的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及從含釩來(lái)源提取五氧化二釩V2O5的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]五氧化二釩V2O5主要在化學(xué)工業(yè)中用作催化劑和用于生產(chǎn)鐵釩。
[0003]在過(guò)去，已經(jīng)有很大的興趣從不同來(lái)源回收釩或者氧化釩。具體地，用于從鐵原料選擇性預(yù)氧化釩的不同途徑已經(jīng)受到很多關(guān)注，例如，EP 235 291、EP 134 351、US 4 071355和GB I 281 203披露了從熔融的金屬回收氧化釩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一般目的是提供用于從各種來(lái)源以五氧化二釩的形式提取釩的可選生產(chǎn)途徑。該目的和其它目的通過(guò)權(quán)利要求1中限定的方法實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案在從屬權(quán)利要求中指定。
[0005]本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可通過(guò)蒸發(fā)這種氧化物以五氧化二釩V2O5的形式提取釩。具體而言，要求保護(hù)的方法包括以下步驟:
[0006]提供含釩的來(lái)源，
[0007]如果需要的話，將所述來(lái)源中的至少部分的釩轉(zhuǎn)化成V2O5,由此提供V2O5來(lái)源，
[0008]將所述來(lái)源加熱至至少1000°C的溫度，
[0009]從所述經(jīng)加熱的來(lái)源蒸發(fā)V2O5,和
[0010]回收所述經(jīng)蒸發(fā)的V205。
[0011]在權(quán)利要求中限定本發(fā)明。
【具體實(shí)施方式】
[0012]基本上，任何含釩的來(lái)源可在要求保護(hù)的方法中使用。然而，從實(shí)踐的觀點(diǎn)來(lái)看，含釩的來(lái)源適合選自:礦石、礦渣、灰燼和通過(guò)煅燒來(lái)自廢石油煉制催化劑的硫化釩形成的V2O5，因?yàn)檫@些是最重要的來(lái)源。如果在所述來(lái)源中的釩不是五氧化二釩V2O5的形式，那么必須將至少部分的釩轉(zhuǎn)化成v205。在大部分情況中，將所有的釩轉(zhuǎn)化成v2o5。這通過(guò)煅燒硫化物或者通過(guò)將低級(jí)氧化物(v3+/v4+)氧化成五氧化物(V5+)進(jìn)行。
[0013]優(yōu)選地，所述礦石選自鐵砂、磁鐵礦、赤鐵礦、鈦-鐵磁鐵礦和釩-鈦磁鐵礦；礦渣選自轉(zhuǎn)化器礦渣、埋弧爐礦渣、鑄鋼桶渣和通過(guò)從鐵原料選擇性氧化釩得到的礦渣；和灰燼選自石油焦炭灰燼，具體為飛灰和鍋爐灰燼。
[0014]蒸發(fā)受氧化氣氛促進(jìn)，并且蒸發(fā)隨著氧氣分壓的增加而增加，使得氧氣富集的空氣和純氧氣得到比空氣高的蒸發(fā)能力。
[0015]蒸發(fā)可從固體和/或液體的含V2O5的來(lái)源進(jìn)行。主要供應(yīng)來(lái)源是來(lái)自鋼鐵工業(yè)的礦渣。在這種情況中，礦渣應(yīng)為液體并且優(yōu)選將氧化氣體吹入或者吹過(guò)液體礦渣浴，所述液體礦渣浴保持在1200°C至1900°C，優(yōu)選為1450°C至1700°C。礦渣通常包含以下組分CaO、MgO, MnO, S12, T12, FeOjP VOx中的至少三種，其中x表示氧不需要化學(xué)計(jì)量和可存在超過(guò)一個(gè)價(jià)態(tài)。釩可具有三個(gè)價(jià)態(tài):V3+、V4+和V5+。高礦渣堿度使高級(jí)釩氧化態(tài)穩(wěn)定，使得應(yīng)預(yù)期V4+/V5+成為主要氧化還原對(duì)。
[0016]灰燼如石油焦炭灰燼可任選與一種或者多種組分混合，所述組分選自CaO、MgO、MnO, S12, T12, Al2O3和FeO x，并經(jīng)受至少部分熔融，其中所述灰燼/礦渣混合物為液體或者固體-液體混合物并保持在1200°C至1900°C，優(yōu)選為1450°C至1700°C，以及其中將氧氣或者氧氣富集的空氣吹過(guò)礦渣浴，從而產(chǎn)生和蒸發(fā)V205。
[0017]具體地，當(dāng)使用礦石時(shí)，從固體含釩來(lái)源蒸發(fā)V2O5是可行的備選方案。例如，瑞典磁鐵礦礦石含有約1.5% Vo在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，將磁鐵礦礦石通過(guò)使用氧氣作為載體氣體在流化床反應(yīng)器中在1100-1300 0C的溫度煅燒成赤鐵礦。在這種情況中，應(yīng)將溫度調(diào)節(jié)至剛好位于含釩鐵礦石的軟化溫度以下，以避免與粘連有關(guān)的問(wèn)題。作為氧氣的替代方案，可使用空氣或者含22-99%氧氣的氧氣富集的空氣。
[0018]作為V2O5來(lái)源的前體，可使用來(lái)自廢催化劑的硫化釩V 3S4。V3S4以很高的量沉積在用于脫硫的石油煉制催化劑上。當(dāng)這些催化劑消耗時(shí)，所述硫化物可通過(guò)煅燒處理轉(zhuǎn)化成氧化物，并因此提供V2O5來(lái)源。煅燒可通過(guò)本領(lǐng)域已知的常規(guī)方法進(jìn)行。V3S4的煅燒和V2O5的蒸發(fā)可通過(guò)以下方法在單一步驟中實(shí)施:在至少1000°C的溫度氧化V3S4，使得V2O5在形成時(shí)蒸發(fā)。
[0019]經(jīng)蒸發(fā)的V2O5通過(guò)以下方法回收:將含V2O5的氣體凝結(jié)。可使用任何類型的凝結(jié)?？墒褂贸Ｒ?guī)冷阱。
[0020]實(shí)施例1
[0021 ] 將來(lái)自高合金工具鋼的生產(chǎn)的含釩礦渣根據(jù)本發(fā)明處理。礦渣以重量百分比計(jì)具有以下組成:5% V205、37.5% CaO,20% FeO 和 37.5% Si02。
[0022]將礦渣分為兩份樣品。將樣品在空氣中在實(shí)驗(yàn)室條件下在鉑坩禍中分別在1853K和1873K加熱120分鐘。將從爐子離開(kāi)的氣體冷卻，過(guò)濾，并收集形成的氧化物顆粒。對(duì)于加熱至1823K的樣品，回收了 80重量％ V2O5。對(duì)于加熱至1873K的樣品，回收了 90重量％V205。五氧化二釩的純度超過(guò)95重量％。
[0023]實(shí)施例2
[0024]將石油焦炭礦渣(pet coke slag)在氧化鋁坩禍中加熱并在電弧爐中熔融。礦渣具有以下以重量百分?jǐn)?shù)表示的組成:42.8% V2O3> 12.5% CaOU0.7% FeO,7.4% Al2O3和26.6% Si02。
[0025]將礦渣在爐中從室溫加熱至1480°C的溫度。將空氣吹入液體礦渣中。這導(dǎo)致FeO氧化成Fe2O3和V 203氧化成V 205。將礦渣在氧化條件下保持液態(tài)400分鐘。發(fā)現(xiàn)在氧氣吹入的情況下反應(yīng)更快。離開(kāi)的氣體在冷阱中凝結(jié)。
[0026]在冷阱中發(fā)現(xiàn)的V2O5的量等于石油焦炭礦渣中的原始量的92重量％。五氧化二釩的純度超過(guò)98重量％。
[0027]實(shí)施例3
[0028]將瑞典磁鐵礦礦石(含95% Fe3O4U.5% V2O5和其余主要為S1 2)在氧化鋁坩禍中在含50%氧氣的氧氣富集的空氣流下在1623K加熱2小時(shí)。磁鐵礦礦石中的V2O5的含量在2小時(shí)加工后從1.5%降低至0.3%。五氧化二釩的純度為95重量％。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.從含V205的來(lái)源提取五氧化二釩V 205的方法，所述方法包括以下步驟: 提供含釩的來(lái)源， 如果需要的話，將所述來(lái)源中的至少部分的釩轉(zhuǎn)化成V2O5,由此提供V2O5來(lái)源， 將V2O5來(lái)源加熱至至少1000°C的溫度， 從所述經(jīng)加熱的來(lái)源蒸發(fā)V2O5,并 回收所述經(jīng)蒸發(fā)的v205。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述含釩的來(lái)源選自:礦石、礦渣、灰燼和硫化釩，所述硫化釩具體來(lái)自廢石油煉制催化劑。
3.權(quán)利要求2的方法，其中所述礦石選自鐵砂、磁鐵礦、赤鐵礦、鈦-鐵磁鐵礦和釩-鈦磁鐵礦；所述礦渣選自轉(zhuǎn)化器礦渣、埋弧爐礦渣、鑄鋼桶渣和通過(guò)從鐵原料選擇性氧化釩得到的礦渣；并且所述灰燼選自石油焦炭灰燼，具體為飛灰和鍋爐灰燼。
4.前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的方法，其中所述蒸發(fā)通過(guò)使用氣體進(jìn)行，具體為空氣或者含22-99%氧氣的氧氣富集的空氣，可選擇地，僅氧氣。
5.權(quán)利要求4的方法，其中將所述氣體吹入或者吹過(guò)含V205來(lái)源的液體浴。
6.權(quán)利要求5的方法，其中所述液體浴包括礦渣浴，以及所述礦渣溫度為1200°C至1900 °C，優(yōu)選為 1450 0C S 1700 0C ο
7.權(quán)利要求6的方法，其中所述礦渣包含以下組分Ca0、Mg0、Mn0、Si02、Ti02、Al203、Fe0x和VOx中的至少三種。
8.權(quán)利要求4的方法，其中所述V205來(lái)源為固態(tài)以及所述蒸發(fā)通過(guò)使用氣體作為載體介質(zhì)進(jìn)行，其中所述氣體優(yōu)選為空氣、含22-99%氧氣的氧氣富集的空氣或者純氧氣。
9.權(quán)利要求8的方法，其中所述蒸發(fā)在流化床反應(yīng)器中進(jìn)行，具體地，在1100°C至1300 °C的溫度。
10.權(quán)利要求9的方法，其中所述釩來(lái)源為鐵礦石，具體為磁鐵礦礦石，其在處理期間在流化床反應(yīng)器中煅燒成赤鐵礦。
11.權(quán)利要求2的方法，其中所述V205來(lái)源為通過(guò)煅燒來(lái)自廢石油煉制催化劑的硫化釩V3S4形成的V 205并且其中所述煅燒在所述蒸發(fā)步驟之前作為單獨(dú)的步驟進(jìn)行。
12.權(quán)利要求3的方法，其中所述礦渣選自轉(zhuǎn)化器礦渣和通過(guò)從鐵原料選擇性氧化釩得到的礦渣，其中所述礦渣為液體并保持在1450 °C至1700 °C并且其中將氧氣或者氧氣富集的空氣吹過(guò)所述礦渣浴。
13.權(quán)利要求3的方法，其中所述灰燼為石油焦炭灰燼，任選混合有一種或者多種組分，所述組分選自CaO、MgO、MnO, S12, T12, Al2O3和FeOx，，其中所述灰燼/礦渣混合物為液體并保持在1200°C至1900°C，優(yōu)選為1450°C至1700°C并且其中將氧氣或者氧氣富集的空氣吹過(guò)所述礦渣浴。
14.前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的方法，其中所述經(jīng)蒸發(fā)的V2O5通過(guò)以下方法回收:將含V2O5的氣體凝結(jié)。
15.前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的方法，其中將所述含V205的氣體供應(yīng)至冷阱以回收固體 V205。
【專利摘要】本發(fā)明涉及以五氧化二釩V2O5的形式從各種來(lái)源，從含釩的來(lái)源提取釩的方法。所述方法包括以下步驟：提供V2O5的來(lái)源，將來(lái)源加熱至至少1000℃的溫度，從經(jīng)加熱的來(lái)源蒸發(fā)V2O5并回收經(jīng)蒸發(fā)的V2O5。
【IPC分類】C22B7-00, C21B3-04, C22B34-22
【公開(kāi)號(hào)】CN104603304
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380035686
【發(fā)明人】西沙德里.西薩拉曼, 斯里達(dá)爾.西薩拉曼, L.滕, 皮奧特.謝勒
【申請(qǐng)人】杰恩康托里特公司
【公開(kāi)日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2013年7月3日
【公告號(hào)】CA2878231A1, EP2875162A1, EP2875162A4, US20150139873, WO2014007744A1