一種粗釩制備高純五氧化二釩的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種粗釩制備高純五氧化二釩的方法，該方法將粗釩用燒堿溶解，溶解終點(diǎn)pH控制在7~8.5，靜置過(guò)濾除去氫氧化鐵膠體，然后向?yàn)V液中加入雙氧水氧化，過(guò)濾，除去膠體；再用陰離子交換樹(shù)脂，待樹(shù)脂飽和后用酸溶液解析，解析液加入氨水沉釩，產(chǎn)出紅釩，過(guò)濾，純凈水洗滌后，焙燒紅釩產(chǎn)出純度大于99.9%的高純五氧化二釩。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種粗釩制備高純五氧化二釩的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明為屬于五氧化二釩的提純方法領(lǐng)域，具體涉及一種粗釩制備高純五氧化二釩的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]釩是一種重要的資源，因其固有的物理化學(xué)特性，釩被廣泛應(yīng)用于國(guó)防和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域。當(dāng)前我國(guó)釩行業(yè)發(fā)展迅速，尤其是石煤提釩行業(yè)提取五氧化二釩工藝不斷成熟，新工藝不斷投入到生產(chǎn)過(guò)程中，促使我國(guó)釩行業(yè)產(chǎn)量大幅增加。
[0003]我國(guó)目前釩行業(yè)生產(chǎn)企業(yè)一般產(chǎn)品為98釩，即產(chǎn)品中五氧化二釩含量為98%，該產(chǎn)品為釩行業(yè)的低端產(chǎn)品，一般用做鋼鐵行業(yè)的添加劑，屬于傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域。隨著釩在其他領(lǐng)域應(yīng)用的拓展，如在航空航天材料，特種鋼材及合金的應(yīng)用過(guò)程中，其對(duì)雜質(zhì)元素的控制要求嚴(yán)格，因此對(duì)釩產(chǎn)品的純度要求也越來(lái)越高，對(duì)于高純度釩的制備方法的研究顯得尤為重要。目前常用的提純五氧化二釩的方法有化學(xué)沉淀凈化法除雜、溶劑萃取法除雜及離子交換法除雜。
[0004]高純五氧化二釩的生產(chǎn)，目前國(guó)內(nèi)大都采用硫酸鋁、氯化鈣、草酸、磺基水楊酸等除雜劑，分別在不同的PH值中降低釩中硅、磷、鐵的含量。其工藝流程長(zhǎng)，耗工多，生產(chǎn)成本高，且大多五氧化二釩產(chǎn)品純度都達(dá)不到一些高端產(chǎn)品用釩的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是，為了克服現(xiàn)有高純五氧化二釩制備過(guò)程中成本聞、技術(shù)復(fù)雜、工藝流程長(zhǎng)，原材料消耗聞等缺陷，旨在提出一種從粗I凡制備聞純五氧化二釩的方法。它采用較為簡(jiǎn)單的工藝，主要通過(guò)燒堿溶解、氧化除鐵、離子交換等工藝，簡(jiǎn)化了制備工藝流程，減少了工序，提聞廣品質(zhì)量。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種粗釩制備高純五氧化二釩的方法，該方法包括以下步驟:
1)將粗釩磨礦至粉末狀，使得粉末粒度小于0.15mm,得粗釩粉末；所述粗釩純度
>98%;向lmol/L~3mol/L的氫氧化鈉溶液中加入所述粗釩粉末，攪拌，控制攪拌溫度300C~80°C，隨著粗釩粉末的加入，五氧化二釩逐漸溶解，溶液的pH值不斷降低，控制溶液PH至7~8.5時(shí)為加入粗釩粉末的終點(diǎn)，達(dá)到終點(diǎn)后再攪拌1.0h-1.5h，然后結(jié)束攪拌，靜置10 h~30h，得粗釩溶液；
2)將所述粗釩溶液過(guò)濾，除去溶液中的未溶物質(zhì)和氫氧化鐵膠體；再加入雙氧水5mL~40mL氧化10 h~30h，得氧化溶液；所述雙氧水的加入量為所述粗釩溶液中鐵的摩爾量的2-3倍；將所述氧化溶液過(guò)濾，除去氧化溶液中產(chǎn)生的氫氧化鐵膠體，得過(guò)濾后的氧化溶液；
3)將所述過(guò)濾后的氧化溶液用去離子水稀釋?zhuān)沟萌芤褐蠽2O5濃度為50g/L~80g/L為準(zhǔn)，得稀釋液；將所述稀釋液過(guò)陰離子交換樹(shù)脂吸附，至陰離子交換樹(shù)脂飽和后，停止離子吸附；
4)用pH為2.(T2.5的鹽酸溶液洗滌飽和后的陰離子交換樹(shù)脂，直至樹(shù)脂流出溶液的pH為7.(T7.5，再用相對(duì)于樹(shù)脂體積51倍的去離子水洗滌樹(shù)脂，至樹(shù)脂洗滌液無(wú)顏色為止；
5)再用2.8mol/L-3.2mol/L的鹽酸溶液作為離子解析液，對(duì)所述離子交換樹(shù)脂進(jìn)行解析，解析至樹(shù)脂顏色恢復(fù)到吸附前，得到含五氧化二釩60g/L~100g/L的解析液；
6)將所述解析液加入雙氧水氧化，雙氧水加入量按重量份計(jì)，每100份解析液加入ImL~IOmL雙氧水，然后用氨水調(diào)pH至2~2.5，加溫至90°C~95°C，保溫2h~3.0h,過(guò)濾，得沉淀物；用相對(duì)于沉淀物3飛倍體積的去離子水洗3飛次，得洗滌后的沉淀物；
7)將洗滌后的沉淀物在500°C~550°C條件下煅燒2.5 h~3.0h，得到純度大于99.9%的五氧化二釩。
[0007]步驟(1)所述粗釩優(yōu)選為98釩，主要成為為V2O5 > 98%，Si < 0.2%，F(xiàn)e < 0.3%、P < 0.05%、S < 0.03%、As < 0.02%、Na2O+ K2O < 1.5%,總雜質(zhì)含量< 2%。
[0008]步驟(4)所述陰離子交換樹(shù)脂優(yōu)選為D318型陰離子樹(shù)脂交換樹(shù)脂。
[0009]步驟(2)和步驟(6)所述的雙氧水為質(zhì)量濃度為20%_30%的雙氧水，更優(yōu)選為質(zhì)量濃度為30%的雙氧水。
[0010]下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的解釋和說(shuō)明:
本發(fā)明所述高純五氧化二釩是指純度大于等于99.9%的五氧化二釩。
[0011]本發(fā)明所述制備高純釩方法中粗釩溶液采用燒堿溶液，使用雙氧水氧化產(chǎn)生氫氧化鐵膠體深度除鐵，含膠體溶液使用除去氫氧化鐵膠體，使用D318等陰離子樹(shù)脂交換吸附釩，實(shí)現(xiàn)釩與鐵離子和鈉離子的分離，進(jìn)而產(chǎn)出高純五氧化二釩。
[0012]本發(fā)明粗釩制備高純五氧化二釩的方法，優(yōu)選使用原料為符合中華人民共和國(guó)黑色冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《五氧化二釩》(YB/T5304-2011)的98釩，主要成為為V2O5 > 98%，Si
<0.2%, Fe < 0.3%、P < 0.05%、S < 0.03%、As < 0.02%、Na2O+ K2O < 1.5%,總雜質(zhì)含量
<2%。該方法包括以下步驟:
取一定量的粗釩(含V20598%)，要求粗釩為粉料，粒度小于0.15mm。將氫氧化鈉用去離子水配制成llmol/L的溶液。向氫氧化鈉溶液中緩慢加入粉末狀98釩，機(jī)械攪拌，維持溫度3(T80°C。隨著粗釩加入，五氧化二釩逐漸溶解，溶液的pH值不斷降低，控制溶液終點(diǎn)pH7~8.5。達(dá)到終點(diǎn)后機(jī)械攪拌1.0h。攪拌結(jié)束后靜置l(T30h。粗釩溶液過(guò)程中呈現(xiàn)墨綠色，靜置后呈現(xiàn)暗紅色。
[0013]主要化學(xué)原理:V205+2Na0H=2NaV03+H20
靜置后的粗釩溶液過(guò)濾，過(guò)濾采用精密濾紙過(guò)濾，除去溶液中的未溶至物質(zhì)及大部分的氫氧化鐵膠體。根據(jù)溶液中釩和鐵濃度加入5~40mL雙氧水，氧化l(T30h，氧化靜置后溶液容器底部出現(xiàn)白色絮狀物，主要成分為氫氧化鐵。過(guò)濾，除去氧化溶液中產(chǎn)生的少量氫氧化鐵膠體。
[0014]氧化過(guò)程:2H++Fe2++H202=Fe3++2H20 Fe3++30H_=Fe (OH) 3 I
過(guò)濾后的氧化溶液用去離子水稀釋至V2O5濃度為5(T80g/L，緩慢加入經(jīng)過(guò)預(yù)處理的D318等陰離子交換樹(shù)脂，吸·附流量根據(jù)V2O5濃度控制，離子交換后液中V2O5濃度一般為
0.3^0.5g/L，等到交換樹(shù)脂飽和后，停止離子吸附。[0015]將飽和后的離子交換樹(shù)脂用pH為2.(T2.5的鹽酸溶液洗滌，直至樹(shù)脂流出溶液的PH為7.(T7.5。用樹(shù)脂體積51倍的去離子水洗滌樹(shù)脂，確保從樹(shù)脂流出的溶液無(wú)顏色。
[0016]用分析純鹽酸和去離子水配制3mol/L鹽酸溶液作為離子解析液。離子交換樹(shù)脂解析至樹(shù)脂顏色恢復(fù)到吸附前，得到含五氧化二釩6(Tl00g/L溶液。
[0017]沉釩:解析液加入雙氧水氧化，加入量按照每100份解析液加入f IOmL雙氧水，再用分析純氨水調(diào)整溶液PH2~2.5 ;加溫至9(T95°C，維持2~3.0h得到紅色或暗紅色沉淀物，過(guò)濾后產(chǎn)出紅釩，用沉淀物體積3飛倍的去離子水淋洗3飛次。
[0018]紅釩煅燒:將洗滌后的沉淀物在50(T55(TC條件下煅燒2.5~3.0h，得到粉末狀的
高純五氧化二釩。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)是:
1、本發(fā)明克服現(xiàn)有高純五氧化二釩制備過(guò)程中成本高、技術(shù)復(fù)雜、工藝流程長(zhǎng)，原材料消耗高等缺陷，提供了一種制備高純五氧化二釩的方法。
[0020]2、本發(fā)明所述制備高純釩方法中粗釩溶液采用燒堿溶液，使用雙氧水氧化產(chǎn)生氫氧化鐵膠體深度除鐵，含膠體溶液使用除去氫氧化鐵膠體，使用D318等陰離子樹(shù)脂交換吸附釩，實(shí)現(xiàn)釩與鐵離子和鈉離子的分離，從而得到高純五氧化二釩，工藝簡(jiǎn)單。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中粗釩制備高純五氧化二釩的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0023]實(shí)施例1
取1.0Llmol/L去離子水配制的燒堿溶液，向其中緩慢加入粗五氧化二釩，并不斷攪拌，維持?jǐn)嚢铚囟?0°C，控制溶液pH至為8~9，共計(jì)加入粗釩142.5g，溶液終點(diǎn)pH為8.4。溶液曾想暗綠色，靜置24h過(guò)濾，濾液呈現(xiàn)紅色。
[0024]向?yàn)V液中加入IOmL雙氧水，靜置20h，溶液中出現(xiàn)少量白色絮狀物沉淀在溶液底部，過(guò)濾，產(chǎn)出高純的釩溶液。
[0025]用去離子水稀釋溶液至其中含釩濃度為80g/L，得到溶液1.35L加入到含300gD318樹(shù)脂的交換樹(shù)脂中，控制流量為0.5h/L，溶液循環(huán)吸附直到樹(shù)脂飽和而呈現(xiàn)金黃色。樹(shù)脂用去離子水洗滌至中性，即樹(shù)脂中流出洗水pH為7.0。
[0026]用去離子水和鹽酸配制的3mol/L鹽酸溶液1L，緩慢通過(guò)飽和的樹(shù)脂，解析樹(shù)脂中的釩，得到含五氧化二釩90g/L溶液。
[0027]向解析液1.0L加入20mL雙氧水(質(zhì)量濃度為30%)氧化0.5h，氧化過(guò)程中不斷攪拌，再用分析純氨水調(diào)整溶液PH2.0 ;加溫至9(T95°C，維持2.0h得到暗紅色沉淀物，過(guò)濾后產(chǎn)出紅釩,用沉淀物體積3倍的去離子水淋洗3次。
[0028]紅釩煅燒:將洗滌后的沉淀物在50(T55(TC條件下煅燒2.5~3.0h，得到粉末狀的高純五氧化二釩,含五氧化二釩99.93%。
[0029]實(shí)施例2
取1.0L2.0moI/L去離子·水配制的燒堿溶液，向其中緩慢加入粗五氧化二釩，并不斷攪拌，維持?jǐn)嚢铚囟?0°C，控制溶液pH至為7~8，共計(jì)加入粗釩290g，溶液終點(diǎn)pH為7.5。溶液曾想暗紅色，靜置24h過(guò)濾。[0030]向?yàn)V液中加入30mL雙氧水，靜置28h，溶液中出現(xiàn)白色絮狀物沉淀在溶液底部，過(guò)濾，產(chǎn)出高純的釩溶液。
[0031]用去離子水稀釋溶液至其中含釩濃度為90g/L，得到溶液2.90L加入到含D318樹(shù)脂的交換樹(shù)脂中，控制流量為0.5h/L，溶液循環(huán)吸附直到樹(shù)脂飽和而呈現(xiàn)金黃色。樹(shù)脂先用PH2.5的分析純鹽酸溶液淋洗至樹(shù)脂中流出溶液pH為7.0。再用去離子水洗滌至中性，即樹(shù)脂中流出洗水PH為7.0。
[0032]用去離子水和鹽酸配制的3mol/L鹽酸溶液1.5L，緩慢通過(guò)飽和的樹(shù)脂，解析樹(shù)脂中的釩，得到含五氧化二釩105g/L溶液。
[0033]向解析液1.5L加入40mL雙氧水(質(zhì)量濃度為30%)氧化1.0h,氧化過(guò)程中不斷攪拌，再用分析純氨水調(diào)整溶液PH2.0 ;加溫至9(T95°C，維持1.5h得到暗紅色沉淀物，過(guò)濾后產(chǎn)出紅釩,用沉淀物體積5倍的去離子水淋洗4次。
[0034]紅釩煅燒:將洗滌后的沉淀物在50(T55(TC條件下煅燒2.5~3.0h，得到粉末狀的
高純五氧化二釩,含五氧化二釩99.99%。
【權(quán)利要求】
1.一種粗釩制備高純五氧化二釩的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 1)將粗釩磨礦至粉末狀，使得粉末粒度小于0.15mm,得粗釩粉末；所述粗釩純度>98%;向lmol/L~3mol/L的氫氧化鈉溶液中加入所述粗釩粉末，攪拌，控制攪拌溫度300C~80°C，隨著粗釩粉末的加入，五氧化二釩逐漸溶解，溶液的pH值不斷降低，控制溶液PH至7~8.5時(shí)為加入粗釩粉末的終點(diǎn)，達(dá)到終點(diǎn)后再攪拌1.0h-1.5h，然后結(jié)束攪拌，靜置10 h~30h，得粗釩溶液； 2)將所述粗釩溶液過(guò)濾，除去溶液中的未溶物質(zhì)和氫氧化鐵膠體；再加入雙氧水5mL~40mL氧化10 h~30h，得氧化溶液；所述雙氧水的加入量為所述粗釩溶液中鐵的摩爾量的2-3倍；將所述氧化溶液過(guò)濾，除去氧化溶液中產(chǎn)生的氫氧化鐵膠體，得過(guò)濾后的氧化溶液； 3)將所述過(guò)濾后的氧化溶液用去離子水稀釋?zhuān)沟萌芤褐蠽2O5濃度為50g/L~80g/L為準(zhǔn)，得稀釋液；將所述稀釋液過(guò)陰離子交換樹(shù)脂吸附，至陰離子交換樹(shù)脂飽和后，停止離子吸附； 4)用pH為2.(T2.5的鹽酸溶液洗滌飽和后的陰離子交換樹(shù)脂，直至樹(shù)脂流出溶液的pH為7.(T7.5，再用相對(duì)于樹(shù)脂體積51倍的去離子水洗滌樹(shù)脂，至樹(shù)脂洗滌液無(wú)顏色為止； 5)再用2.8mol/L-3.2mol/L的鹽酸溶液作為離子解析液，對(duì)所述離子交換樹(shù)脂進(jìn)行解析，解析至樹(shù)脂顏色恢復(fù)到吸附前，得到含五氧化二釩60g/L~100g/L的解析液； 6)將所述解析液加入雙氧水氧化，雙氧水加入量按重量份計(jì)，每100份解析液加入ImL~IOmL雙氧水，然后用氨水調(diào)pH至2~2.5，加溫至90°C~95°C，保溫2h~3.0h,過(guò)濾，得沉淀物；用相對(duì)于沉淀物3飛倍體積的去離子水洗3飛次，得洗滌后的沉淀物； 7)將洗滌后的沉淀物在500°C~550°C條件下煅`燒2.5 h~3.0h,得到純度大于99.9%的五氧化二釩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述粗釩制備高純五氧化二釩的方法，其特征在于，步驟(1)所述粗釩為 98 釩，主要成為為 V2O5 > 98%, Si < 0.2%, Fe < 0.3%、P < 0.05%、S < 0.03%、As<0.02%、Na2O+ K2O < 1.5%,總雜質(zhì)含量< 2%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述粗釩制備高純五氧化二釩的方法，其特征在于，步驟(4)所述陰離子交換樹(shù)脂為D318型陰離子樹(shù)脂交換樹(shù)脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述粗釩制備高純五氧化二釩的方法，其特征在于，步驟(2)和步驟(6)所述的雙氧水為質(zhì)量濃度為20%-30%的雙氧水。
【文檔編號(hào)】C01G31/02GK103663557SQ201410006301
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2014年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月7日
【發(fā)明者】牛磊, 劉景槐, 賈紹本, 吳海國(guó), 雷湘, 劉振楠, 賈長(zhǎng)友, 向福順, 黃彥強(qiáng) 申請(qǐng)人:湖南有色金屬研究院, 賈紹本