專利名稱：一種從拜耳法生產(chǎn)氧化鋁流程的蒸發(fā)母液中提取五氧化二釩的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種從拜耳法蒸發(fā)母液中提取五氧化二釩的方法，具體涉及從拜耳法生產(chǎn)氧化鋁流程中的蒸發(fā)母液中提取五氧化二釩的方法。
背景技術(shù)：
釩是一種重要的戰(zhàn)略物資，應(yīng)用十分廣泛，在鋼鐵、有色金屬、化工、合金、超導(dǎo)材料、航天工業(yè)、能源等領(lǐng)域都是不可缺或的重要元素。釩屬于稀有金屬，很少有單獨可供開采的富礦，而是以低品位與其它礦物共生。目前世界上供應(yīng)的釩主要是以富釩鋼渣、廢催化劑和石煤為原料生產(chǎn)的，這些原料釩品位低且成分復(fù)雜，因此現(xiàn)行的各種提釩技術(shù)都存在成本高、污染嚴重、流程長、回收率低的問題，其資源受到一定的限制。生產(chǎn)氧化鋁的主要原料鋁土礦中都不同程度地含有V2O5 (0.038% 0.14%)，在拜耳法溶出過程中25% 30%的釩會同鋁一起被堿溶解進入到溶液中，隨著氧化鋁流程中溶液的循環(huán)，釩將在溶液中積累而使其濃度逐漸增大。我國以此類鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁時據(jù)估算，每年有I 5萬噸釩將進入流程。在生產(chǎn)過程中，當氧化鋁流程中的釩濃度達到一定程度，既會阻礙分解過程氫氧化鋁晶粒的長大，也導(dǎo)致產(chǎn)品氧化鋁中釩含量增加，而影響鋁電解過程的電導(dǎo)率。因此經(jīng)濟地、無污染地從拜耳法生產(chǎn)氧化鋁流程中提取釩不僅對我國釩資源的拓展同時也對我國氧化鋁工藝除雜、提高產(chǎn)品質(zhì)量具有積極意義。從拜耳法氧化鋁生產(chǎn)流程提取釩的方法可以分為結(jié)晶法、萃取和離子交換法。結(jié)晶法工藝成熟、設(shè)備簡單，但回收率偏低。文獻調(diào)研結(jié)果表明，到目前為止，對拜耳法氧化鋁生產(chǎn)流程中提取釩方面的研究主要集中在結(jié)晶法或?qū)Y(jié)晶法的改進。一般結(jié)晶法是以釩、磷、氟等鈉鹽的溶解度隨溫度的降低而降低為依據(jù)的。釩酸鈉、磷酸鈉、氟化鈉、硫酸鈉和碳酸鈉等各種雜質(zhì)在鋁酸溶液中溶解度是比較大的，但是這些鹽類同時存在時，它們的溶解度比它們單獨存在時要小得多，因此將溶液蒸發(fā)到一定濃度并且降低溫度后，釩酸鈉和磷酸鈉便會結(jié)晶析出，而將釩鹽晶體進一步處理以制取五氧化二釩。從這這方面的研究成果看來，雖然萃取法回收率高，但操作條件苛刻，且工藝流程復(fù)雜；離子交換法雖說回收率高、運行成本低、且操作簡單，可在強堿性環(huán)境下運行樹脂損傷大，使用壽命短；與結(jié)晶法相比，具有很好的優(yōu)越性，如果能應(yīng)用，由于其成本低、回收率高的特點，將會帶來很好的經(jīng)濟效益。然而對于采用離子交換法提釩的應(yīng)用主要集中在石煤和廢催化劑中釩的回收，在拜耳法蒸發(fā)母液回收釩領(lǐng)域未見應(yīng)用報道。因此，在采用離子交換法從拜耳法生產(chǎn)氧化鋁流程中提取釩方面需要進行深入研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種工藝簡單、流程較短、成本較低、釩回收率高、節(jié)能的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)方案實現(xiàn)的:一種從拜耳法生產(chǎn)氧化鋁流程的蒸發(fā)母液中提取五氧化二釩的方法，其特征在于:包括如下步驟:
A蒸發(fā)母液結(jié)晶分離
將蒸發(fā)母液降溫，釩鹽接種，結(jié)晶；將結(jié)晶后的母液壓濾得釩鹽晶體；
B晶體提純
將釩鹽晶體加入硫酸溶液加熱溶解；除雜、過濾后加入NH4Cl或(NH4) 2S04析出的偏釩酸銨經(jīng)焙燒制得高純度V2O5。步驟A中母液蒸發(fā)母液Na2O濃度為230 270g/L、V205濃度為420ppm以上；所述釩鹽接種量以V2O5量的0.2 0.5% ;所述的結(jié)晶溫度為28 32°C，攪拌速度160 180轉(zhuǎn)/分，結(jié)晶時間15 18小時。步驟B硫酸溶液濃度為98%濃硫酸加入I 2倍體積的水；所述釩鹽晶體與硫酸溶液的固液比為1:3 4，混合溶解后溶液的PH值為8 9，溶解溫度為100 108°C，攪拌反應(yīng)I 2h。步驟B除雜過程中的除雜劑為MgSO4.12H20或CaSO4.2H20，加入量為雜質(zhì)量的摩爾比1.5 1.8倍。步驟BNH4Cl或(NH4)2SO4在常溫下加入，加入量為溶液中含釩摩爾質(zhì)量的2 2.5倍，攪拌0.5 lh，攪拌速度120 150轉(zhuǎn)/分，爾后靜置3 4h，析出偏釩酸銨沉淀。 步驟B偏釩酸銨焙燒溫度為230 390°C。本發(fā)明的一種從拜耳法蒸發(fā)母液中提取五氧化二釩的方法，其特征在于將其拜耳法蒸發(fā)母液經(jīng)降溫、釩鹽 接種結(jié)晶，經(jīng)壓濾得到釩鹽晶體，濾液可繼續(xù)利用離子交換法進行有價金屬鎵的提取后，再作蒸發(fā)母液的一、二級冷卻液，溫度回升到48 52°C返回氧化鋁流程；釩鹽晶體加入硫酸溶液溶解、濃縮，得到釩酸鈉混合溶液；爾后根據(jù)含雜情況加入除雜劑除雜，分離雜質(zhì)后，加入NH4Cl或(NH4) 2S04沉釩，經(jīng)脫水得偏釩酸銨，偏釩酸銨通過熱解脫氨得五氧化二釩。本發(fā)明的方法是將拜耳法生產(chǎn)氧化鋁過程中的蒸發(fā)母液經(jīng)冷卻釩鹽結(jié)晶、釩鹽晶體溶解濃縮、一次沉釩等過程回收其中的五氧化二釩；本發(fā)明流程較短、操作方便、成本較低、釩回收率高、節(jié)能。


圖1為本發(fā)明的方法的蒸發(fā)母液結(jié)晶工藝流程圖 圖2為本發(fā)明的方法的晶體提純工藝流程圖
具體實施例方式實施例1
將含V2O5濃度為426ppm、Na20濃度為232g/L的蒸發(fā)母液經(jīng)降溫冷卻至28°C，加入0.2%偏釩酸銨作晶種，間歇攪拌15h后壓濾、烘干；
即得釩鹽晶體,其化學(xué)成分為=Na2O 51.36%, Al2O3 5.52%, P2O5 7.61%, K2O 4.35%, V2O5
21.96%ο取500g上述釩鹽晶體與硫酸溶液(1+2)按1:3混合，不斷攪拌調(diào)節(jié)PH值為8.0，加熱至102°C，約90分鐘溶解基本完成，過濾得到溶液釩濃度為71.72g/L ；
在上述溶液中加入130g除雜劑MgSO4.12H20除雜凈化，過濾得較純凈的釩酸鈉溶液。常溫下在凈化后的釩溶液中加入NH4Cl,加入量為220g，攪拌45min，攪拌速度120 150轉(zhuǎn)/分,爾后靜置4h,析出偏鑰;酸銨沉淀,沉鑰;率為98.9%,經(jīng)過濾、脫水得偏鑰;酸銨，偏釩酸銨通過450°C灼燒2小時得五氧化二釩108.5g，其五氧化二釩含量為99.1%、P含量43 ppm ο實施例2
將含V2O5濃度為516ppm、Na20濃度為263g/L的蒸發(fā)母液經(jīng)降溫冷卻至32°C，加入0.5%偏釩酸銨作晶種，間歇攪拌18h后壓濾、烘干；
即得釩鹽晶體,其化學(xué)成分為:Na2O 52.57%, Al2O3 7.84%, P2O5 6.72%, K2O 4.15%, V2O5 22.81%。取500g上述釩鹽晶體與硫酸溶液(1+2)按1:4混合，不斷攪拌調(diào)節(jié)PH值為9.0，加熱至108°C，約85分鐘溶解基本完成，過濾得到溶液釩濃度為73.16g/L ；
在上述溶液中加入115g除雜劑MgSO4.12Η20除雜凈化，過濾得較純凈的釩酸鈉溶液。常溫下在凈化后的釩溶液中加入(NH4)2SO4，加入量為285g，攪拌lh，攪拌速度120-150轉(zhuǎn)/分，爾后靜置3h，析出偏釩酸銨沉淀，沉釩率為97.8%，經(jīng)過濾、脫水得偏釩酸銨，偏釩酸銨通過450°C灼燒2小時得五氧化二釩111.7g，其五氧化二釩含量為98.6%、P含量48ppm。 本發(fā)明的釩量是指V2O5含量；硫酸溶液(1+2)是指98%的濃硫酸和水的體積比。本發(fā)明的工藝參數(shù)(如時間、溫度、濃度等)的上下限取值、區(qū)間值都能實現(xiàn)本發(fā)明，在此不列舉實施例。
權(quán)利要求
1.一種從拜耳法生產(chǎn)氧化鋁流程的蒸發(fā)母液中提取五氧化二釩的方法，其特征在于:包括如下步驟: A蒸發(fā)母液結(jié)晶分離 將蒸發(fā)母液降溫，釩鹽接種，結(jié)晶；將結(jié)晶后的母液壓濾得釩鹽晶體； B晶體提純 將釩鹽晶體加入硫酸溶液加熱溶解；除雜、過濾后加入NH4Cl或(NH4) 2S04析出的偏釩酸銨經(jīng)焙燒制得高純度V2O5。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟A中母液蒸發(fā)母液Na2O濃度為230 270g/L、V2O5濃度為420ppm以上；所述釩鹽接種量以V2O5量的0.2 0.5% ;所述的結(jié)晶溫度為28 32°C，攪拌速度160 180轉(zhuǎn)/分，結(jié)晶時間15 18小時。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于:所述步驟B硫酸溶液濃度為98%濃硫酸加入I 2倍體積的水；所述釩鹽晶體與硫酸溶液的固液比為1:3 4，混合溶解后溶液的PH值為8 9，溶解溫度為100 108°C，攪拌反應(yīng)I 2h。
4.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于:所述步驟B除雜過程中的除雜劑為MgSO4.12H20或CaSO4.2H20，加入量為雜質(zhì)量的摩爾比1.5 1.8倍。
5.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于:所述步驟BNH4Cl或(NH4)2S04在常溫下加入，加入量為溶液中含釩摩爾質(zhì)量的2 2.5倍，攪拌0.5 lh，攪拌速度120-150轉(zhuǎn)/分，爾后靜置3 4h,析出偏I凡酸銨沉淀。
6.如權(quán)利要求 1或2所述的方法，其特征在于:所述步驟B偏釩酸銨焙燒溫度為450°C。
全文摘要
本發(fā)明提供一種從拜耳法生產(chǎn)氧化鋁流程的蒸發(fā)母液中提取五氧化二釩的方法，其特征在于包括如下步驟A 蒸發(fā)母液結(jié)晶分離 將蒸發(fā)母液降溫，釩鹽接種，結(jié)晶；將結(jié)晶后的母液壓濾得釩鹽晶體；B晶體提純 將釩鹽晶體加入硫酸溶液加熱溶解；除雜、過濾后加入NH4Cl或(NH4)2SO4析出的偏釩酸銨經(jīng)焙燒制得高純度V2O5。本發(fā)明流程較短、操作方便、成本較低、釩回收率高、節(jié)能。
文檔編號C01G31/02GK103159259SQ20131005517
公開日2013年6月19日 申請日期2013年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月21日
發(fā)明者全喆, 田野, 何景光 申請人:全喆, 田野, 何景光