一种钒酸钠溶液还原制备氧化钒的方法技术

本发明专利技术公开了一种钒酸钠溶液还原制备氧化钒的方法，包括：a.将碱性钒酸钠溶液降温至10～30℃，在搅拌钒酸钠溶液的同时加入还原剂进行还原反应，反应后进行固液分离以得到四价钒溶液和硫磺，还原剂为硫化钠、硫氢化钠中的任意一种或两种混合物，还原剂的加入量为将五价钒还原为四价钒的理论量的0.85～0.95倍；b.将四价钒溶液加热至40～60℃，通入二氧化碳气体调节pH并反应，反应后进行固液分离以得到四价钒沉淀物和沉钒上层液；c.对四价钒沉淀物进行氧化煅烧处理以制备五氧化二钒，沉钒上层液进一步循环浸出含钒熟料。本发明专利技术的方法安全环保，沉钒上层液直接循环浸出熟料，大幅度减小了水处理设备规模和减少了水处理固废的产生量。量。

【技术实现步骤摘要】
一种钒酸钠溶液还原制备氧化钒的方法


[0001]本专利技术涉及钒的提取和冶金
，尤其涉及一种钒酸钠溶液还原制备氧化钒的方法。

技术介绍

[0002]钒渣是生产氧化钒的主要原料，传统的产业化工艺是钠化焙烧
‑
水浸提钒。该工艺钠化焙烧消耗大量碳酸钠，工艺成本较高；提钒尾渣氧化钠含量6％左右，二次利用困难；水处理过程中会产生大量固废钒铬还原滤饼和硫酸钠，环保隐患大。为降低氧化钒的生产成本，消除环保隐患，提出了钒渣钙化焙烧
‑
碳酸化浸出提钒的工艺思路，即钒渣焙烧熟料利用碳酸钠和/ 或碳酸氢钠浸出提钒，得到杂质元素浓度低的碱性钒酸钠溶液。从钒酸钠溶液进一步回收钒，目前普遍采用铵盐沉钒，通过加入硫酸铵、氯化铵、碳酸铵、碳酸氢铵等在酸性或弱碱性条件下使钒以多钒酸铵或偏钒酸铵形式沉淀出来，该方法技术成熟，钒产品质量好，不足之处是碱性溶液体系加入铵盐，氨溶液挥发影响岗位操作环境，含氨气体排放也会对大气环境造成污染。然而现有技术中公开的不使用铵盐制备钒产品的方法，但由于其反应过程能源消耗大，难以实现产业化应用。
[0003]因此，现有技术中存在对钒酸钠溶液还原制备氧化钒的方法改进的需求。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术实施例的目的在于提出一种钒酸钠溶液还原制备氧化钒的方法，本专利技术的方法安全无污染，沉钒后的上层液还可实现循环使用，适用于产业化应用。
[0005]基于上述目的，本专利技术实施例的提供了一种钒酸钠溶液还原制备氧化钒的方法，该方法包括以下步骤：
[0006]a.将碱性钒酸钠溶液降温至10～30℃，在搅拌钒酸钠溶液的同时加入还原剂进行还原反应，反应后进行固液分离以得到四价钒溶液和硫磺，还原剂为硫化钠、硫氢化钠中的任意一种或两种混合物，还原剂的加入量为将五价钒还原为四价钒的理论量的0.85～0.95倍；
[0007]b.将四价钒溶液加热至40～60℃，通入二氧化碳气体调节pH并反应，反应后进行固液分离以得到四价钒沉淀物和沉钒上层液；
[0008]c.对四价钒沉淀物进行氧化煅烧处理以制备五氧化二钒，沉钒上层液进一步循环浸出含钒熟料。
[0009]在一些实施方式中，步骤a中，碱性钒酸钠溶液为含钒熟料与碳酸钠、碳酸氢钠中的任意一种或两种混合物浸出所得，含钒熟料通过钒渣空白或钙化焙烧获得。
[0010]在一些实施方式中，步骤a中，碱性钒酸钠溶液TV浓度为20～40g/L。
[0011]在一些实施方式中，步骤a中，还原反应时间为0.5～5h。
[0012]在一些实施方式中，步骤b中，通入二氧化碳调节溶液PH至7～9。
[0013]在一些实施方式中，步骤b中，通过水浴加热将四价钒溶液加热至 40～60℃。
[0014]在一些实施方式中，步骤c中，沉钒上层液多次循环使用导致硫酸根浓度大于10g/L时，利用碳酸钡脱除硫酸根后再循环使用。
[0015]在一些实施方式中，碳酸钡的用量为脱除全部硫酸根理论量的0.9～ 0.95倍。
[0016]在一些实施方式中，沉钒上层液成分包括碳酸氢钠、钒酸钠。
[0017]本专利技术至少具有以下有益技术效果：
[0018](1)钒酸钠制备氧化钒过程未引入铵盐，省去了含氨气体处理工艺过程，避免了氨气逸出对岗位操作环境和大气环境的影响；
[0019](2)沉钒上层液直接循环浸出熟料，大幅度减小了水处理设备规模和减少了水处理固废的产生量。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本专利技术实施例进一步详细说明。
[0021]本专利技术的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；本专利技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0022]此外，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本专利技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0023]本专利技术提供一种钒酸钠溶液还原制备氧化钒的方法，该方法包括以下步骤：
[0024]a.将碱性钒酸钠溶液降温至10～30℃，在搅拌钒酸钠溶液的同时加入还原剂进行还原反应，反应后进行固液分离以得到四价钒溶液和硫磺，还原剂为硫化钠、硫氢化钠中的任意一种或两种混合物，还原剂的加入量为将五价钒还原为四价钒的理论量的0.85～0.95倍；
[0025]b.将四价钒溶液加热至40～60℃，通入二氧化碳气体调节pH并反应，反应后进行固液分离以得到四价钒沉淀物和沉钒上层液；
[0026]c.对四价钒沉淀物进行氧化煅烧处理以制备五氧化二钒，沉钒上层液进一步循环浸出含钒熟料。
[0027]进一步地，步骤a中，碱性钒酸钠溶液为钒渣空白或钙化焙烧熟料与碳酸钠、碳酸氢钠中的任意一种或两种混合物浸出所得，碱性钒酸钠溶液 TV浓度为20～40g/L，钒酸钠溶液与还原剂发生还原反应的时间为0.5～5h。
[0028]在本专利技术步骤a中，碱性钒酸钠溶液为钒渣空白或钙化焙烧熟料利用碳酸钠、碳酸氢钠浸出所得，是因为该方式得到的浸出液杂质元素浓度低，以四价钒沉淀方式制备氧化钒时可获得合格的钒产品。
[0029]钒酸钠溶液还原过程中，还原剂为硫化钠、硫氢化钠中的任意一种或两种混合物，其原因是可以控制还原条件使硫化钠、硫氢化钠的氧化产物以固体单质硫的形式出现，便于硫介质从溶液体系分离，避免大量可溶性含硫阴离子引入影响工艺水的循环使用。控制
还原反应温度10～30℃、还原剂用量为理论量0.85～0.95倍是为了控制硫化钠、硫氢化钠的氧化产物为固体单质硫，还原温度低、还原剂用量小可以抑制可溶性硫酸盐的生成，为工艺水的循环使用创造条件，同时减少碳酸钡脱除硫酸根的操作频次和硫酸钡的产生量；还原剂用量低于理论量将造成五价钒还原不充分，还原溶液沉淀四价钒后，未被还原的五价钒溶液随沉钒上层液循环用于浸出，不会造成钒的损失。
[0030]钒酸钠溶液还原化学方程式如下：
[0031]2Na2S+4NaVO3+3H2O＝Na2V4O9+6NaOH+2S
↓
[0032]2NaHS+4NaVO3+H2O＝Na2V4O9+4NaOH+2S
↓
[0033]进一步地，步骤b中，通过水浴加热将四价钒溶液加热至40～60℃，通入二氧化碳调节溶液PH至7～9。对溶液加热是为了提高碳酸氢钠的溶解度，避免在通二氧化碳沉钒过程中形成碳酸氢钠晶体进入四价钒沉淀中；通二氧化碳调节pH是为了满足四价钒沉淀。
[0034]四价钒溶液通二氧化碳沉钒的化学方程式如下：
[0035]N本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钒酸钠溶液还原制备氧化钒的方法，其特征在于，包括：a.将碱性钒酸钠溶液降温至10～30℃，在搅拌所述钒酸钠溶液的同时加入还原剂进行还原反应，反应后进行固液分离以得到四价钒溶液和硫磺，所述还原剂为硫化钠、硫氢化钠中的任意一种或两种混合物，所述还原剂的加入量为将五价钒还原为四价钒的理论量的0.85～0.95倍；b.将所述四价钒溶液加热至40～60℃，通入二氧化碳气体调节pH并反应，反应后进行固液分离以得到四价钒沉淀物和沉钒上层液；c.对所述四价钒沉淀物进行氧化煅烧处理以制备五氧化二钒，所述沉钒上层液进一步循环浸出含钒熟料。2.根据权利要求1所述的钒酸钠溶液还原制备氧化钒的方法，其特征在于，步骤a中，碱性钒酸钠溶液为所述含钒熟料与碳酸钠、碳酸氢钠中的任意一种或两种混合物浸出所得，所述含钒熟料通过钒渣空白或钙化焙烧获得。3.根据权利要求1所述的钒酸钠溶液还原制备氧化钒的方法，其特征在于，步骤a中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：付自碧，饶玉忠，蒋霖，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：