从拜耳法种分母液结晶钒渣中提取钒的方法技术

本发明专利技术公开了一种从拜耳法种分母液结晶钒渣中分离提取钒的方法，包括以下步骤：将钒渣溶解在水中，加入氢氧化钠和沉钒剂选择性沉淀钒，过滤得到沉钒后液和钒富集渣；沉钒剂为钡盐；沉钒后液经冷却结晶或沉淀法除杂，过滤，滤液返回钒渣溶解过程；钒富集渣经浸出剂浸出或经酸溶液转型后用浸出剂浸出，过滤，得到浸出渣和钒富集液；浸出渣返回用作沉钒剂；钒富集液通过沉钒工序得到钒产品。本发明专利技术对钒渣溶解后得到的强碱性含钒溶液不需要消耗额外的酸进行中和处理，操作简单，钒过程损失少，回收率高，钒沉淀剂和工艺水可循环使用，减少废物排放，有利于环境保护，且成本低。且成本低。且成本低。

【技术实现步骤摘要】
从拜耳法种分母液结晶钒渣中提取钒的方法


[0001]本专利技术属于冶金
，具体涉及钒的提取，更具体涉及从拜耳法种分母液结晶钒渣中提取钒的方法。

技术介绍

[0002]钒是一种较为稀缺的重要战略物资，因其具有高抗拉强度、高硬度及高抗疲劳的金属特性，被广泛应用在炼钢、有色合金、化工生产、储能电池等领域。然而由于缺乏高品位的钒矿，钒主要来源于钒钛磁铁矿冶炼尾渣、废催化剂、石煤等有限资源，同时现有提钒技术存在成本高、污染严重、流程长、回收率低的问题。
[0003]铝土矿中蕴含着丰富的钒资源，尤其在拜耳法氧化铝生产流程中，钒的存在对铝酸钠溶液种分过程具有潜在的危害，如果能够提取其中的钒不仅可以消除其对氧化铝生产流程的影响，同时对提高我国氧化铝工业经济效益以及国际市场竞争力具有重大意义。
[0004]由于铝酸钠溶液的强碱性，采用传统的萃取法、吸附法和离子交换法直接分离提取钒存在很大难度，相反化学沉淀法具有很好的优势。专利文献CN200610109366.8提出一种种分母液添加氧化钙沉钒、沉淀物碳酸氢钠浸出、浸出液二次沉淀、沉淀物二次反向浸出、浸出液中和水解制备五氧化二钒的方法。利用石灰沉钒虽然成本低，但会造成母液中铝的较大损失，沉钒效果较差，渣中含钒量少，后续溶液净化分离工艺繁琐，不利于工业推广。专利文献CN200910243362.2提出在拜耳法种分母液中加入BaO沉钒，沉钒渣用碳酸钠浸出，但实际情况下种分母液中杂质离子存在种类复杂，沉钒渣中成分复杂且渣难以重复利用，另外碳酸钠浸出效果并不理想。
[0005]目前工业上普遍采用结晶法从拜耳法流程中除去钒，铝酸钠溶液中的阴离子会以Na7M2F
·
19H2O（M=VO
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‑
，PO
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‑
，AsO
43
‑
）形式析出，此外会有部分Na2C2O4、Na2CO3、Na2SO4等杂质同步析出，此法工艺成熟，设备简单，可以获得钒含量较高的钒渣供进一步提钒，该钒渣称之为拜耳法种分母液结晶钒渣。现有处理拜耳法种分母液结晶钒渣的工艺通常是：加酸进行中和处理，然后经过除杂，铵盐沉钒获取钒产品。该工艺存在除杂过程钒损失量大，沉钒产品纯度低，酸碱中和消耗大量的酸，产生的含大量硫酸钠、硫酸铵的废水难以利用，通过蒸发结晶产生的含硫酸铵
‑
硫酸钠结晶混合物被我国列为危险固废，必须进一步处理才能消化。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种从拜耳法种分母液结晶钒渣中提取钒的方法，该方法无需消耗大量酸进行中和且成本低、沉钒效果好、沉钒剂和工艺水可循环利用。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供以下具体的技术方案。
[0008]一种从拜耳法种分母液结晶钒渣中提取钒的方法，包括以下步骤：步骤S1，将钒渣溶解在水中，加入氢氧化钠和沉钒剂选择性沉淀钒，过滤得到沉钒后液和钒富集渣；沉钒剂为钡盐；
步骤S2，沉钒后液经冷却结晶或沉淀法除杂，过滤，滤液返回步骤S1；步骤S3，钒富集渣经浸出剂浸出或经酸溶液转型后用浸出剂浸出，过滤，得到浸出渣和钒富集液；所述浸出剂为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵、硫酸钠、硫酸氢钠、硫酸铵、硫酸氢铵中的至少一种；步骤S4，步骤S3所述的浸出渣返回步骤S1作为沉钒剂；步骤S3所述的钒富集液通过沉钒工序得到钒产品和沉钒后液，沉钒后液返回步骤S3。
[0009]进一步地，作为优选方案，步骤S1中，钒渣和水的固液比为1：1~10g/mL，溶解温度为25~100℃。
[0010]进一步地，作为优选方案，步骤S1中，加入氢氧化钠使得溶液中氢氧化钠的浓度为1~25wt%。
[0011]进一步地，作为优选方案，步骤S1中，沉淀剂钡盐的加入量根据Ba/V摩尔比为1~5：1的比例加入。
[0012]进一步地，作为优选方案，步骤S2中，所述冷却结晶除杂工艺为：在25~50℃搅拌0.5~12h，沉淀析出杂质钠盐；过滤得到结晶后液和结晶渣，结晶后液返回步骤S1用于溶解钒渣。
[0013]进一步地，作为优选方案，步骤S2中，所述沉淀法除杂工艺为：在沉钒后液中加入沉淀剂，过滤得到除杂后液和除杂渣；所述沉淀剂为氧化钙、氢氧化钙、氯化钙中的至少一种。
[0014]作为进一步的优选，沉淀剂的加入量根据Ca/杂质阴离子的摩尔比为1~5：1的比例加入。所述杂质阴离子包括PO
43
‑
、AsO
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‑
、C2O
42
‑
、CO
32
‑
、SO
42
‑
、F
‑
中的至少一种。
[0015]进一步地，作为优选方案，步骤S1所述的沉淀剂钡盐为碳酸钡或硫酸钡。
[0016]进一步地，当步骤S1所述的沉淀剂钡盐为碳酸钡时，步骤S3中，钒富集渣直接用浸出剂浸出，具体的浸出工艺为：按固液比（1：1~30）g/mL，在钒富集渣中加入浸出剂溶液，搅拌，过滤得到钒富集液和钡盐；浸出剂为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵中的至少一种；当步骤S1所述的沉淀剂为硫酸钡时，步骤S3中，钒富集渣经酸溶液转型后用浸出剂浸出，具体工艺为：按照液固比（1：1~10）g/mL，在钒富集渣中加入H
+
/V摩尔比为1~2：1的酸溶液，搅拌，过滤得到转型后液和转型渣；按照固液比（1：1~30）g/mL，在转型渣中加入浸出剂溶液，搅拌，过滤得到钒富集液和钡盐；浸出剂为硫酸钠、硫酸氢钠、硫酸铵、硫酸氢铵中的至少一种。
[0017]进一步地，步骤S3得到的钡盐返回步骤S1作为沉钒剂。
[0018]进一步地，作为优选方案，步骤S4所述的沉钒工序为弱碱性铵盐沉钒、弱酸性铵盐沉钒、酸性铵盐沉钒中的至少一种。
[0019]进一步地，所述弱碱性铵盐沉钒的具体工艺为：按NH3/V摩尔比为1～5：1往钒富集液中加入铵盐或氨水，并通过二氧化碳或氨水将溶液体系的pH控制在7.5～9.5，搅拌反应，固液分离得到偏钒酸铵晶体和沉钒后液。
[0020]进一步地，所述弱酸性铵盐沉钒的具体工艺为：按NH3/V摩尔比为0.1～1：1往钒富集液中加入铵盐或氨水，并通过酸或氨水将体系的pH控制在4～6、温度控制在20~40℃，搅拌反应，固液分离得到多钒酸铵晶体和沉钒后液。
[0021]进一步地，所述酸性铵盐沉钒的具体工艺为：按NH3/V摩尔比为0.1～1：1往钒富集液中加入铵盐或氨水，并通过硫酸溶液或氨水将体系的pH控制在2～3、温度控制在60～100℃，搅拌反应，固液分离得到多钒酸铵晶体和沉钒后液。
[0022]进一步地，所述铵盐为硫酸铵、硫酸氢铵中的至少一种。
[0023]本专利技术提供的技术方案具有以下明显的有益效果：（1）本专利技术不需要消耗大量酸进行中和调节pH，钒基本上不损失。
[0024]（2）本专利技术借助难溶化合物之间的相互转化，采用沉钒剂实现含钒溶液中钒的选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种从拜耳法种分母液结晶钒渣中提取钒的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，将钒渣溶解在水中，加入氢氧化钠和沉钒剂选择性沉淀钒，过滤得到沉钒后液和钒富集渣；沉钒剂为钡盐；步骤S2，沉钒后液经冷却结晶或沉淀法除杂，过滤，滤液返回步骤S1；步骤S3，钒富集渣经浸出剂浸出或经酸溶液转型后用浸出剂浸出，过滤，得到浸出渣和钒富集液；所述浸出剂为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵、硫酸钠、硫酸氢钠、硫酸铵、硫酸氢铵中的至少一种；步骤S4，步骤S3所述的浸出渣返回步骤S1作为沉钒剂；步骤S3所述的钒富集液通过沉钒工序得到钒产品和沉钒后液，沉钒后液返回步骤S3。2.根据权利要求1所述的从拜耳法种分母液结晶钒渣中提取钒的方法，其特征在于，步骤S1中，钒渣和水的固液比为1：1~10 g/mL，溶解温度为25~100℃。3.根据权利要求1所述的从拜耳法种分母液结晶钒渣中提取钒的方法，其特征在于，步骤S1中，加入氢氧化钠使得溶液中氢氧化钠的浓度为1~25wt%；步骤S1中，沉淀剂钡盐的加入量根据Ba/V摩尔比为1~5：1的比例加入。4.根据权利要求1所述的从拜耳法种分母液结晶钒渣中提取钒的方法，其特征在于，步骤S2中，所述沉钒后液经冷却结晶除杂的工艺为：在25~50℃搅拌0.5~12h，结晶析出杂质钠盐；过滤得到结晶后液和结晶渣，结晶后液返回步骤S1用于溶解钒渣。5.根据权利要求1所述的从拜耳法种分母液结晶钒渣中提取钒的方法，其特征在于，步骤S2中，所述所述沉钒后液经沉淀法除杂的工艺为：在沉钒后液中加入沉淀剂，过滤得到除杂后液和除杂渣；所述沉淀剂为氧化钙、氢氧化钙、氯化钙中的至少一种。6.根据权利要求5所述的从拜耳法种分母液结晶钒渣中提取钒的方法，其特征在于，沉淀剂的加入量根据Ca/杂质阴离子的摩尔比为1~5：1的比例加入；所述杂质阴离子包括PO
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、AsO
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、C2O
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、CO
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、SO
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【专利技术属性】
技术研发人员：周秋生，张长达，李小斌，齐天贵，王一霖，彭志宏，刘桂华，申雷霆，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：