專利名稱：一種萃取法提取拜耳法種分母液中五氧化二釩的方法
一種萃取法提取拜耳法種分母液中五氧化二釩的方法技術(shù)領(lǐng)域一種提取拜耳法種分母液中五氧化二釩的方法，具體涉及一種用萃取的方法從拜耳法種 分母液中提取五氧化二釩的方法。
技術(shù)背景釩是一種重要的戰(zhàn)略物資，具有高熔點(diǎn)及容易變形加工的特性，主要應(yīng)用于鋼鐵工業(yè)、 國防尖端技術(shù)、化學(xué)工業(yè)及輕紡工業(yè)等領(lǐng)域。釩在鋼中起到細(xì)化晶粒的作用，鋼中加入萬分 之五的釩就能明顯提高鋼的強(qiáng)度和防腐蝕性能。在鑄件中加入0.1% 0.15%的釩可以提高鑄 件的強(qiáng)度、韌性及耐磨性。鈦基合金中加入6%鋁和4%釩，對其強(qiáng)度和焊接性能有明顯的改 善。這種合金是制造戰(zhàn)斗機(jī)燃?xì)鉁u輪的材料。釩鎵合金是重要的超導(dǎo)材料。V20s是硫酸工業(yè)、 石油裂解工業(yè)和合成某些高分子化合物的催化劑。世界上有20多個國家和地區(qū)生產(chǎn)五氧化二 釩及釩鐵等產(chǎn)品。但主要產(chǎn)釩國為南非、前蘇聯(lián)、美國和中國。世界上釩的資源豐富，分布 廣泛，但無單獨(dú)可供開采的富礦，而是以低品位與其它礦物共生。目前提取五氧化二釩的主要資源有石煤、低釩鋼渣、廢釩催化劑等。其來源廣、總量大。 我國含釩石煤主要分布于南方諸省，總儲量豐富，賦存的釩估計超過世界其它國家釩的總儲 量。含釩石煤中釩品位為0.3% 1.0%(以￥205計，下同)，釩以變價形態(tài)賦存，其礦物組成復(fù) 雜，分離和提取困難。低釩鋼渣產(chǎn)生于含釩鐵水的煉鋼過程，釩品位一般為2% 4%，其余 為鐵、鈣、鎂、鋁等的氧化物，其中釩全部彌散分布于多種礦物相中，難以直接選、冶分離， 我國(四川攀枝花、河北承德、安徽馬鞍山)每年總排量達(dá)數(shù)百萬噸。廢釩催化劑來源于化學(xué) 和石油工業(yè)。特點(diǎn)是來源廣、數(shù)量大，釩品位為8%左右，其中釩多以V205和VOS04的形態(tài) 相對集中于一些特定相中?，F(xiàn)行的從各種原料中的傳統(tǒng)提釩技術(shù)，往往由于高成本、高污染、 長流程、低回收率，所以應(yīng)用一直受到限制，而已出現(xiàn)的一些綠色分離新技術(shù)，如選擇性析 出技術(shù)、微生物浸出技術(shù)、礦漿電解技術(shù)等，有望在該領(lǐng)域獲得成功應(yīng)用。鋁土礦中都不同程度地含有V205，在燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁過程中，由于爐料中配入了大量 石灰，使絕大部分釩成為不溶性釩酸鈣而進(jìn)入赤泥。在拜耳法中石灰也使V205的溶出率降低， 釩在種分母液中循環(huán)積累并達(dá)到一定濃度， 一般為28% 45%。實(shí)踐證明，釩化合物對氧化鋁 生產(chǎn)有著不良影響，如果在保證氧化鋁生產(chǎn)正常進(jìn)行的同時，從流程中把釩提取出來，不但 可消除釩的危害，而且可大大提髙氧化鋁廠的經(jīng)濟(jì)效益，具有十分重要的意義。
從氧化鋁生產(chǎn)中提取釩的方法和工藝按原理可分為結(jié)晶法、萃取法和離子交換法三種。 結(jié)晶法工藝成熟、設(shè)備簡單，但釩的回收率較低。萃取法和離子交換法成本較低、釩的回收 率高，但目前的工藝流程不夠成熟，投資較高，還需做進(jìn)一步改進(jìn)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是對上述從氧化鋁生產(chǎn)中提取釩的方法的進(jìn)行改進(jìn)，提供一種流程簡單、 成本較低、釩回收率高的萃取法從拜耳法種分母液中提取五氧化二釩的方法。 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。一種萃取法提取拜耳法種分母液中五氧化二釩的方法，其征在于其過程包括以下步驟(1) 在拜耳法種分母液中加入CaO，攪拌反應(yīng)使種分母液中的釩以釩酸鈣形式沉淀；(2) 將釩酸鈣形式沉淀用Na2C03溶液溶解，使釩以釩酸鈉的形式進(jìn)入溶液中制得釩酸 鈉溶液；(3) 用有機(jī)萃取液對釩酸鈉溶液進(jìn)行萃取，V20s進(jìn)入上層萃取相，其他雜質(zhì)進(jìn)入下層萃 余相水相；(4) 用氨水反萃取有機(jī)相，上層為萃取液可循環(huán)使用，下層水相析出多釩酸銨；水相經(jīng)過濾得到多釩酸銨晶體，經(jīng)焙燒而得粗V205;5)將粗V205用氫氧化鈉水溶液煮沸過濾后，濾液加氯化銨，析出的偏釩酸銨經(jīng)焙燒制 得純度精制V205。本發(fā)明的方法，其特征在于在拜耳法種分母液中加入CaO制取釩酸鈣形式沉淀時，CaO 加入量為10 25g/L，在溫度為90 110'C下，攪拌反應(yīng)1 4h后將沉淀物過濾、洗滌、烘干 制得含釩沉淀物；本發(fā)明的方法，其特征在于是將釩酸鈣沉淀加入Na2C03溶液中溶解時，釩酸鈣沉淀加入 Na2C03溶液的量為20 50g/L，在溫度為95 105'C下，攪拌反應(yīng)1 4h，得到釩浸出液；本發(fā)明的方法，其特征在于對釩酸鈉溶液進(jìn)行萃取時的萃取液由萃取劑和稀釋劑組成， 萃取劑為三基胺R3N (其中R為Cu C,3的垸基)，稀釋劑用煤油、C6醇或苯；萃取劑與稀釋劑 的(體積)比為30: 70，調(diào)節(jié)浸取液p^3;相比為l: 1 4: 1;本發(fā)明的方法，其特征在反萃取有機(jī)相的氨水重量百分比濃度為5% 8%，相比為1: l 4: 1，反萃取溫度40 60'C，上層為萃取液循環(huán)使用，下層水相析出多釩酸銨；水相經(jīng)過濾 得到多釩酸銨晶體，在400 600'C焙燒1 4h，制得純度為88% 92%的粗V205。本發(fā)明的方法，其特征在于制得的粗V205是用重量濃度為15 30%的氫氧化鈉水溶液煮 沸2 5h，過濾后，在濾液加入氯化銨10 20g/L，析出偏釩酸銨，偏釩酸銨在500 700'C焙
燒l 4h，制得精制V205。本發(fā)明的方法是將拜耳法生產(chǎn)氧化鋁過程中的種分母液經(jīng)種分母液沉釩、含釩沉淀浸出、 有機(jī)萃取液萃取、反萃、水相結(jié)晶、多釩酸銨晶體焙燒、粗釩精制等過程回收其中的V20s。流程簡單、成本較低、釩回收率高。


圖1為本發(fā)明的方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
一種萃取法提取拜耳法種分母液中五氧化二釩的方法，其過程包括以下步驟(1)在拜耳法種分母液中加入CaO，攪拌反應(yīng)使種分母液中的釩以釩酸鈣形式沉淀；(2)將釩酸鈣形式 沉淀用Na2C03溶液溶解，使釩以釩酸鈉的形式進(jìn)入溶液中制得釩酸鈉溶液；G)用有機(jī)萃取 液對釩酸鈉溶液進(jìn)行萃取，V20s進(jìn)入上層萃取相，其他雜質(zhì)進(jìn)入下層萃余相水相；(4)用氨 水反萃取有機(jī)相，上層為萃取液可循環(huán)使用，下層水相析出多釩酸銨；水相經(jīng)過濾得到多釩 酸銨晶體，經(jīng)焙燒而得粗V20s; (5)將粗V20s用氫氧化鈉水溶液煮沸過濾后，濾液加氯化 銨，析出的偏釩酸銨經(jīng)焙燒制得純度精制V205。在拜耳法種分母液中加入CaO制取釩酸鈣形式沉淀時，CaO加入量為10 25g/L，在溫 度為卯 110'C下，攪拌反應(yīng)1 4h后將沉淀物過濾、洗滌、烘干制得含釩沉淀物；將釩酸 鈣沉淀加入Na2C03溶液中溶解時，釩酸鈣沉淀加入Na2CCV溶液的量為20 50g/L，在溫度 為95 105'C下，攪拌反應(yīng)l 4h，得到釩浸出液；對釩酸鈉溶液進(jìn)行萃取時的萃取液由萃取 劑和稀釋劑組成，萃取劑為三基胺R3N (其中R為Cn d3的垸基)，稀釋劑用煤油、Q醇或苯；萃取劑與稀釋劑的(體積)比為30: 70，調(diào)節(jié)浸取液p^3;相比為1:] 4: 1;反萃取有機(jī)相的氨水重量百分比濃度為5% 8%，相比為l: 1 4: 1，反萃取溫度40 6(TC，上層為萃取液循環(huán)使用，下層水相析出多釩酸銨；水相經(jīng)過濾得到多釩酸銨晶體，在400 60(TC焙燒1 4h，制得純度為88% 92%的粗V205;制得的粗V20s是用重量濃度為15 30% 的氫氧化鈉水溶液煮沸2 5h，過濾后，在濾液加入氯化銨10 20g/L，析出偏釩酸銨，偏釩 酸銨在500 700。C焙燒1 4h，制得精制V205。 實(shí)施例1在含丫2050.42%的種分母液中加入CaO10g/L，在溫度為10(TC下，攪拌反應(yīng)2h后將沉 淀物過濾、洗滌、烘干即得含釩沉淀物，其化學(xué)成分為CaO 51.32%， A1203 29.52%， Si02 4.61%, Na20 0.68%， V205 0.76o/o;在IO(TC下，將釩酸鈣沉淀(CaO 51.32%， A1203 29.52%， Si02 4.61%, Na20 0.68%，V205 0.76%)以200g/L的量加入40g/L的Na2C03溶液中，攪拌反應(yīng)2h，得到釩浸出液， 浸出液釩濃度為1.42g/L;用有機(jī)萃取液對釩浸出液進(jìn)行萃取，萃取液為三烷基胺煤油=30: 70，調(diào) 節(jié)浸取液PH=3，計算得釩的回收率為95.8%;用6%的氨水反萃取有機(jī)相，上層為萃取液循環(huán)使用，下層水相析出多釩酸銨。水相經(jīng)過 濾得到多釩酸銨晶體，在400'C焙燒2h后得V205的純度為89.5%;將純度為89。/。的V2O5用20。/。的氫氧化鈉水溶液煮沸4h，過濾后，濾液加氯化銨15g/L， 析出偏釩酸銨，偏釩酸銨在500'C焙燒2h,得￥205純度為99.2%的精制丫205。實(shí)施例2在含丫2050.42%的種分母液中加入Ca015g/L，在溫度為102'C下，攪拌反應(yīng)2h后將沉 淀物過濾、洗滌、烘干即得含釩沉淀物，其化學(xué)成分為CaO 50.36%， A1203 30.53%， Si02 4.08%, Na20 0.60%, V205 0.70%;在IOO'C下，將釩酸^沉淀(CaO 50.36%， A1203 30.53%， Si02 4,08°/。， Na20 0.60%， V205 0.70%)以200g/L的量加入40g/L的Na2C03溶液中，攪拌反應(yīng)2h,得到釩浸出液， 浸出液釩濃度為1.10 g/L;用有機(jī)萃取液對釩浸出液進(jìn)行萃取，萃取液為三烷基胺C6醇二30: 70，調(diào) 節(jié)浸取液pH-3，計算得釩的回收率為93.8%;用7%的氨水反萃取有機(jī)相，上層為萃取液循環(huán)使用，下層水相析出多釩酸銨。水相經(jīng)過 濾得到多釩酸銨晶體，在500'C焙燒2h后得V205的純度為91.6%;將純度為91.6%的V20s用20%的氫氧化鈉水溶液煮沸4h，過濾后，濾液加氯化銨20 g/L， 析出偏釩酸銨，偏釩酸銨在600'C焙燒2h，得V205純度為99.4%的精制V205。實(shí)施例3在含￥2050.42%的種分母液中加入CaO20g/L，在溫度為105'C下，攪拌反應(yīng)2h后將沉 淀物過濾、洗滌、烘干即得含釩沉淀物，其化學(xué)成分為CaO 50.54%， A1203 30.16%， Si02 3.32%， Na20 0..30%， V205 0.69%;在IO(TC下，將釩酸銬沉淀(CaO 50.54%, A1203 30.16%, Si02 3.32%， Na20 0.30%， V205 0.69%)以200g/L的量加入40g/L的Na2C03溶液中，攪拌反應(yīng)2h，得到釩浸出液， 浸出液釩濃度為0.89g/L;用有機(jī)萃取液對釩浸出液進(jìn)行萃取，萃取液為三垸基胺苯=30: 70，調(diào) 節(jié)浸取液pH=3，計算得釩的回收率為91.2%; 用8%的氨水反萃取有機(jī)相，上層為萃取液循環(huán)使用，下層水相析出多釩酸銨。水相經(jīng)過 濾得到多釩酸銨晶體，在55(TC焙燒2h后得V205的純度為91.8%;將純度為91.8%的V20s用20%的氫氧化鈉水溶液煮沸4h，過濾后，濾液加氯化銨20 g/L， 析出偏釩酸銨，偏釩酸銨在65(TC焙燒2h,得V20s純度為99.3。/。的精制V205。
權(quán)利要求
1.一種萃取法提取拜耳法種分母液中五氧化二釩的方法，其征在于其過程包括以下步驟(1)在拜耳法種分母液中加入CaO，攪拌反應(yīng)使種分母液中的釩以釩酸鈣形式沉淀；(2)將釩酸鈣形式沉淀用Na2CO3溶液溶解，使釩以釩酸鈉的形式進(jìn)入溶液中制得釩酸鈉溶液；(3)用有機(jī)萃取液對釩酸鈉溶液進(jìn)行萃取，V2O5進(jìn)入上層萃取相，其他雜質(zhì)進(jìn)入下層萃余相水相；(4)用氨水反萃取有機(jī)相，上層為萃取液可循環(huán)使用，下層水相析出多釩酸銨；水相經(jīng)過濾得到多釩酸銨晶體，經(jīng)焙燒而得粗V2O5；5)將粗V2O5用氫氧化鈉水溶液煮沸過濾后，濾液加氯化銨，析出的偏釩酸銨經(jīng)焙燒制得純度精制V2O5。
2. 根據(jù)據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在拜耳法種分母液中加入CaO制取釩酸 鈣形式沉淀時，CaO加入量為10 25g/L，在溫度為90 11(TC下，攪拌反應(yīng)l 4h后將沉淀 物過濾、洗滌、烘干制得含釩沉淀物。
3. 根據(jù)據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于將釩酸鈣沉淀加入Na2C03溶液中溶解時， 釩酸鈣沉淀加入Na2C03溶液的量為20 50g/L，在溫度為95 105。C下，攪拌反應(yīng)1 4h， 得到釩浸出液。
4. 根據(jù)據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于對釩酸鈉溶液進(jìn)行萃取時的萃取液由萃取劑和稀釋劑組成，萃取劑為三基胺R3N(其中R為Cn C,3的烷基)，稀釋劑用煤油、C6醇或苯； 萃取劑與稀釋劑的(體積)比為30: 70，調(diào)節(jié)浸取液pH4，相比為l: 1 4: 1。
5. 根據(jù)據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在反萃取有機(jī)相的氨水重量百分比濃度為5% 8%，相比為1: 1 4: 1，反萃取溫度40 60°C，上層為萃取液循環(huán)使用，下層水相析出多 釩酸銨；水相經(jīng)過濾得到多釩酸銨晶體，在400 60(TC焙燒1 4h，制得純度為88% 92% 的粗V205。
6. 根據(jù)據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于制得的粗V205是用重量濃度為15 30% 的氫氧化鈉水溶液煮沸2 5h,過濾后，在濾液加入氯化銨10 20 g/L，析出偏釩酸銨，偏釩 酸銨在500 700'C焙燒1 4h，制得精制V205。
全文摘要
一種提取拜耳法種分母液中五氧化二釩的方法，具體涉及一種用萃取的方法從拜耳法種分母液中提取五氧化二釩的方法。，其征在于其過程包括以下步驟(1)在拜耳法種分母液中加入CaO制得釩酸鈣沉淀；(2)將沉淀用Na₂CO₃溶液溶解制得釩酸鈉溶液；(3)用有機(jī)萃取液對釩酸鈉溶液進(jìn)行萃取，V₂O₅進(jìn)入上層萃取相，其他雜質(zhì)進(jìn)入下層萃余相水相；(4)用氨水反萃取有機(jī)相，水相經(jīng)過濾得到多釩酸銨晶體，經(jīng)焙燒而得粗V₂O₅；(5)將粗V₂O₅用氫氧化鈉水溶液煮沸過濾后，濾液加氯化銨，析出的偏釩酸銨經(jīng)焙燒制得純度精制V₂O₅。本發(fā)明的方法流程簡單、成本較低、釩回收率高。
文檔編號C01G31/00GK101117238SQ20071011867
公開日2008年2月6日 申請日期2007年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月12日
發(fā)明者周吉奎, 曹慧君, 卓 趙 申請人:中國鋁業(yè)股份有限公司