【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及湿法冶金，尤其涉及一种利用含钒浸出液短流程制备三氧化二钒的方法。
技术介绍
1、三氧化二钒是制备钒铁、氮化钒等合金材料的重要原料。目前，还原焙烧是制备三氧化二钒的主流工艺，一般方法为在推板窑中通入还原性气体进行高温焙烧，具有处理量大、反应效率高、操作简易等优点。然而，还原焙烧工艺的反应温度普遍高于600℃，能耗较高，增大了碳排放量。同时，还原焙烧采用的原料多为偏钒酸铵、五氧化二钒等前驱体，这些前驱体需要通过“含钒浸出液萃取、反萃、铵盐沉钒、过滤、煅烧”等复杂流程进行制备，因此会产生大量的氨氮废水和废气。这导致污染处理成本昂贵且难以达到环保要求，严重制约了提钒行业的绿色可持续发展。
2、为此，引入了液相氢还原技术，以克服还原焙烧能耗高、碳排放量大、流程长、污染重等缺点。zhang guobin等(doi:10.3390/min7100182)采用液相氢还原的技术，以氯化钯为催化剂，将富钒液在反应温度250℃、氢分压4mpa的条件下反应2h，制得了三氧化二钒产品。尽管该研究降低了焙烧温度，消除了氨氮污染，但采用的催化剂为氯化钯，价格高昂(＞1500￥/g)且难以回收。同时，富钒液为经“含钒浸出液n235萃取-反萃”后得到，虽然减少了沉钒、煅烧等流程，但工艺依然较为冗长。
3、公开号为cn114132962a的中国专利中，采用镍粉作催化剂可以达到较好的催化效果，经液相氢还原沉钒、磁选后，最终三氧化二钒的产品纯度约为99.2％。但是，该专利中采用的原料为五氧化二钒粉末、正钒酸钠粉末、偏钒酸钠粉末或焦
4、综上可知，目前的液相氢还原技术仍然存在流程长、产物纯度低等问题，亟需提供一种流程短、成本低、产物纯度高的三氧化二钒的制备方法。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种利用含钒浸出液短流程制备三氧化二钒的方法。本专利技术直接从含钒浸出液中提取三氧化二钒，提取流程短，并且所用催化剂成本低，产物纯度高。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、一种利用含钒浸出液短流程制备三氧化二钒的方法，包括以下步骤：
4、(1)采用氧化剂将含钒浸出液中的四价钒氧化为五价钒，之后将ph值调节至4～6，得到入料液；所述入料液的钒浓度＞5g/l；
5、(2)将所述入料液和镍粉混合，在氢气条件下进行第一还原反应，得到初级料浆；
6、(3)将所述初级料浆和硫酸镍混合，在氢气条件下进行第二还原反应，得到三氧化二钒料浆；
7、(4)将所述三氧化二钒料浆进行湿式磁选，得到磁选精矿料浆和磁选尾矿料浆；将所述磁选尾矿料浆依次进行固液分离和干燥，得到三氧化二钒。
8、优选的，所述含钒浸出液为钒页岩浸出液、含钒钢渣浸出液、废钒催化剂浸出液、钒钛磁铁矿浸出液和黏土钒矿浸出液中的一种或多种；
9、所述含钒浸出液的ph值为-0.5～3；所述含钒浸出液的钒浓度≥6.0g/l，磷浓度≤1.0g/l，铁浓度≤1.8g/l，硅浓度≤1.0g/l。
10、优选的，所述氧化剂为氯酸钠、氯酸钾、高氯酸、氯酸、次氯酸、双氧水、高氯酸钠、高氯酸钾、次氯酸钠和次氯酸钾中的一种或多种。
11、优选的，所述第一还原反应在高压釜中进行；所述高压釜的填充率为40％～60％；所述镍粉的用量为1～3g/l；所述第一还原反应的温度为250～300℃，反应时间为0.5～2h，氢气分压为3～6mpa，所述第一还原反应在搅拌条件下进行，所述搅拌的转速为300～600r/min。
12、优选的，所述镍粉中镍单质的含量≥99.5wt％，所述镍粉的粒度小于0.037mm。
13、优选的，所述第二还原反应在高压釜中进行，所述高压釜的填充率为40％～60％；所述硫酸镍的用量为15～25g/l；所述第二还原反应的温度为250～300℃，时间为1.5～3h，氢气分压为3～6mpa，所述第一还原反应在搅拌条件下进行，所述搅拌的转速为300～600r/min。
14、优选的，所述硫酸镍为无水硫酸镍和六水硫酸镍中的一种或两种；所述硫酸镍的纯度≥99wt％。
15、优选的，所述湿式磁选为湿式高梯度磁选；所述湿式磁选的磁场强度为2～10koe，磁介质丝的直径为1.5～3mm。
16、优选的，得到磁选精矿料浆后，还包括将所述磁选精矿料浆固液分离，将所得固体干燥后返回步骤(2)中。
17、优选的，所述磁选尾矿料浆固液分离后所得碱液浓缩后返回步骤(1)中循环使用。
18、本专利技术提供了一种利用含钒浸出液短流程制备三氧化二钒的方法，包括以下步骤：(1)采用氧化剂将含钒浸出液中的四价钒氧化为五价钒，之后将ph值调节至4～6，得到入料液；所述入料液的钒浓度＞5g/l；(2)将所述入料液和镍粉混合，在氢气条件下进行第一还原反应，得到初级料浆；(3)将所述初级料浆和硫酸镍混合，在氢气条件下进行第二还原反应，得到三氧化二钒料浆；(4)将所述三氧化二钒料浆进行湿式磁选，得到磁选精矿料浆和磁选尾矿料浆；将所述磁选尾矿料浆依次进行固液分离和干燥，得到三氧化二钒。本专利技术以含钒浸出液为原料进行液相氢还原沉钒，彻底省去了“含钒浸出液萃取、反萃、铵盐沉钒、过滤、煅烧”等复杂流程，极大的简化了三氧化二钒的制备流程。
19、本专利技术采用镍粉作第一还原反应的催化剂、硫酸镍作第二还原反应的催化剂进行液相氢还原沉钒，与氯化钯价格相比，每吨三氧化二钒产品可节约9000余元；和单独采用镍粉为催化剂的价格相比，每吨三氧化二钒产品可节约1000余元。因此，本专利技术采用镍粉和硫酸镍为催化剂进行分次催化的方法有效降低了三氧化二钒的制备成本。
20、另外，步骤(2)中的初级料浆的沉钒率就已超过99.5％，这可以有效防止大部分催化剂表面被沉钒产物包裹，添加的二次催化剂(即硫酸镍)的作用是对氢气进行活化，活化后的氢气再对沉钒产物进行还原以制备三氧化二钒。因此，在后续的磁选过程中，由于沉钒产物没有包裹在催化剂周围，较低的磁场强度就能得到较好的钒、镍分离效果，最终得到的三氧化二钒产品纯度≥99.5％。
21、综上，本专利技术提供的方法具有短流程、低成本和产物纯度高的优点。
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1.一种利用含钒浸出液短流程制备三氧化二钒的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含钒浸出液为钒页岩浸出液、含钒钢渣浸出液、废钒催化剂浸出液、钒钛磁铁矿浸出液和黏土钒矿浸出液中的一种或多种；
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化剂为氯酸钠、氯酸钾、高氯酸、氯酸、次氯酸、双氧水、高氯酸钠、高氯酸钾、次氯酸钠和次氯酸钾中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一还原反应在高压釜中进行；所述高压釜的填充率为40％～60％；所述镍粉的用量为1～3g/L；所述第一还原反应的温度为250～300℃，反应时间为0.5～2h，氢气分压为3～6MPa，所述第一还原反应在搅拌条件下进行，所述搅拌的转速为300～600r/min。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述镍粉中镍单质的含量≥99.5wt％，所述镍粉的粒度小于0.037mm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二还原反应在高压釜中进行，所述高压釜的填充率为40％～60％；所述
7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述硫酸镍为无水硫酸镍和六水硫酸镍中的一种或两种；所述硫酸镍的纯度≥99wt％。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述湿式磁选为湿式高梯度磁选；所述湿式磁选的磁场强度为2～10kOe，磁介质丝直径为1.5～3mm。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，得到磁选精矿料浆后，还包括将所述磁选精矿料浆固液分离，将所得固体干燥后返回步骤(2)中。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁选尾矿料浆固液分离后所得碱液浓缩后返回步骤(1)中循环使用。
...【技术特征摘要】
1.一种利用含钒浸出液短流程制备三氧化二钒的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含钒浸出液为钒页岩浸出液、含钒钢渣浸出液、废钒催化剂浸出液、钒钛磁铁矿浸出液和黏土钒矿浸出液中的一种或多种；
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化剂为氯酸钠、氯酸钾、高氯酸、氯酸、次氯酸、双氧水、高氯酸钠、高氯酸钾、次氯酸钠和次氯酸钾中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一还原反应在高压釜中进行；所述高压釜的填充率为40％～60％；所述镍粉的用量为1～3g/l；所述第一还原反应的温度为250～300℃，反应时间为0.5～2h，氢气分压为3～6mpa，所述第一还原反应在搅拌条件下进行，所述搅拌的转速为300～600r/min。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述镍粉中镍单质的含量≥99.5wt％，所述镍粉的粒度小于0.037mm。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：胡艺博，李会娟，刘建东，雷治武，郭志敏，
申请(专利权)人：南华大学，
类型：发明
国别省市：
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