是钒分离提纯的主要难点。
[0003]钒资源主要赋存于钒钛磁铁矿、铬铁矿中，钒钛磁铁矿冶炼过程产生的钒渣是提钒的主要原料。从钒渣中提钒工艺主要有（1）酸浸工艺、（2）钠化焙烧
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水浸工艺、（3）钙化焙烧
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酸浸法、（4）亚熔盐液相氧化法。酸浸工艺是采用硫酸或硝酸浸钒，加碱中和净化，最后铵盐沉钒。酸浸工艺中由于钒在钒渣中以晶体形式存在，钒浸出需要克服较大晶格能，因此酸浸工艺中钒浸出率较低。若提高酸度增加钒浸出率，浸出液中杂质也将同时增加，后续中和时碱耗增加，产品成本高、纯度低。最后铵盐沉钒得到的产品通常杂质较高，也达不到高纯五氧化二钒的产品标准。钙化焙烧
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酸浸法中虽然铬杂质相对减少，但由于钒酸钙的生成，钒浸出率低，同时产品中杂质钙较难彻底分离。钠化焙烧
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水浸工艺是钒渣经过碳酸钠焙烧后水浸，浸出液除杂后再铵盐沉钒；也有用钙沉钒后再水解纯化钒的工艺流程。钠化焙烧
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水浸
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铵盐沉淀法是目前钒提取的典型工艺。但该法沉淀得到的含钒产品纯度仍然较低，其中主要杂质是铬、硅、钙、铁，浸出液中需要溶剂萃取再进行一次钒的净化提纯。
[0004]钒铬分离的方法主要包括（1）还原
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沉淀法；（2）离子交换法；（3）溶剂萃取法。还原
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沉淀法是指在沉钒后液中加入还原剂，然后加碱中和沉淀，该法会造成钒的大量损失，钒铬分离效率低下，产品纯度也低。某些强碱阴离子交换树脂虽然可实现钒铬分离，但容量较低，非常不适合钒铬溶液中钒的提取分离，并且钒解析时效率通常较低，树脂易中毒，洗涤时间长，废水产生量大。溶剂萃取是钒萃取回收的另一个方法，也是钒进一步提纯的常用方法。溶剂萃取法由于其萃取能力大非常适合用于较高浓度钒的萃取。
[0005]专利CN201910347376.2介绍了一种硫酸氧钒溶液的制备方法，首先在一定酸度下还原5价钒，反萃取后再氧化，该过程需使用较多还原剂，额外增加钒铬分离成本，此外含钒反萃液采用活性炭吸附除油，由于活性炭中含有较多杂质，此步骤将严重影响五氧化二钒产品纯度。钒渣浸出液通常pH较大，根据上述萃取或还原条件（pH1.5~2.5）需要加入较多酸进行调质，无形中增加钒分离净化成本。类似专利还有：低浓度酸性钒液萃取制备氧化钒的方法(CN 112575207A)、一种全钒液流电池的硫酸氧钒电解液制备方法（CN201210108878.8）、一种复合萃取制备五氧化二钒的方法（CN201710346620.4）。这些专利中萃钒有机主要由P204或TBP与磺化煤油组成。
[0006]专利CN101121962A、CN103937998、CN101665870A介绍了一种弱酸条件下钒萃取方法，其核心萃取剂为LK
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N21，改质剂为LK
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N21X，稀释剂为磺化煤油或甲苯。其中LK
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N21未明
确告知是什么药剂，LK
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N21X主要为乙酸乙酯、乙酸戊酯、对甲基甲配乙酯、乙酸叔丁酯、丁二酸二异丙酯。并且上述专利也仅仅限制用于硫酸盐体系，体系中没有氯离子或氯离子浓度较低；对水相中含有较高氯离子的复杂体系并不适用。此外，在环保方面，上述有机物组成的萃取体系在水相中的溶解度较大，特别是所用稀释剂煤油占有机相的60%以上，排放萃余液废水中有机物含量较高，对后续废水处理和环境影响较大。专利CN108298581B也存在萃余液废水中有机物含量较高问题，此外该专利采用钙盐脱硅，由于钒酸钙的生成，将造成溶液中钒的一定量损失。

技术实现思路

[0007]本专利技术的主要目的在于提供一种高氯含钒溶液中提取制备高纯氧化钒的方法，以解决现有技术中从高氯含钒溶液中提取钒时脱硅效果差、分离效率低、环境污染大的问题。
[0008]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种高氯含钒溶液中提取制备高纯氧化钒的方法，包括以下步骤：步骤S1，在高氯含钒溶液中加入复合脱硅药剂进行脱硅处理，得到脱硅后液；步骤S2，使用复合萃取体系对脱硅后液进行萃取，得到第一负载钒有机相；步骤S3，将第一负载钒有机相进行洗涤，得到第二负载钒有机相；步骤S4，使用复合反萃剂对第二负载钒有机相进行反萃，得到含钒沉淀；步骤S5，将含钒沉淀进行煅烧，得到高纯氧化钒；其中，高氯含钒溶液中总钒浓度为20~40g/L，氯离子浓度为5~15g/L；复合脱硅药剂包括无机脱硅剂和有机脱硅剂，无机脱硅剂包括无机铝盐和/或聚合铝铁，有机脱硅剂为非离子型有机脱硅剂、阳离子型有机脱硅剂和阴离子型有机脱硅剂的一种或多种；复合萃取体系包括复合萃取剂和稀释剂，复合萃取剂包括第一萃取剂和第二萃取剂，第一萃取剂为中性萃取剂，第二萃取剂为胺类萃取剂和/或磷类萃取剂，稀释剂包括异构烷烃。
[0009]进一步地，复合脱硅药剂中，无机脱硅剂中，无机铝盐包括硫酸铝、氯化铝、氢氧化铝、铝酸铵、偏铝酸钠、铝酸钾、偏铝酸钾、明矾的一种或多种；优选地，聚合铝铁包括聚合硫酸铝、聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合硫酸氯化铁铝的一种或多种；有机脱硅剂中，非离子型有机脱硅剂为丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯和聚乙烯吡啶的一种或多种；阳离子型有机脱硅剂为聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚环氧氯丙烷胺聚合物、聚醚胺D230、聚醚胺D400和聚醚胺EC301的一种或多种；阴离子型有机脱硅剂为聚丙烯酸、聚丙烯酸钠和聚丙烯酸钙的一种或多种；更优选地，无机脱硅剂为聚合硫酸铝、聚合氯化铝和聚合硫酸铁的一种或多种；有机脱硅剂为聚丙烯酰胺、聚二烯丙基二甲基氯化铵和聚丙烯酸钠的一种或多种。
[0010]进一步地，复合萃取体系中，复合萃取剂和稀释剂的体积比为（20~45）:（55~80），且按体积百分数计，复合萃取体系包括5~15%的第一萃取剂；优选地，复合萃取剂中，中性萃取剂包括异构C10醇、异构C13醇、仲辛醇、异癸醇和正辛醇的一种或多种；胺类萃取剂包括正辛胺、十二烷基胺、正十二胺、正癸胺、十六烷基胺、N1519、N1923、Primene 81
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R、Primene JMT、Aliquat 336、HYHAPR
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OD和HYHAPR
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SD的一种或多种；磷类萃取剂包括P350、TRPO和TOPO的一种或多种；更优选地，第一萃取剂为异构C13醇、仲辛醇和异癸醇的一种或多种；第二萃取剂为P350、TRPO、正十二胺、正癸胺、N1923、Primene 81
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R、P本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高氯含钒溶液中提取制备高纯氧化钒的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤S1，在高氯含钒溶液中加入复合脱硅药剂进行脱硅处理，得到脱硅后液；步骤S2，使用复合萃取体系对所述脱硅后液进行萃取，得到第一负载钒有机相；步骤S3，将所述第一负载钒有机相进行洗涤，得到第二负载钒有机相；步骤S4，使用复合反萃剂对所述第二负载钒有机相进行反萃，得到含钒沉淀；步骤S5，将所述含钒沉淀进行煅烧，得到所述高纯氧化钒；其中，所述高氯含钒溶液中总钒浓度为20~40g/L，氯离子浓度为5~15g/L；所述复合脱硅药剂包括无机脱硅剂和有机脱硅剂，所述无机脱硅剂包括无机铝盐和/或聚合铝铁，所述有机脱硅剂为非离子型有机脱硅剂、阳离子型有机脱硅剂和阴离子型有机脱硅剂的一种或多种；所述复合萃取体系包括复合萃取剂和稀释剂，所述复合萃取剂包括第一萃取剂和第二萃取剂，所述第一萃取剂为中性萃取剂，所述第二萃取剂为胺类萃取剂和/或磷类萃取剂，所述稀释剂包括异构烷烃。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复合脱硅药剂中，所述无机脱硅剂中，所述无机铝盐包括硫酸铝、氯化铝、氢氧化铝、铝酸铵、偏铝酸钠、铝酸钾、偏铝酸钾、明矾的一种或多种；优选地，所述聚合铝铁包括聚合硫酸铝、聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合硫酸氯化铁铝的一种或多种；所述有机脱硅剂中，所述非离子型有机脱硅剂为丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯和聚乙烯吡啶的一种或多种；所述阳离子型有机脱硅剂为聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚环氧氯丙烷胺聚合物、聚醚胺D230、聚醚胺D400和聚醚胺EC301的一种或多种；所述阴离子型有机脱硅剂为聚丙烯酸、聚丙烯酸钠和聚丙烯酸钙的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述复合脱硅药剂中，所述无机脱硅剂为聚合硫酸铝、聚合氯化铝和聚合硫酸铁的一种或多种；所述有机脱硅剂为聚丙烯酰胺、聚二烯丙基二甲基氯化铵和聚丙烯酸钠的一种或多种。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复合萃取体系中，所述复合萃取剂和所述稀释剂的体积比为（20~45）:（55~80），且按体积百分数计，所述复合萃取体系包括5~15%的所述第一萃取剂。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述复合萃取剂中，所述中性萃取剂包括异构C10醇、异构C13醇、仲辛醇、异癸醇和正辛醇的一种或多种；所述胺类萃取剂包括正辛胺、十二烷基胺、正十二胺、正癸胺、十六烷基胺、N1519、N1923、Primene 81
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R、Primene JMT、Aliquat 336、HYHAPR
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OD和HYHAPR
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SD的一种或多种；所述磷类萃取剂包括P350、TRPO和TOPO的一种或多种；所述稀释剂包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘召波，付云枫，杨涛，陈宋璇，杜国山，吕东，魏甲明，严大洲，
申请(专利权)人：中国恩菲工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：