本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，具體涉及一種從釩渣浸出液中選擇性沉鉻并同步除硅的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著新能源儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展，釩液流電池的使用量越來(lái)越多，釩液流電池中的核心部分是電解液，為保證電解液的穩(wěn)定性并提高其電化學(xué)性能，制備釩電池電解液通常需要使用高純度五氧化二釩(純度大于99.5％)，并對(duì)硅、鉻等雜質(zhì)要求十分嚴(yán)格。目前主要以釩鈦磁鐵礦經(jīng)“高爐-轉(zhuǎn)爐”冶煉得到的釩渣為原料，再經(jīng)“焙燒-浸出-凈化-沉釩”工藝制備五氧化二釩。由于經(jīng)轉(zhuǎn)爐吹煉得到的釩渣中鐵、硅、鉻和磷等雜質(zhì)含量較高，在現(xiàn)行工藝條件下硅、鉻和磷會(huì)較多進(jìn)入溶液。為提高五氧化二釩產(chǎn)品品質(zhì)并提高沉釩率，工廠通常采用鈣鹽沉淀法從浸出液中除去磷及硅，該方法可高效除去溶液中的磷，但是硅的去除率不高，致使產(chǎn)品五氧化二釩中硅含量較高。此外，工廠現(xiàn)行的酸性銨鹽沉釩過(guò)程，釩以多釩酸銨沉淀，而由于鉻酸銨和鉻酸鈉溶解度較高使得鉻絕大部分留在沉釩母液中。但如果溶液中鉻含量較高，會(huì)使產(chǎn)品五氧化二釩中夾雜部分鉻。對(duì)于鉻、硅含量較高的五氧化二釩，通常需通過(guò)酸(堿)溶和深度除硅、鉻才能制備得到釩電池電解液用高純五氧化二釩產(chǎn)品，制備工藝流程長(zhǎng)、釩損失率大、成本高。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，從含釩溶液中分離鉻和硅的主要方法有化學(xué)沉淀法、溶劑萃取法、離子交換法等。中國(guó)專利cn102925686a公開了一種從含釩、鉻的溶液中選擇性分離和提取釩與鉻的方法：通過(guò)加入亞硫酸鈉使v(ⅴ)和cr(ⅵ)還原為v(ⅳ)與cr(ⅲ)，之后經(jīng)離子交換選擇性吸附含釩陰離子而實(shí)現(xiàn)釩鉻分離。該方法使溶液中釩和鉻同時(shí)還原，還原過(guò)程沒(méi)有選擇性，處理流程長(zhǎng)、廢水產(chǎn)量大、經(jīng)濟(jì)效益差，不適合從釩濃度很高(50～60g/l)的釩渣浸出液中分離鉻；中國(guó)專利cn116334414a公開的一種從釩鉻溶液中選擇性分離釩和鉻的方法，利用多級(jí)陰離子交換樹脂吸附實(shí)現(xiàn)鉻的選擇性分離，除鉻后的溶液通過(guò)釩萃取和反萃取結(jié)晶分離釩，該流程采用離子交換和溶劑萃取相結(jié)合的方法，盡管具有較好的釩鉻分離效果，但工藝流程長(zhǎng)、工序復(fù)雜且生產(chǎn)成本較高；在含釩溶液中加入鋁鹽，通常可實(shí)現(xiàn)硅的深度去除，但是鋁鹽水解除硅的同時(shí)會(huì)造成釩的夾帶損失，影響釩的回收率。

3、因此，如何經(jīng)濟(jì)、高效地從高濃度含釩溶液中選擇性及深度除鉻和硅，一直是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決背景技術(shù)中提到的問(wèn)題，本發(fā)明首先提供一種從釩渣浸出液中選擇性沉鉻并同步除硅的方法，實(shí)現(xiàn)含釩溶液中鉻的高選擇性沉淀和硅的同步吸附去除，縮短高純釩制備工藝流程、降低生產(chǎn)成本。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下：

3、一種從釩渣浸出液中選擇性沉鉻并同步除硅的方法，其關(guān)鍵在于包括以下步驟：

4、s1：獲取釩渣浸出液，加入沉淀劑除去所述釩渣浸出液中的磷并降低溶液中的硅含量，通過(guò)第一固液分離得到一次凈化液；

5、s2：調(diào)節(jié)所述一次凈化液的ph值和溫度，加入還原劑進(jìn)行還原反應(yīng)，選擇性沉鉻并同步吸附除硅，通過(guò)第二固液分離得到鉻沉淀渣和二次凈化液；

6、s3、將所述鉻沉淀渣和洗滌液混合，通過(guò)第一超聲洗滌除去吸附的釩、硅和其它雜質(zhì)，通過(guò)第三固液分離和第一高溫煅燒得到三氧化二鉻產(chǎn)品；

7、s4、在所述二次凈化液中添加氧化劑除去過(guò)量的還原劑，再依次經(jīng)酸性銨鹽沉釩、第二超聲洗滌和第二高溫煅燒得到五氧化二釩產(chǎn)品。

8、可選地，所述釩渣浸出液中釩濃度范圍為5g/l～60g/l，鉻濃度范圍為0.5g/l～10g/l。

9、可選地，在步驟s1中加入沉淀劑之前，先調(diào)節(jié)所述釩渣浸出液的ph值范圍為5～10，溫度范圍為25～95℃。

10、可選地，在步驟s2中調(diào)節(jié)所述一次凈化液的ph值范圍為10～14，溫度范圍為60～180℃。

11、可選地，所述沉淀劑為氯化鈣、氯化鋁、氯化鎂、硫酸鋁、硫酸鎂中的一種或多種組合。

12、可選地，所述還原劑為硫化鈉、硫化鉀、硫化銨、硫化鈣、硫氫化鈉中的一種或多種組合，在步驟s2中加入還原劑后攪拌反應(yīng)10～120min實(shí)現(xiàn)所述一次凈化液中鉻的靶向還原和硅的同步吸附去除。

13、可選地，所述洗滌液為含氫氧化鈉或碳酸鈉0～0.5mol/l的水溶液，在步驟s3中將所述鉻沉淀渣與所述洗滌液按0.5～5:1混合，并調(diào)整混合液溫度為25～90℃，在超聲發(fā)生器內(nèi)開啟超聲和攪拌，洗滌5～60min；步驟s3中的高溫煅燒溫度為600～1200℃，時(shí)間為30～180min。

14、可選地，所述氧化劑為過(guò)氧化氫、次氯酸鈉、氯氣、氯酸鉀、氯酸鈉、高氯酸中的一種或多種組合，在步驟s4中加入氧化劑，在25～90℃下攪拌反應(yīng)1～4h，實(shí)現(xiàn)殘留的硫離子氧化。

15、可選地，步驟s4中所述酸性銨鹽沉釩是指先調(diào)節(jié)二次凈化液ph至5～6、調(diào)節(jié)溶液溫度為90～100℃后，添加氯化銨、硫酸銨、硝酸銨或氨水的一種或多種組合，控制銨釩比為0.5～2:1，再將溶液ph值調(diào)至2～3，攪拌反應(yīng)10～90min，得到釩酸銨沉淀；步驟s4中的超聲洗滌是將所述釩酸銨與水按0.5～5:1混合，并調(diào)整混合液溫度為25～90℃，超聲攪拌洗滌5～60min，除去釩酸銨中夾雜的可溶性雜質(zhì)；步驟s4中所述的高溫煅燒是將洗滌后的釩酸銨在300～800℃下煅燒30～180min，使釩酸銨分解得到五氧化二釩。

16、基于上述方法，本發(fā)明還提供一種從釩渣浸出液中選擇性沉鉻并同步除硅的系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)前文所述的方法，其關(guān)鍵在于：包括沉淀池、還原池、第一超聲洗滌設(shè)備、第一高溫煅燒設(shè)備、沉釩池、第二超聲洗滌設(shè)備和第二高溫煅燒設(shè)備；

17、所述沉淀池用于添加沉淀劑，并通過(guò)第一固液分離得到一次凈化液；

18、所述還原池用于還原劑進(jìn)行選擇性還原反應(yīng)，并通過(guò)第二固液分離得到鉻沉淀渣和二次凈化液；

19、所述第一超聲洗滌設(shè)備用于將所述鉻沉淀渣和洗滌液混合，并通過(guò)第一超聲洗滌除去吸附的釩、硅和其它雜質(zhì)；

20、所述第一高溫煅燒設(shè)備用于實(shí)現(xiàn)第一高溫煅燒并得到三氧化二鉻產(chǎn)品；

21、所述沉釩池用于添加氧化劑并進(jìn)行酸性銨鹽沉釩；

22、所述第二超聲洗滌設(shè)備用于除去釩酸銨中夾雜的可溶性雜質(zhì)；

23、所述第二高溫煅燒設(shè)備用于實(shí)現(xiàn)第二高溫煅燒并得到五氧化二釩。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種從釩渣浸出液中選擇性沉鉻并同步除硅的方法及系統(tǒng)，具有以下有益效果：

25、(1)本發(fā)明根據(jù)釩和鉻的氧化還原電位差異，通過(guò)選取適宜的還原劑，使釩渣浸出液中的鉻選擇性還原和靶向沉淀，沉淀分離鉻過(guò)程的釩損失率小、鉻沉淀率高，可實(shí)現(xiàn)釩渣浸出液中釩和鉻的高效分離；

26、(2)相對(duì)于傳統(tǒng)先沉釩后沉鉻的釩提取冶金工藝，本發(fā)明通過(guò)鉻的高選擇性還原和沉淀，實(shí)現(xiàn)釩鉻高效分離的基礎(chǔ)上，能同時(shí)獲得五氧化二釩和三氧化二鉻產(chǎn)品，且可避免傳統(tǒng)工藝釩鉻還原渣的形成，縮短后續(xù)處理工藝、降低生產(chǎn)成本，適合大規(guī)模生產(chǎn)使用，具備良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益；

27、(3)本發(fā)明在選擇性沉淀鉻的同時(shí)可實(shí)現(xiàn)硅的同步吸附去除，后續(xù)高純釩制備過(guò)程無(wú)需再單獨(dú)設(shè)置除鉻和除硅工序，可縮短高純釩制備的工藝流程、降低過(guò)程釩損失率、提高產(chǎn)品五氧化二釩質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

28、說(shuō)明書附圖

29、圖1為本發(fā)明的工藝流程圖；

30、圖2為本發(fā)明一實(shí)施例制得五氧化二釩產(chǎn)品的xrd和sem圖；

31、圖3為本發(fā)明一實(shí)施例制得三氧化二鉻產(chǎn)品的xrd和sem圖；

32、圖4為本發(fā)明對(duì)比例制得五氧化二釩產(chǎn)品的xrd和sem圖；