專利名稱：一種無害化高純五氧化二釩的生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無機(jī)化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種無害化高純五氧化二釩的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
五氧化二釩是一種重要的釩化合物，它廣泛用于冶金、化工等行業(yè)。五氧化二釩生產(chǎn)的傳統(tǒng)方法是銨鹽沉淀法，即先將含五價釩的溶液的PH值調(diào)至8.5 9.5，然后按溶液中V2O5與銨鹽的質(zhì)量比1:1.3 1.5加入銨鹽沉淀析出偏釩酸銨，或先調(diào)溶液的pH值至1.5 2.5再加入銨鹽沉淀析出多釩酸銨，將得到的偏釩酸銨或多釩酸銨經(jīng)煅燒得到五氧化二釩。另外，也有人采用中和水解法先獲得紅釩，再將紅釩經(jīng)銨鹽溶液洗鈉，洗鈉后的紅釩再經(jīng)煅燒得五氧化二釩。因此，不管采用銨鹽沉釩工藝，還是采用先水解沉紅釩，再用銨鹽洗紅釩的工藝生產(chǎn)五氧化二釩都不可避免的要產(chǎn)生氨氮廢水。氨氮廢水直接排放危害環(huán)境，五氧化二釩生產(chǎn)過程氨氮廢水處理工藝復(fù)雜，費(fèi)用很高。目前五氧化二釩生產(chǎn)工藝過程常用的氨氮廢水治理工藝為:先調(diào)PH值并加還原劑還原，使釩和鉻以三價的形式沉淀析出，過濾，將獲得的濾液蒸發(fā)濃縮，分步結(jié)晶硫酸鈉和粗銨鹽。但是在濾液蒸發(fā)濃縮的過程中，不僅會消耗大量的熱量，而且在蒸發(fā)過程，氨氮廢水對設(shè)備的腐蝕嚴(yán)重。按照傳統(tǒng)生產(chǎn)五氧化二釩的方法，氨氮廢水的處理費(fèi)用占其生產(chǎn)成本的1/3-1/5 ;此外，由于沉釩過程夾帶的雜質(zhì)在后續(xù)的工序中沒有合適的方法能加以去除，所以采用以上工藝得到的五氧化二釩雜質(zhì)含量較高，五氧化二釩的品位一般只有98%左右。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種既可提高五氧化二釩產(chǎn)品純度，又能確保氨及銨鹽在工藝過程中得到充分利用，且無氨氮 廢水排放，整個工藝過程水閉路循環(huán)的一種無害化高純五氧化二釩的生產(chǎn)工藝。本發(fā)明的技術(shù)方案是:包括以下步驟:第一步:水解沉釩在室溫至100°C的溫度條件下，往五價釩的水溶液中，加入酸或第一堿性物質(zhì)，將溶液PH值調(diào)節(jié)到0.5 2.5，使五價釩沉淀析出，得到紅釩和沉釩后液；第二步:紅釩除雜按固液比1:1 10g/ml,將紅I凡與含0.1 3.0mol/L氫離子和0.1 5mol/L銨根離子的硫酸-硫酸銨溶液混合，在25 100°C的溫度下攪拌0.5-5小時，然后過濾，得到除雜后的紅fL和除雜后液；第三步:紅釩煅燒將第二步所得除雜后的紅釩在300 600° C的溫度下，煅燒I 4小時，得高純
五氧化二釩。第四步:除雜后液凈化再生循環(huán)使用
往第二步所得除雜后液中加入硫酸銨，將溶液中的銨離子的濃度調(diào)節(jié)為0.1 5mol/L,冷卻，攪拌，使硫酸鈉結(jié)晶，過濾，然后往硫酸鈉結(jié)晶母液中加入氨類物質(zhì)，將其pH值調(diào)至5.5 9.5，使溶液中的鐵、硅等雜質(zhì)沉淀析出，過濾，往除去鐵、硅等雜質(zhì)的濾液加入硫酸，將該濾液中的氫離子濃度調(diào)至0.1 3.0mol/L，返回紅釩除雜工序循環(huán)使用。或者，往第二步所得除雜后液中加入第二堿性物質(zhì)，將pH值調(diào)至5.5 9.5，使剩余液中的鐵、硅等雜質(zhì)沉淀析出，過濾，再將濾液冷卻，攪拌，使硫酸鈉結(jié)晶，然后往硫酸鈉結(jié)晶母液中加入硫酸銨和硫酸，配成含氫離子濃度0.1 3.0mol/L、銨離子濃度0.1 5mol/L的溶液，返回紅釩除雜工序循環(huán)使用。第一步所述的水解沉釩時間為0.3-6小時，PH值為1.6。第一步所述的水解沉釩是指在堿性含釩水溶液加入硫酸，或在酸性含釩水溶液加入的第一堿性物質(zhì)選自氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉中的一種。第四步所述的第二堿性物質(zhì)選自液氨、氨氣、氨水、氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氧化鈣、氫氧化鈣、碳酸鈣中的一種或幾種。 第四步所述的硫酸鈉結(jié)晶時，冷卻的溫度是0_15°C，且攪拌時間為1-5小時。冷卻第一步所得的沉釩后液，攪拌，使硫酸鈉結(jié)晶析出，過濾，將除去硫酸鈉后的溶液直接返回五價釩水溶液生產(chǎn)工序循環(huán)使用；或者先用陰離子交換樹脂吸收沉釩后液中殘留的釩及其它有價金屬，然后冷卻，攪拌使硫酸鈉結(jié)晶析出，過濾，向除去硫酸鈉后的溶液中加入石灰，將溶液PH值調(diào)至中性，返回五價釩水溶液生產(chǎn)工序循環(huán)使用。本發(fā)明與已有的技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)及效果:1、本發(fā)明將水解沉釩工藝和紅釩除雜工藝有機(jī)地結(jié)合，巧妙地利用銨離子和氫離子在五氧化二釩除雜過程中的協(xié)同效應(yīng)，以硫酸-硫酸銨溶液作為紅釩的除雜劑，使五氧化二釩產(chǎn)品的純度顯著提高。2、本發(fā)明由于采用硫酸-硫酸銨溶液作為紅釩的除雜劑，紅釩除雜后液經(jīng)冷卻結(jié)晶硫酸鈉除鈉，及加堿性物質(zhì)調(diào)PH值沉淀鐵、硅等雜質(zhì)，在確保釩的高回收率的前提下，既可深度去除紅釩中的鈉，又能有效除去紅釩中的鐵、硅等其它雜質(zhì)，且通過補(bǔ)加硫酸銨和硫酸可以使溶液在紅釩除雜工藝中循環(huán)使用，極大地提高了氨及銨鹽的有效利用率，實(shí)現(xiàn)氨氮廢水零排放，大大降低了五氧化二釩生產(chǎn)過程廢水處理的成本。3、本發(fā)明由于采用硫酸及硫酸鹽與含鈉的堿性物質(zhì)作用水解沉釩，沉釩后液冷卻結(jié)晶硫酸鈉后，可返回五價釩水溶液生產(chǎn)工序循環(huán)使用，使整個五氧化二釩生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)水閉路循環(huán)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，以下實(shí)施例旨在說明本發(fā)明而不是對本發(fā)明的進(jìn)一步限定。實(shí)施例1往pH值為8.2，含V2O5為38.25g/L的釩酸鈉水溶液IOOOml中加硫酸將溶液的pH值調(diào)至1.6，然后在95° C下攪拌I小時，攪拌后過濾、洗滌，得到紅釩和沉釩后液；沉釩后液先D315吸附其中殘留的釩和鉻，再冷卻至5°C結(jié)晶析出硫酸鈉后，加氧化鈣調(diào)溶液pH至
7.5返回釩酸鈉溶液生產(chǎn)工序循環(huán)使用；紅釩按固液比1:5g/ml加入到含0.5mol/L氫離子和濃度為0.6mol/L銨根離子的硫酸-硫酸銨溶液中，在30° C攪拌5小時除雜，再將除雜后的紅釩在550° C煅燒I小時，得到純度為99.79%的V2O5產(chǎn)品。往前一步得到的紅釩除雜后液中加入硫酸銨，使溶液中銨根離子的濃度上升至3.5mol/L，然后冷卻至2°C，使硫酸鈉結(jié)晶析出，然后過濾，得到硫酸鈉晶體和硫酸鈉結(jié)晶母液，再往硫酸鈉結(jié)晶母液中加入氨水，將PH值調(diào)至6.5，使溶液中的鐵、硅等雜質(zhì)沉淀析出，再過濾，往得到的濾液中加入硫酸，調(diào)至氫離子的濃度為lmol/L以作備用。實(shí)施例2往pH值為0.2，含V20547.63g/L的五價釩水溶液1500ml中加入氫氧化鈉將溶液的PH值調(diào)至2.1，然后在80° C下攪拌2小時，攪拌后過濾、洗滌，得到紅釩和沉釩后液；沉釩后液冷卻至3°C結(jié)晶析出硫酸鈉后，返回五價釩水溶液生產(chǎn)工序循環(huán)使用；紅釩則按固液比1:2g/ml,加入到氫離子濃度為1.5mol/L、銨根離子濃度為2mol/L的硫酸-硫酸銨混合溶液中，在85° C下攪拌I小時除雜，再將經(jīng)過除雜后的紅釩在500° C下煅燒2.5小時，得到純度為99.87%的V2O5產(chǎn)品。往紅釩除雜后液中加入石灰和碳酸氫鈉，將溶液的pH值調(diào)至8.1，使溶液中的鐵、硅等雜質(zhì)沉淀析出，再過濾，然后將除后液冷卻至5°C，結(jié)晶析出硫酸鈉晶體，過濾，然后往濾液中加入硫酸銨和硫酸，配成氫離子的濃度為2.5mol/L、銨根離子濃度為4.5mol/L的溶液以作備用。實(shí)施例3往pH值為10.2，含V20596.15g/L600ml的釩酸鈉水溶液中加入硫酸，將溶液的pH值調(diào)至1.0，然后在65° C下攪拌4小時，攪拌后過濾、洗滌，得到紅釩；按固液比l:6g/ml，將紅釩加入到氫離子的濃度 為2.5mol/L、銨根離子濃度為4.5mol/L (實(shí)施例2中制備的)的硫酸-硫酸銨溶液中，在60° C下攪拌3小時除雜，再將經(jīng)過除雜后的紅釩在520° C下煅燒2小時，得到純度為99.91%的V2O5產(chǎn)品。往紅釩除雜后液中加入氫氧化鈉，將溶液的PH值調(diào)至7.5，使溶液中的鐵、硅等雜質(zhì)沉淀析出，再過濾，然后將除雜后液冷卻至7°C，結(jié)晶析出硫酸鈉晶體，過濾，然后往硫酸鈉結(jié)晶母液中加入硫酸銨和硫酸，配成氫離子的濃度為2mol/L、銨根離子濃度為3mol/L的溶液備用。
權(quán)利要求
1.一種無害化高純五氧化二釩的生產(chǎn)工藝，其特征在于，其具體包括以下幾個步驟: 第一步:水解沉釩 在室溫至100°c的溫度條件下，往五價釩的水溶液中，加入酸或第一堿性物質(zhì)，將溶液pH值調(diào)節(jié)到0.5 2.5,使五價f凡沉淀析出，得到紅f凡和沉f凡后液； 第二步:紅f凡除雜 按固液比1:1 10g/ml,將紅I凡與含0.1 3.0mol/L氫離子和0.1 5mol/L銨離子的硫酸-硫酸銨溶液混合，在25 100°C的溫度下攪拌0.5-5小時，然后過濾，得到除雜后的紅fL和除雜后液； 第三步:紅釩煅燒 將第二步所得除雜后的紅釩在300 600° C的溫度下，煅燒I 4小時，得高純五氧化二釩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無害化高純五氧化二釩的生產(chǎn)工藝，其特征在于: 往第二步所得除雜后液中加入硫酸銨，將溶液中的銨離子的濃度調(diào)節(jié)為0.1 5mol/L，冷卻，攪拌，使硫酸鈉結(jié)晶，過濾，然后往硫酸鈉結(jié)晶母液中加入氨類物質(zhì)，將其PH值調(diào)至5.5 9.5,使溶液中的鐵、娃等雜質(zhì)沉淀析出，過濾,往除去鐵、娃等雜質(zhì)的濾液加入硫酸，將該濾液中的氫離子濃度調(diào)至0.1 3.0mol/L，返回紅釩除雜工序循環(huán)使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無害化高純五氧化二釩的生產(chǎn)工藝，其特征在于: 往第二步所得除雜后液中加 入第二堿性物質(zhì)，將PH值調(diào)至5.5 9.5，使剩余液中的鐵、硅等雜質(zhì)沉淀析出，過濾，再將濾液冷卻，攪拌，使硫酸鈉結(jié)晶，然后往硫酸鈉結(jié)晶母液中加入硫酸銨和硫酸，配成含氫離子濃度0.1 3.0mol/L、銨離子濃度0.1 5mol/L的溶液，返回紅釩除雜工序循環(huán)使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無害化高純五氧化二釩的生產(chǎn)工藝，其特征在于:第一步所述的水解沉釩是指在堿性含釩水溶液中加入硫酸，或在酸性含釩水溶液中加入第一堿性物質(zhì)，所述的第一堿性物質(zhì)選自氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的無害化高純五氧化二釩的生產(chǎn)工藝，其特征在于:第一步所述的水解沉釩時間為0.3-6小時，溶液PH值為1.6。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的無害化高純五氧化二釩的生產(chǎn)工藝，其特征在于:冷卻第一步所得的沉釩后液，經(jīng)冷卻使硫酸鈉結(jié)晶析出，過濾，將除去硫酸鈉后的溶液直接返回五價釩水溶液生產(chǎn)工序循環(huán)使用； 或者 先用陰離子交換樹脂吸收沉釩后液中殘留的釩及其它有價金屬，然后冷卻，使硫酸鈉結(jié)晶析出，過濾，向除去硫酸鈉后的溶液中加入石灰，將溶液PH值調(diào)至中性，返回五價釩水溶液生產(chǎn)工序循環(huán)使用。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的無害化高純五氧化二釩的生產(chǎn)工藝，其特征在于:所述的硫酸鈉結(jié)晶時，冷卻的溫度是0-15°C，攪拌時間為1-5小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無害化高純五氧化二釩的生產(chǎn)工藝，其特征在于:所述的第二堿性物質(zhì)選自液氨、氨氣、氨水、氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氧化鈣、氫氧化鈣、碳酸鈣中的一種或幾種。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無害化高純五氧化二釩的生產(chǎn)工藝，其特征在于:所述的硫酸鈉結(jié)晶時， 冷卻的溫度是0-15°C，攪拌時間為1-5小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高純五氧化二釩的生產(chǎn)工藝及其氨氮廢水的治理方法，具體包括以下幾個步驟主要包括五價釩溶液水解沉釩，得到紅釩后用硫酸-硫酸銨溶液作除雜劑，然后將除雜后的紅釩煅燒得高純度的五氧化二釩。另外，沉釩后液冷卻結(jié)晶硫酸鈉后，可返回五價釩溶液生產(chǎn)工序循環(huán)使用；紅釩除雜后液經(jīng)冷卻、結(jié)晶硫酸鈉除鈉以及中和水解除雜后，往溶液中補(bǔ)加硫酸和硫酸銨配成除雜劑，可返回紅釩除雜工序循環(huán)使用。本發(fā)明不僅所制得的精釩純度高，而且試劑用量少，無氨氮廢水排放，整個工藝過程水閉路循環(huán)，生產(chǎn)成本低。
文檔編號C01G31/02GK103145187SQ20131009518
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月22日
發(fā)明者王學(xué)文, 王明玉 申請人:中南大學(xué)