用四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液制備氧化釩的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液制備氧化釩的方法，包括以下步驟：向加熱后的四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液中加入除鋁劑和吸附劑進行除雜，之后過濾得到凈化液；向凈化液中加入可溶性銨鹽進行沉釩，之后過濾得到偏釩酸銨沉淀，再將偏釩酸銨沉淀洗滌、干燥、煅燒后得到五氧化二釩。本發(fā)明直接采用四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液，將其進行一步除鋁后直接沉釩，所制得的五氧化二釩純度大于99.9wt％，硅、鉻、鐵、鈣、鋁等雜質(zhì)的含量小于0.005wt％，釩的收率達到90wt％以上，不僅解決了該廢渣長期以來對環(huán)境的污染問題，同時還回收了釩資源并制備出高純度的氧化釩，具有很好的社會效益和經(jīng)濟效益。
【專利說明】用四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液制備氧化釩的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于提釩【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地講，涉及一種用四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液制備氧化釩的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]四氯化鈦是生產(chǎn)海綿鈦和生產(chǎn)鈦白的重要原料，通常工業(yè)四氯化鈦是采用將碳化渣與氯氣反應(yīng)的氯化法制備得到，但氯化法所生產(chǎn)的只是粗四氯化鈦，其中含有如氧、氮、碳、釩、鐵、硅、鈣、鎂等雜質(zhì)且成分非常復(fù)雜，尤其其中含有的主要為VOCljP VCl4的釩雜質(zhì)使四氯化鈦呈黃色甚至暗紅色，直接影響到海綿鈦和鈦白的質(zhì)量，因此對粗四氯化鈦進行提純精制是非常必要的，精制除釩的目的不僅為了脫色，而且也為了脫氧。
[0003]由于在四氯化鈦的精制除釩過程中會產(chǎn)生大量的含釩尾渣，而該尾渣中含有釩、氯、鈦等元素，除此之外還含有大量的氯，因此四氯化鈦的精制尾渣成為四氯化鈦生產(chǎn)最典型的固體廢棄物之一。
[0004]目前，該尾渣的處理幾乎全部是采用石灰中和法，中和后的殘渣幾乎都采用堆存或者填埋的方式進行處理。由于其在堆放過程中會釋放出大量的氯氣，嚴重污染環(huán)境，同時因渣中的釩含量較高，也造成了資源浪費，故現(xiàn)有的處理方法并沒有從根本上解決環(huán)保問題，存在環(huán)境安全隱患。
[0005]因此，需要 提供一種能夠?qū)λ穆然伨莆苍M行處理的方法，以實現(xiàn)既避免廢渣污染環(huán)境，又回收寶貴釩資源的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明旨在解決上述技術(shù)問題中的一個或多個。
[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種既能避免廢渣污染環(huán)境、又能回收寶貴釩資源的用四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液制備氧化釩的方法。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液制備氧化釩的方法，所述方法包括以下步驟:a、向加熱后的四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液中加入除鋁劑和吸附劑進行除雜，之后過濾得到凈化液；b、向所述凈化液中加入可溶性銨鹽進行沉釩，之后過濾得到偏釩酸銨沉淀，再將所述偏釩酸銨沉淀洗滌、干燥、煅燒后得到五氧化二釩。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的用四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液制備氧化釩的方法的一個實施例，所述四氯化鈦精制尾渣是對氯化法生產(chǎn)的粗四氯化鈦采用金屬鋁進行精制，然后蒸發(fā)濃縮回收四氯化鈦后的固形物；所述四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液是對所述四氯化鈦精制尾渣進行鈉化焙燒后浸出得到的液體。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的用四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液制備氧化釩的方法的一個實施例，以質(zhì)量百分比計，所述四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液中至少含有v:10~50g/L、S1:0 ~0.05g/L、Al:0.01 ~2g/L、Na:10 ~50g/L、T1:0.01 ~0.5g/L、Fe:0.001 ~0.5g/L、Cl: 0.0Ol ~0.5g/L、Ca:0.01 ~0.5g/L。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的用四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液制備氧化釩的方法的一個實施例，所述加熱后的四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液的溫度為80~100°C。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的用四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液制備氧化釩的方法的一個實施例，所述除鋁劑為碳酸鈉、碳酸氫鈉中的至少一種，所述吸附劑為活性炭，所述可溶性銨鹽為硫酸銨、硝酸銨、氯化銨、碳酸銨、碳酸氫銨、草酸銨中的至少一種。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的用四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液制備氧化釩的方法的一個實施例，在步驟a中，所述除鋁劑與四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液中鋁離子的摩爾比為5:1~20:1，所述吸附劑的加入量為2~5g/L，除雜的時間為20~60min。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的用四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液制備氧化釩的方法的一個實施例，在步驟b中，所述可溶性銨鹽中銨根離子與所述凈化液中釩離子的摩爾比為2:1~4:1。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的用四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液制備氧化釩的方法的一個實施例，在步驟b中，沉釩的時間為40~120min，洗滌的次數(shù)為3~5次且每次洗滌的液固比為2:1~5:1,干燥的溫度為40~50°C且干燥的時間為5~12h,煅燒的溫度為550~600°C且煅燒的時間為10~40min。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的用四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液制備氧化釩的方法的一個實施例，所述五氧化二釩為電池級氧化釩，并且以質(zhì)量百分比計，所述五氧化二釩的純度大于99.9 %且雜質(zhì)含量小于0.005 %。
[0017]本發(fā)明直接采用四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液，將其進行一步除鋁后直接沉釩，所制得的五氧化二釩純度大于99.9wt%，硅、鉻、鐵、鈣、鋁等雜質(zhì)的含量小于
0.005wt%，釩的收率達到90wt%以上，這不僅解決了該廢渣長期以來對環(huán)境的污染問題，同時還回收了釩資源并且制備出了高純度的氧化釩，具有很好的社會效益和經(jīng)濟效益。
【具體實施方式】
[0018]在下文中，將詳細描述本發(fā)明的用四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液制備氧化釩的方法。
[0019]本發(fā)明的思路在于對四氯化鈦精制尾渣進行鈉化焙燒、浸出后得到的浸出液進行除雜和沉釩處理，之后再將得到的偏釩酸銨沉淀煅燒后制得高純度的氧化釩。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，所述用四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液制備氧化釩的方法包括以下步驟:
[0021]a、向加熱后的四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液中加入除鋁劑和吸附劑進行除雜，之后過濾得到凈化液；
[0022]b、向所述凈化液中加入可溶性銨鹽進行沉釩，之后過濾得到偏釩酸銨沉淀，再將所述偏釩酸銨沉淀洗滌、干燥、煅燒后得到五氧化二釩。
[0023]根據(jù)本發(fā)明，所述的四氯化鈦精制尾渣是對氯化法生產(chǎn)的粗四氯化鈦采用金屬鋁進行精制，然后蒸發(fā)濃縮回收四氯化鈦后的固形物，但本發(fā)明不限于以上精制方法獲得的尾渣。通常，上述四氯化鈦精制尾渣中含有釩、鐵、鋁、鈦、鈣、鈉、鉀、氯等元素。
[0024]并且，所述的四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液是對上述四氯化鈦精制尾渣進行鈉化焙燒后浸出得到的液體，即通過向四氯化鈦精制尾渣中加入蘇打等鈉鹽后進行焙燒，之后再對焙燒所得熟料進行水浸得到的浸出液。由于鈉化焙燒、浸出等工藝為常規(guī)工藝，在此不作詳細說明。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，以質(zhì)量百分比計，所述四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液中至少含有 V: 10 ~50g/L、S1:0 ~0.05g/L、Al:0.01 ~2g/L、Na:10 ~50g/L、Ti:
0.01 ~0.5g/L、Fe:0.001 ~ 0.5g/L、Cl: 0.001 ~0.5g/L、Ca:0.01 ~0.5g/L。
[0026]在步驟a中，在對四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液進行除雜、沉釩之前，需要先對所述四 氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液進行加熱，以提高反應(yīng)速度，若溫度過低則反應(yīng)較慢并可能導(dǎo)致除鋁不完全。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，控制加熱的溫度為80~100°C較適宜。
[0027]其中，本發(fā)明所使用的除鋁劑可以為碳酸鈉、碳酸氫鈉中的至少一種，吸附劑可以為活性炭。由于在后續(xù)沉釩工藝中，鋁容易被吸附到偏釩酸銨晶體中造成后續(xù)產(chǎn)品中鋁超標，因此有必要在沉釩之前將鋁離子去除。當在加熱后的上述浸出液中加入碳酸鈉或碳酸氫鈉中的至少一種后，浸出液中的鋁離子會與碳酸根離子、碳酸氫根離子中的至少一種發(fā)生強烈的水解反應(yīng)并生成氫氧化鋁沉淀，因此在充分反應(yīng)之后能夠使浸出液中的鋁離子以沉淀的形式被分離，實現(xiàn)除鋁的目的。而吸附劑的主要作用則是在充分反應(yīng)之后用于吸附生成的氫氧化鋁沉淀。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在步驟a中，除鋁劑與四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液中鋁離子的摩爾比為5:1~20:1，確保碳酸根或碳酸氫根離子的過量以盡可能充分地去除鋁離子并避免殘留，若上述摩爾比過高則容易造成鈉離子過高，導(dǎo)致溶液的粘度增大；控制吸附劑的加入量為2~5g/L以在不影響最終產(chǎn)品純凈度的前提下盡量去除雜質(zhì)，若吸附劑的加入量過高則會吸附劑浪費，若吸附劑的加入量過低則會使得沉淀無法吸附完全；控制除雜的時間為20~60min以保證除雜完全，若除雜時間過長則工業(yè)上不易實現(xiàn)，若除雜時間過短則會使得除雜不完全。
[0029]在步驟b中，所選用的可溶性銨鹽可以為硫酸銨、硝酸銨、氯化銨、碳酸銨、碳酸氫銨、草酸銨中的至少一種。加入可溶性銨鹽的目的是為了使凈化液中的釩以偏釩酸銨的形式沉淀下來，從而能夠進行后續(xù)的處理并獲得氧化釩產(chǎn)品。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在步驟b中，可溶性銨鹽中銨根離子與凈化液中釩離子的摩爾比為2:1~4:1以提高釩的收率。
[0031]此外，在步驟b中，可以控制沉釩的時間為40~120min，以保證釩的充分沉淀；保證洗滌的次數(shù)為3~5次且每次洗滌的液固比為2:1~5:1，以充分去除偏釩酸銨中的雜質(zhì)；控制干燥的溫度為40~50°C且干燥的時間為5~12h，以完全去除偏釩酸銨中的水分；控制煅燒的溫度為550~600°C且煅燒的時間為10~40min，以保證偏釩酸銨轉(zhuǎn)化為五氧
化二釩的轉(zhuǎn)化率。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所制得的五氧化二釩為電池級氧化釩，并且以質(zhì)量百分比計，所述五氧化二釩的純度大于99.9%且雜質(zhì)含量小于0.005%。
[0033]下面結(jié)合示例對本發(fā)明作進一步的闡述，示例僅用于說明本發(fā)明，而不對本發(fā)明進行限制。若無特別說明，下文中所涉及的百分比均為質(zhì)量百分比。
[0034]其中，以下示例1-3中所用的四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液均為表1所列成分的浸出液。
[0035]表1四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液的主要元素及含量/g.L-1
[0036]
【權(quán)利要求】
1.一種用四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液制備氧化釩的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟： a、向加熱后的四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液中加入除鋁劑和吸附劑進行除雜，之后過濾得到凈化液； b、向所述凈化液中加入可溶性銨鹽進行沉釩，之后過濾得到偏釩酸銨沉淀，再將所述偏釩酸銨沉淀洗滌、干燥、煅燒后得到五氧化二釩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液制備氧化釩的方法，其特征在于，所述四氯化鈦精制尾渣是對氯化法生產(chǎn)的粗四氯化鈦采用金屬鋁進行精制，然后蒸發(fā)濃縮回收四氯化鈦后的固形物；所述四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液是對所述四氯化鈦精制尾渣進行鈉化焙燒后浸出得到的液體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液制備氧化釩的方法，其特征在于，以質(zhì)量百分比計，所述四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液中至少含有V: 10 ~50g/L、Si:0 ~0.05g/L、Al:0.01 ~2g/L、Na: 10 ~50g/L、Ti :0. 01 ~O. 5g/L、Fe :0. 001 ~ O. 5g/L、Cl: 0.001 ~O. 5g/L、Ca :0. 01 ~O. 5g/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液制備氧化釩的方法，其特征在于，所述加熱后的四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液的溫度為80~100°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液制備氧化釩的方法，其特征在于，所述除 鋁劑為碳酸鈉、碳酸氫鈉中的至少一種，所述吸附劑為活性炭，所述可溶性銨鹽為硫酸銨、硝酸銨、氯化銨、碳酸銨、碳酸氫銨、草酸銨中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的用四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液制備氧化釩的方法，其特征在于，在步驟a中，所述除鋁劑與四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液中鋁離子的摩爾比為5:1~20:1，所述吸附劑的加入量為2~5g/L，除雜的時間為20~60min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的用四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液制備氧化釩的方法，其特征在于，在步驟b中，所述可溶性銨鹽中銨根離子與所述凈化液中釩離子的摩爾比為 2:1 ~4:1。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液制備氧化釩的方法，其特征在于，在步驟b中，沉釩的時間為40~120min，洗滌的次數(shù)為3~5次且每次洗滌的液固比為2:1~5:1,干燥的溫度為40~50°C且干燥的時間為5~12h,煅燒的溫度為。550~600°C且煅燒的時間為10~40min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用四氯化鈦精制尾渣的鈉化焙燒浸出液制備氧化釩的方法，其特征在于，所述五氧化二釩為電池級氧化釩，并且以質(zhì)量百分比計，所述五氧化二釩的純度大于99. 9 %且雜質(zhì)含量小于0.005 %。
【文檔編號】C01G31/02GK104017993SQ201410258888
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月11日
【發(fā)明者】殷兆遷, 彭毅, 付自碧, 李良, 張玉杰 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司