一种等pH沉淀法制备FeVO4及利用其生产VO2的方法技术

本发明专利技术公开了一种等pH沉淀法制备钒酸铁及利用其生产二氧化钒的方法，涉及湿法提钒冶金技术领域。所述方法包括如下步骤：1)将含钒酸液加热到设定温度并氧化；2)将含钒酸液、铁盐溶液及稀碱分别以一定流速同时加入体系中，保持浆液pH不发生变化；3)将上述浆液固液分离，将沉淀以热的稀碱洗涤，得氢氧化铁沉淀及钒酸盐碱性溶液；4)将上述碱性溶液调节为酸性，并加入还原剂；5)调节上述含钒酸性溶液的pH至中性，得氢氧化钒沉淀，将该沉淀无氧煅烧得二氧化钒。本发明专利技术提供了一种等pH沉淀法制备钒酸铁及利用其生产二氧化钒的方法，可实现含钒酸液中钒的回收及二氧化钒的制备，具有生产流程短、钒沉淀率高、回收率高、二氧化钒纯净的优点。优点。

【技术实现步骤摘要】
一种等pH沉淀法制备FeVO4及利用其生产VO2的方法


[0001]本专利技术属于湿法冶金与钒化工
，涉及一种等pH沉淀法制备钒酸铁及利用其生产二氧化钒的方法

技术介绍

[0002]钒被称为“工业味精”，二氧化钒是目前报道最多以及应用最广的一种钒氧化物，具有多种同素异构体。由于二氧化钒独特的相变性质及优异性能，近年来在智能玻璃、光存储、激光辐射保护膜、锂电池电极等方面得到了广泛应用。
[0003]关于含钒矿物及含钒尾渣中钒的资源化利用，常采用酸浸工艺将其中的钒浸出到溶液中，然后进行富集。关于钒的富集方法，主要有溶剂萃取法和离子交换法，由于含钒尾渣或矿物中成分复杂，酸浸液中杂质成分多，萃取法、离子交换法并不适用。铵盐沉淀法及钙盐沉淀法、铁盐沉钒法等回收钒的方法中铵盐和钙盐沉淀法对溶液中钒的浓度有一定的要求，且沉钒效率较低，钙盐沉钒会产生大量的钙渣，铵盐沉钒会带来污水处理的问题。因此，相较之下，铁盐沉钒作为钒富集及回收的手段简单易行。
[0004]CN108383165A公开了一种钒酸铁制备及利用其生产五氧化二钒的方法，通过水浸的方式将含钒尾渣中钒浸出，并调节pH至6.5～8，制备钒酸铁。并将该钒酸铁与低钙尾渣混合焙烧并铵盐沉钒最终得到五氧化二钒。该方法可得到钒酸铁沉淀，但对于成分复杂的酸液，调节至中性时得到的成分复杂且多种金属离子此时均已沉淀，导致钒酸铁沉淀杂质离子含量高。另外以该钒铁进行五氧化二钒制备时需加入氯化钙、氯化铵等，流程繁琐，后处理复杂。
[0005]常规铁盐沉钒法是向含钒溶液中缓慢加入铁盐，同时监测体系酸度变化并进行调节，由于反应过程不易控制，波动明显，沉淀的过饱和度大，沉淀成核速度过快，晶体不能长大，从而导致过滤困难。
[0006]而对于富集后的钒铁沉淀钒与铁分离过程中，虽然碱溶为最常用的方式，但是由于转化为氢氧化铁胶体导致过滤困难，难以实现简便快速的有效分离。同时常规生成五氧化二钒的方法中，往往引入其它杂离子导致处理过程的繁琐及产品的不纯净。
[0007]因此，基于钒的重要性及利用价值，亟待开发一种以含钒尾渣或含钒矿物酸浸液制备易过滤钒酸铁进行钒的富集，并以此实现钒的精制，实现钒渣及含钒矿物的有效地资源化利用。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种等pH沉淀法制备钒酸铁及利用其生产二氧化钒的方法，该方法操作简单、工艺流程短、沉淀易过滤洗涤、钒收率高、二氧化钒纯度高。
[0009]为实现上述专利技术目的，根据本专利技术的一种等pH沉淀法制备钒酸铁及利用其生产二氧化钒的方法，所述方法具体包括以下步骤：
[0010](1)低价钒氧化：将含钒酸液加热到设定温度，并向其中加入氧化剂，将低价钒氧化为五价钒。
[0011](2)等pH沉淀：在快速搅拌条件下，将含钒酸液、铁盐溶液及稀碱溶液分别以一定的流速同时加入体系中，保持过程中浆液体系pH不发生变化，等pH沉淀法得到钒酸铁沉淀浆液。
[0012](3)碱洗分离铁钒：将步骤(2)中反应浆液过滤得到钒酸铁，将该钒酸铁以稀碱溶液进行高温碱洗，得含氢氧化铁沉淀及钒酸盐碱性溶液的浆液，该浆液易过滤。
[0013](4)还原反应：首先向步骤(3)中的碱溶液中加入酸调节pH至5～7；后向得到钒酸盐酸性溶液中加入还原剂进行还原，将其中的五价钒还原为四价钒。
[0014](5)二氧化钒制备：在热溶液的条件下，将上述还原后的酸性钒溶液与稀碱溶液以不同流速同时加入溶液中，过程保持溶液的pH至6～8不变，反应一段时间即得颗粒均匀的氢氧化钒沉淀，将该沉淀进行无氧煅烧即得二氧化钒。
[0015]本专利技术提供的方法：首先对含钒溶液进行氧化处理，使得溶液中低价态钒氧化为高价态，将含钒酸液、铁盐溶液及稀碱溶液以一定的流速同时加入体系中，保持过程中浆液体系pH不发生变化，使溶液的pH稳定在2.0～2.5，从而控制钒酸铁的过饱和度及成核速率，此时生成的钒酸铁沉淀易于过滤洗涤。将上述得到的钒酸铁沉淀以热的稀碱溶液进行碱洗，一方面在此高温条件下钒的溶出率较高，另一方面在此热的稀碱溶液中，钒酸铁中的铁会缓慢转化为氢氧化铁，在高温条件下缓慢生成的氢氧化铁具有一定的晶型结构，易于过滤；碱洗后得到的钒酸钠碱性溶液，首先进行pH的调节，是为了保证还原后的四价钒的稳定性，然后采用沉淀法制备氢氧化钒，继而无氧煅烧得到二氧化钒产品。
[0016]同时，本专利技术整个工艺过程流程短、固液分离过程沉淀易于过滤洗涤、钒收率高、二氧化钒纯度高。
[0017]步骤(1)中，所述氧化剂为双氧水、氯酸钠、次氯酸钠、亚氯酸钠中的一种或或至少两种的组合。钒的氧化方法为本领域中常规技术手段，故不在赘述。
[0018]步骤(1)中，所述氧化剂氧化温度为70～100℃，为本领域中常规技术手段，故不在赘述。
[0019]步骤(1)中，所述氧化剂加入量为理论加入量的1～1.5倍；
[0020]以下作为本专利技术的优选技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限值，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
[0021]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(2)中，所述稀碱溶液为碳酸钠溶液、氢氧化镁溶液或氢氧化钙溶液中的一种或至少2种组合。
[0022]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(2)中，所述铁盐为硫酸铁、硫酸亚铁、氯化铁、氯化亚铁、硝酸铁、聚合硫酸铁中的1种或至少2种的组合，
[0023]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(2)中，所述铁盐加入量与溶液中钒的摩尔比为1≤铁/钒≤10；例如铁/钒为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10等，但并不仅限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数据同样适用；
[0024]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(2)中，所述体系pH为1.5～3.0；例如pH调节至1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.6、2.8、3.0等，但并不仅限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数据同样适用，进一步优选为2.0～2.5；
[0025]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(2)中，所述铁盐溶液、含钒酸液、稀碱溶液的流速与实际铁/钒摩尔比、铁盐溶液浓度、钒溶液浓度有关，实际过程以pH稳定为控制标准。
[0026]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(2)中，钒酸铁沉淀过程钒的沉淀率≥98.5％，例如98.5％、99％、99.5％、100％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0027]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(3)中，所述稀碱溶液为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠溶液中的1种或几种的组合。
[0028]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(3)中，所述稀碱溶液pH为8.5～11，例如pH8.5、9、9.5、10、10.5、11等，但并不仅限于所列举的数值，该范围内其它未列举的数据同样适用，进一步优选为pH为9～10；
[0029]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(3)中，所述高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种等pH沉淀法制备钒酸铁及利用其生产二氧化钒的方法，其特征包括以下步骤：(1)低价钒氧化：将含钒酸液加热到设定温度，并向其中加入氧化剂，将低价钒氧化为五价钒；(2)等pH沉淀：在快速搅拌条件下，将含钒酸液、铁盐溶液及稀碱溶液分别以一定的流速同时加入体系中，保持过程中浆液体系pH不发生变化，等pH沉淀法得到钒酸铁沉淀浆液；(3)碱洗分离铁钒：将步骤(2)中反应浆液过滤得到钒酸铁，将该钒酸铁以稀碱溶液进行高温碱洗，得含氢氧化铁沉淀及钒酸盐碱性溶液的浆液，该浆液易过滤；(4)还原反应：首先向步骤(3)中的碱溶液中加入酸调节至酸性；后向得到钒酸盐酸性溶液中加入还原剂进行还原，将其中的五价钒还原为四价钒；(5)二氧化钒制备：在热溶液的条件下，将上述还原后的酸性钒溶液与稀碱溶液以不同流速同时加入溶液中，过程保持溶液的pH至6～8不变，反应一段时间即得颗粒均匀的氢氧化钒沉淀，将该沉淀进行无氧煅烧即得二氧化钒。2.根据权利要求1所述的一种等pH沉淀法制备钒酸铁及利用其生产二氧化钒的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述铁盐加入后与溶液中钒的摩尔比为1≤铁/钒≤10。3.根据权利要求1和2所述的一种等pH沉淀法制备钒酸铁及利用其生产二氧化钒的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述稀碱溶液为碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、氢氧化镁溶液或碱式碳酸镁溶液中的一种或至少2种组合；所述体系pH为1.5～3.0；优选地，步骤(2)中，体系pH为2.0～2.5。4.根据权利要求1和2和3所述的一种等pH沉淀法...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立萍，李大鹏，于慧雪，郭明，王鹏，吕灵灵，刘德宝，宋凯，司文轩，赵洁，张新功，刘欣梅，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：