從正釩酸鈉和/或正釩酸鉀中回收鈉和/或鉀分離釩的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種從正釩酸鈉和/或正釩酸鉀中回收鈉和/或鉀分離釩的方法，所述方法為：將正釩酸鈉溶液和/或正釩酸鉀溶液與CO2在溫度為50?150℃，壓力為1.0?3.0MPa下反應，之后固液分離，得到碳酸鹽和/或碳酸氫鹽以及含釩溶液，所述碳酸鹽和碳酸氫鹽中的陽離子為鈉離子和/或鉀離子。所述方法釩的回收率高(釩的回收率大于98％)，工藝流程短、易于操作、簡單且安全性好；在分離過程中，正釩酸鈉和/或正釩酸鉀中的鈉和/或鉀轉(zhuǎn)變成晶體或堿溶液，得到回收利用。
【專利說明】
從正釩酸鈉和/或正釩酸鉀中回收鈉和/或鉀分離釩的方法
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于釩化工冶金技術領域，涉及一種從正釩酸鈉和/或正釩酸鉀中回收鈉和/或鉀分離釩的方法，尤其涉及一種利用正釩酸鈉溶液和/或正釩酸鉀溶液與CO2的反應回收釩酸鹽中鈉和/或鉀分離釩的方法。
【背景技術】
[0002]鑒于鈉系亞熔鹽鉻鹽清潔工藝的成功的應用，中國科學院過程工程研究所成功的開發(fā)了 NaOH作為反應介質(zhì)的釩渣清潔新工藝。對于中間產(chǎn)物釩酸鈉的高值轉(zhuǎn)化成為一個重點研究方向。亞熔鹽法提釩浸出液中釩主要以正釩酸根的形式存在，結晶出的中間產(chǎn)物是正釩酸鈉晶體;而傳統(tǒng)釩渣浸出液釩的主要存在方式為多釩酸根，根據(jù)使用的沉淀劑不同，分為鈣鹽沉淀、鐵鹽沉淀、水解沉淀以及銨鹽沉淀。鈉化提釩工藝的主要流程是在釩溶液中加硫酸銨/氯化銨，生成多釩酸銨，然后高溫煅燒成五氧化二釩。銨沉過程會產(chǎn)生大量的高鹽度、含氨氮廢水，單位釩產(chǎn)品(以五氧化二釩計)廢水產(chǎn)生量為約40噸，嚴重污染環(huán)境;噸釩鉻廢水治理成本在3000元左右，治理代價大。
[0003]CN101157478A公開了一種多釩酸銨的制備方法，以傳統(tǒng)的鈉化焙燒-水浸工藝生產(chǎn)的含多釩酸鈉溶液為原料，先使釩與加入的氯化鈣或硝酸鈣生成釩酸鈣，然后用碳酸氫銨轉(zhuǎn)溶，釩進入溶液，鈣生成更難溶的碳酸鈣，分離后的釩液用硫酸調(diào)節(jié)PH，沉淀得到多釩酸銨。該工藝與傳統(tǒng)工藝相比，沉釩廢水中氨含量降低，但還是存在氨氮廢水的排放問題。
[0004]CN101723455A公開了用多釩酸鈉制備偏釩酸鈉，先將鈉化提釩浸出液調(diào)節(jié)pH值，然后加熱沸騰生成多釩酸鈉固體，用氫氧化鈉溶解多釩酸鈉來制取偏釩酸鈉。該方法的缺點是沉釩過程控制難度大并且釩收率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種從正釩酸鈉和/或正釩酸鉀中回收鈉和/或鉀分離釩的方法，所述方法釩以及鈉和/或鉀的回收率高，工藝流程短，易于操作，簡單且安全性好。
[0006]為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
[0007]—種從正釩酸鈉和/或正釩酸鉀中回收鈉和/或鉀分離釩的方法，所述方法為:將正隹凡酸鈉溶液和/或正銀酸鉀溶液與⑶2在溫度為50-150°C，壓力為1.0-3.0MPa下反應，之后固液分離，得到碳酸鹽和/或碳酸氫鹽以及含釩溶液，所述碳酸鹽和碳酸氫鹽中的陽離子為鈉離子和/或鉀離子。
[0008]本發(fā)明采用正釩酸鈉溶液和/或正釩酸鉀溶液與CO2的反應回收鈉和/或鉀，同時將釩分離出來，得到的碳酸鹽和/或碳酸氫鹽可用作釩渣提釩焙燒的添加劑進行資源化利用，得到的含釩溶液中釩經(jīng)本領域常規(guī)處理后能夠得到含釩紅餅。
[0009]所述方法工藝簡單，流程短，操作簡便，釩的回收率可達98%以上。
[0010]所述固液分離為本領域常用的操作，所述固液分離能夠達到將反應產(chǎn)物中的固體和液體分離的目的即可，典型但非限制性的固液分離方式如過濾或離心分離等。
[0011]所述釩酸鹽溶液為提釩浸出液。所述方法尤其適用于釩渣提釩工藝中處理釩渣浸出液，能夠?qū)⑩C高效回收。
[0012]所述正釩酸鈉溶液中釩的濃度為20-50g/L，如22g/L、25g/L、28g/L、30g/L、32g/L、35g/L、38g/L、40g/L、42g/L、45g/L 或 48g/L 等，優(yōu)選為 22.71-45.568/1;鈉的濃度為27-688/1^，如3(^/1、328/1、358/1、388/1、4(^/1、458/1、5(^/1、558/1、6(^/1或658/1等，優(yōu)選為30.73-61.64g/Lo
[0013]所述正釩酸鉀溶液中，釩的濃度為20-50g/L，如22g/L、25g/L、28g/L、30g/L、32g/L、35g/L、38g/L、40g/L、42g/L、45g/L 或 48g//L 等，優(yōu)選為 22.71-45.56g/L，鉀的濃度為45-ll5g/L，如50g/L、55g/L、60g/L、70g/L、80g/L、90g/L、100g/L、105g/L或110g/L等。
[0014]所述反應的溫度為50-150°Cjn55°C、58°C、60°C、65°C、70°C、75°C、82°C、83、85。(:、90。(:、95。(:、100。(:、105。(:、110。(:、115。(:、120。(:、125。(:、130。(:、135。(:、140。(:或145。(:等，優(yōu)選為90-120 °C。
[0015]所述反應的壓力為I.0-3.0MPa，如 I.2MPa、I.5MPa、I.8MPa、2.0MPa、2.2MPa、2.5MPa 或 2.8MPa 等，優(yōu)選為 1.2-2.5MPa。
[0016]所述正釩酸鈉溶液和/或正釩酸鉀溶液與CO2的必須在此條件下才能反應生成碳酸鹽和/或碳酸氫鹽以及含釩溶液。
[0017]所述反應的時間為0.5-611，如111、1.511、211、2.511、311、3.511、411、4.511、511或5.511等，優(yōu)選為l_6h。
[0018]所述方法還包括:將含釩溶液在加熱條件下調(diào)節(jié)pH值，得到含釩紅餅。所述含釩紅餅的形成原因是:隨著溶液酸度的增加，釩酸根以釩酸的形式析出，形成含釩紅餅。所述含釩紅餅進一步焙燒會得到五氧化二釩。利用含釩溶液制備含釩紅餅為本領域技術人員公知的技術。本領域技術人員可輕易了解所述加熱的溫度和具體的PH值。
[0019]所述方法還包括:將所述碳酸鈉和/或碳酸氫鈉晶體與氫氧化鈣溶液反應，得到氫氧化鈉溶液和/或氫氧化鉀溶液。氫氧化鈉溶液和/或氫氧化鉀溶液可用于銀渣提銀工藝的堿介質(zhì)，回收利用了正釩酸鈉和/或正釩酸鉀中的鈉和/或鉀。
[0020]作為優(yōu)選的技術方案，所述方法包括如下步驟:
[0021 ] (I)向正釩酸鈉溶液和/或正釩酸鉀溶液中通入⑶2，在溫度為50_150°C，壓力為1.0-3.0MPa條件下反應0.5_6h，得到反應產(chǎn)物，其中，正釩酸鈉溶液中釩的濃度為20_50g/L，鈉的濃度為27-68g/L，正釩酸鉀溶液中釩的濃度為20-50g/L，鉀的濃度為45-115g/L;
[0022](2)將反應產(chǎn)物進行固液分離得到碳酸鹽和/或碳酸氫鹽晶體和含釩溶液，所述碳酸鹽和碳酸氫鹽中的陽離子為鈉離子和/或鉀離子；
[0023](3)將碳酸鈉和/或碳酸氫鈉晶體與氫氧化鈣溶液反應，得到氫氧化鈉溶液和/或氫氧化鉀溶液;將含釩溶液在加熱條件下調(diào)節(jié)PH值得到含釩紅餅。
[0024]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0025]本發(fā)明提供的從正釩酸鈉和/或正釩酸鉀中回收鈉和/或鉀分離釩的方法，釩的回收率高(釩的回收率大于98%)，工藝流程短、易于操作、簡單且安全性好;另外，在分離過程中，正釩酸鹽中的金屬陽離子能夠轉(zhuǎn)變成碳酸鹽和/或碳酸氫鹽晶體或強堿溶液，進而應用于釩渣提釩焙燒的添加劑，得到回收利用，能夠降低含釩原料提釩的成本。
【具體實施方式】
[0026]下面通過【具體實施方式】來進一步說明本發(fā)明的技術方案。
[0027]實施例1:
[0028]一種從正礬酸鈉溶液回收鈉分離釩的方法，所述方法包括如下步驟:
[0029](I)配料:將正釩酸鈉與水混合，攪拌均勻，配成釩濃度為28.56g/L、鈉的濃度為38.13g/L的正釩酸鈉溶液；
[0030](2)反應:在正釩酸鈉溶液中通入⑶2，在溫度為90 °C，壓力為I.2MPa下反應3h，得到反應產(chǎn)物；
[0031 ] (3)過濾:將反應產(chǎn)物過濾，得到碳酸鈉和/或碳酸氫鈉晶體和含釩溶液；
[0032](4)苛化:將碳酸鈉/碳酸氫鈉晶體與氫氧化鈣溶液反應，反應結束后，過濾得到碳酸鈣和氫氧化鈉溶液，回收利用了正釩酸鈉中的鈉；
[0033](5)沉釩:含釩溶液在加熱條件下進行pH調(diào)節(jié)，反應結束后，過濾得到含釩紅餅和提釩后溶液，提釩后溶液中含V = 0.34g/L，Na = 7.40g/L。
[0034]步驟(4)和步驟(5)無先后順序。
[0035]經(jīng)檢測、計算，本實施例中釩轉(zhuǎn)化率為99.04%；鈉的回收率為84.47 %。
[0036]實施例2:
[0037]一種從正礬酸鈉溶液中回收鈉分離釩的方法，所述方法包括如下步驟:
[0038](I)配料:將正釩酸鈉與水混合，攪拌均勻，配成釩濃度為45.56g/L、鈉的濃度為61.64g/L的正釩酸鈉溶液；
[0039](2)反應:在正釩酸鈉溶液中通入CO2，在溫度為120°C，壓力為2.5MPa下反應I.5h，得到反應產(chǎn)物；
[0040](3)過濾:將反應產(chǎn)物過濾，得到碳酸鈉和/或碳酸氫鈉晶體和含釩溶液，回收利用了正釩酸鈉中的鈉；
[0041 ] (4)沉釩:含釩溶液在加熱條件下調(diào)節(jié)pH值，之后，過濾，得到含釩紅餅和提釩后溶液，提銀后溶液中含V = 0.41 g/L，Na = 11.53g/L。
[0042]經(jīng)檢測、計算，本實施例中釩轉(zhuǎn)化率為99.3%;鈉的回收率為85.97 %。
[0043]實施例3:
[0044]—種從正礬酸鈉溶液中回收鈉分離釩的方法，所述方法包括如下步驟:
[0045](I)配料:將正釩酸鈉與水混合，攪拌均勻，配成釩濃度為35.08g/L，鈉的濃度為47.46g/L的正釩酸鈉溶液；
[0046](2)反應:在正釩酸鈉溶液中通入⑶2，在溫度為110°C，壓力為2.0MPa下進行反應Ih，得到反應產(chǎn)物；
[0047](3)過濾:將反應產(chǎn)物過濾，得到碳酸鈉和/或碳酸氫鈉晶體和含釩溶液，回收利用了正釩酸鈉中的鈉；
[0048](4)沉釩:含釩溶液在加熱條件下進行pH調(diào)節(jié)，反應結束后，過濾得到含釩紅餅產(chǎn)品和提釩后溶液，提釩后溶液中含V = 0.53g/L，Na = 9.11g/L。
[0049]經(jīng)檢測、計算，本實施例中釩轉(zhuǎn)化率為98.8%;鈉的回收率為85.03%。
[0050]實施例4:[0051 ] 一種從正礬酸鈉溶液中回收鈉分離釩的方法，所述方法包括如下步驟:
[0052](I)配料:將正釩酸鈉與水混合，攪拌均勻，配成釩濃度為22.7lg/L，鈉的濃度為30.73g/L的正釩酸鈉溶液；
[0053](2)反應:在正釩酸鈉溶液中通入CO2，在溫度為105°C，壓力為I.5MPa下反應6h，得到反應產(chǎn)物；
[0054](3)過濾:將反應產(chǎn)物過濾，得到碳酸鈉和/或碳酸氫鈉晶體和含釩溶液；
[0055](4)苛化:將碳酸鈉/碳酸氫鈉晶體與氫氧化鈣溶液反應，反應結束后，過濾，得到碳酸鈣和氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液返回用于釩渣提釩工藝的堿介質(zhì)，回收利用了正釩酸鈉中的鈉；
[0056](5)沉釩:含釩溶液在加熱條件下進行pH調(diào)節(jié)，反應結束后，過濾，得到含釩紅餅和提釩后溶液，提釩后溶液中含V = 0.48g/L，Na = 5.50g/L。
[0057]步驟(4)和步驟(5)無先后順序。
[0058]經(jīng)檢測、計算，本實施例中釩轉(zhuǎn)化率98.56% ;鈉的回收率為87.82%。
[0059]實施例5
[0060]一種從正礬酸鈉溶液中回收鈉分離釩的方法，所述方法包括如下步驟:
[0061 ] (I)配料:將正釩酸鈉與水混合，攪拌均勻，配成釩濃度為20g/L，鈉的濃度為27g/L的正釩酸鈉溶液；
[0062](2)反應:在正釩酸鈉溶液中通入⑶2，在溫度為50°C，壓力為3.0MPa下反應5.5h，得到反應產(chǎn)物；
[0063](3)過濾:將反應產(chǎn)物過濾，得到碳酸鈉和/或碳酸氫鈉晶體和含釩溶液；
[0064](4)苛化:將碳酸鈉/碳酸氫鈉晶體與氫氧化鈣溶液反應，反應結束后，過濾，得到碳酸鈣和氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液返回用于釩渣提釩工藝的堿介質(zhì)，回收利用了正釩酸鈉中的鈉；
[0065](5)沉釩:含釩溶液在加熱條件下進行pH調(diào)節(jié)，反應結束后，過濾，得到含釩紅餅和提釩后溶液，提釩后溶液中含V = 0.50g/L，Na = 4.97g/L。
[0066]步驟(4)和步驟(5)無先后順序。
[0067]經(jīng)檢測、計算，本實施例中釩轉(zhuǎn)化率為98.1% ;鈉的回收率為82.6 %。
[0068]實施例6
[0069]一種從正礬酸鈉溶液中回收鈉分離釩的方法，所述方法包括如下步驟:
[0070](I)配料:將正釩酸鈉與水混合，攪拌均勻，配成釩濃度為50g/L，鈉的濃度為68g/L的正釩酸鈉溶液；
[0071 ] (2)反應:在正釩酸鈉溶液中通入CO2，在溫度為150°C，壓力為I.0MPa下反應0.5h，得到反應產(chǎn)物；
[0072](3)過濾:將反應產(chǎn)物過濾，得到碳酸鈉和/或碳酸氫鈉晶體和含釩溶液，回收利用了正釩酸鈉中的鈉；
[0073](4)沉釩:含釩溶液在加熱條件下進行pH調(diào)節(jié)，反應結束后，過濾得到含釩紅餅產(chǎn)品和提釩后溶液，提釩后溶液中含V = 0.6g/L，Na = 12.78g/L。
[0074]經(jīng)檢測、計算，本實施例中釩轉(zhuǎn)化率為98.8%;鈉的回收率為83.2%。
[0075]實施例7
[0076]一種從正礬酸鉀溶液中回收鉀分離釩的方法，所述方法包括如下步驟:
[0077](I)配料:將正釩酸鉀與水混合，攪拌均勻，配成釩濃度為25g/L，鉀的濃度為45g/L的正釩酸鉀溶液；
[0078](2)反應:在正釩酸鉀溶液中通入⑶2，在溫度為105 °C，壓力為2.5MPa下進行反應3h，得到反應產(chǎn)物；
[0079](3)過濾:將反應產(chǎn)物過濾，得到碳酸鉀和/或碳酸氫鉀晶體和含釩溶液，回收利用了正釩酸鉀中的鉀；
[0080](4)沉釩:含釩溶液在加熱條件下進行pH調(diào)節(jié)，反應結束后，過濾得到含釩紅餅產(chǎn)品和提釩后溶液，提釩后溶液中含V = 0.55g/L，K = 8.73g/L。
[0081 ]經(jīng)檢測、計算，本實施例中釩轉(zhuǎn)化率為98.3% ;鉀的回收率為82.6%。
[0082]實施例8
[0083]一種從正礬酸鉀溶液中回收鉀分離釩的方法，所述方法包括如下步驟:
[0084](I)配料:將正礬酸鉀與水混合，攪拌均勻，配成釩濃度為50g/L，鉀的濃度為115g/L的正礬酸鉀溶液；
[0085](2)反應:在正礬酸鉀溶液中通入⑶2，在溫度為85°C，壓力為I.8MPa下反應2.5h，得到反應產(chǎn)物；
[0086](3)過濾:將反應產(chǎn)物過濾，得到碳酸鉀和/或碳酸氫鉀晶體和含釩溶液；
[0087](4)苛化:將碳酸鉀/碳酸氫鉀晶體與氫氧化鈣溶液反應，反應結束后，過濾得到碳酸I丐和氫氧化鉀溶液，回收利用了正f凡酸鉀中的鉀；
[0088](5)沉釩:含釩溶液在加熱條件下進行pH調(diào)節(jié)，反應結束后，過濾得到含釩紅餅產(chǎn)品和提釩后溶液，提釩后溶液中含V = 0.625g/L，K = 21.26g/L。
[0089]步驟(4)和步驟(5)無先后順序。
[0090]經(jīng)檢測、計算，本實施例中釩轉(zhuǎn)化率為98.55%;鈉的回收率為81.91 %。
[0091 ] 實施例9
[0092]一種從正礬酸鉀溶液中回收鉀分離釩的方法，所述方法包括如下步驟:
[0093](I)配料:將正礬酸鉀與水混合，攪拌均勻，配成釩濃度為20g/L，鉀濃度為45g/L的正鞏酸鉀溶液；
[0094](2)反應:在正礬酸鉀溶液中通入⑶2，在溫度為85°C，壓力為I.8MPa下反應4h，得到反應產(chǎn)物；
[0095](3)過濾:將反應產(chǎn)物過濾，得到碳酸鉀和/或碳酸氫鉀晶體和含釩溶液；
[0096](4)沉釩:含釩溶液在加熱條件下進行pH調(diào)節(jié)，反應結束后，過濾得到含釩紅餅產(chǎn)品和提釩后溶液，提釩后溶液中含V = 0.44g/L，K = 8.31 g/L。
[0097]經(jīng)檢測、計算，本實施例中釩轉(zhuǎn)化率為98.2%；鉀的回收率為81.53%。
[0098]對比例I
[0099]一種鈉化提釩工藝回收鈉鹽清潔生產(chǎn)釩產(chǎn)品的方法，所述方法除反應溫度為55°C，反應壓力為3.2MPa外，其余與實施例1相同。
[0100]經(jīng)檢測、計算，本實施例中釩綜合收率為77.08%;鈉的回收率為62.39%。
[0101]對比例2
[0102]—種鈉化提釩工藝回收鈉鹽清潔生產(chǎn)釩產(chǎn)品的方法，所述方法除反應溫度為155°C，反應壓力為0.8MPa外，其余與實施例1相同。
[0103]經(jīng)檢測、計算，本實施例中釩綜合收率為75.69%;鈉的回收率為61.75%。
[0104]
【申請人】聲明，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，所屬技術領域的技術人員應該明了，任何屬于本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種從正釩酸鈉和/或正釩酸鉀中回收鈉和/或鉀分離釩的方法，其特征在于，所述方法為:將正f凡酸鈉溶液和/或正f凡酸鉀溶液與CO2在溫度為50-150°C，壓力為1.0-3.0MPa下反應，之后固液分離，得到碳酸鹽和/或碳酸氫鹽以及含釩溶液，所述碳酸鹽和碳酸氫鹽中的陽離子為鈉離子和/或鉀離子。2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述正釩酸鈉溶液和/或正釩酸鉀溶液為提釩浸出液。3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述正釩酸鈉溶液中釩的濃度為20-.50g/L，優(yōu)選為 22.71-45.56g/L，鈉的濃度為 27_68g/L，優(yōu)選為 30.73-61.64g/L。4.根據(jù)權利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述正釩酸鉀溶液中，釩的濃度為.20-50g/L，優(yōu)選為 22.71-45.56g/L，鉀的濃度為 45-115g/L。5.根據(jù)權利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，所述反應的溫度為90-120°C。6.根據(jù)權利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，所述反應的壓力為1.2-2.5MPa。7.根據(jù)權利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，所述反應的時間為0.5-6h，優(yōu)選為.l_6h08.根據(jù)權利要求1-7之一所述的方法，其特征在于，所述方法還包括:將含釩溶液在加熱條件下調(diào)節(jié)PH值，得到含釩紅餅。9.根據(jù)權利要求1-8之一所述的方法，其特征在于，所述方法還包括:將所述碳酸鹽和/或碳酸氫鹽晶體與氫氧化鈣溶液反應，得到氫氧化鈉溶液和/或氫氧化鉀溶液。10.根據(jù)權利要求1-9之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: (1)向正釩酸鈉溶液和/或正釩酸鉀溶液中通入⑶2，在溫度為50-150°C，壓力為I.0-.3.0MPa條件下反應0.5-6h，得到反應產(chǎn)物，其中，正釩酸鈉溶液中釩的濃度為20_50g/L，鈉的濃度為27-68g/L，正釩酸鉀溶液中釩的濃度為20-50g/L，鉀的濃度為45-115g/L; (2)將反應產(chǎn)物進行固液分離得到碳酸鹽和/或碳酸氫鹽晶體和含釩溶液，所述碳酸鹽和碳酸氫鹽中的陽離子為鈉離子和/或鉀離子； (3)將碳酸鈉和/或碳酸氫鈉晶體與氫氧化鈣溶液反應，得到氫氧化鈉溶液和/或氫氧化鉀溶液;將含釩溶液在加熱條件下調(diào)節(jié)PH值得到含釩紅餅。
【文檔編號】C22B26/10GK105821222SQ201610182150
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月28日
【發(fā)明人】李蘭杰, 周冰晶, 高明磊, 王海旭, 陳東輝, 白瑞國
【申請人】河北鋼鐵股份有限公司承德分公司