阅读说明：本技术 一种钒渣碱浸液除杂的方法 (Method for removing impurities from vanadium slag by alkali leaching solution ) 是由 刘彪 杜浩 王少娜 王新东 李兰杰 王海旭 于 2020-06-17 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种钒渣碱浸液除杂的方法,所述方法包括：将钒渣碱浸液和钒泥混合进行除杂,之后经固液分离,得到除杂液和尾渣；其中,除杂液经结晶和煅烧得到纯度＞99.5％的五氧化二钒。本发明提供的方法利用钒泥中的铝基除杂剂及钒泥中聚丙稀铣胺间的协同强化作用,强化碱浸溶液中的脱硅除杂效果,获得低硅含量的纯净溶液,为高纯钒产品的制备提供有力条件。可以实现对浸出液中杂质的脱除,解决了钒泥的堆积问题。(The invention relates to a method for removing impurities from vanadium slag alkaline leaching solution, which comprises the following steps: mixing the vanadium slag alkali leaching solution and vanadium mud for impurity removal, and then carrying out solid-liquid separation to obtain impurity removal solution and tailings; wherein, the vanadium pentoxide with the purity of more than 99.5 percent is obtained by crystallizing and calcining the impurity removing liquid. The method provided by the invention utilizes the synergistic strengthening effect between the aluminum-based impurity removing agent in the vanadium mud and the polypropylene millbase in the vanadium mud to strengthen the desiliconization impurity removing effect in the alkaline leaching solution, so that a pure solution with low silicon content is obtained, and powerful conditions are provided for the preparation of high-purity vanadium products. The impurities in the leaching solution can be removed, and the problem of accumulation of vanadium mud is solved.)

一种钒渣碱浸液除杂的方法

技术领域

本发明涉及净化分离领域，具体涉及一种钒渣碱浸液除杂的方法。

背景技术

钒具有优异的强度、延展性、耐热性，能够显著改善钢的性能，是生产高强钢不可缺少的重要元素，广泛应用于钢铁、化工、航空航天、军工、电子技术、原子能等重要领域，被称为“现代工业的味精”。此外，随着资源、能源及环境压力的逐步增大，钒的应用已渗透到科学技术的各个领域，包括催化剂、电池、储氢材料、发光材料、颜料等。

钒渣钠化焙烧提钒是国内外钒生产所采用的主流提钒工艺，钒渣经过钠化焙烧、浸出、溶液净化、沉钒及煅烧等主要工序制得片状或粉状五氧化二钒。其中，钒渣焙烧熟料浸出过程中，硅、磷等可溶性杂质随着钒酸钠的溶解而进入到浸出钒液中。在碱性条件下，浸出钒液中部分杂质离子发生水解反应生成胶体悬浮物，形成具有双电子层结构的粒子团分散在溶液中，这些粒子团很难聚集沉降，悬浮于浸出钒液中形成一种高杂质悬浊液。若不进行溶液净化除杂，直接进行沉钒、煅烧，对半成品钒酸铵以及后续其它钒产品的质量影响较大，因此钒液净化尤为重要。

CN101709377A公开了一种含钒浸出液净化除杂方法，该方法包括以下步骤：浸取含钒物料，得到含钒浸出液；根据含钒浸出液中磷含量和硅含量来分别确定硫酸镁加入量和明矾加入量；将含钒浸出液加热至一定温度，在搅拌条件下，先加入一部分明矾，经过第一段时间后，再加入硫酸镁，经过第二段时间后，再加入剩余的明矾，反应一定时间后静置沉淀；将反应后的溶液沉降一定时间后将清液送至沉淀后续工序，底流送板框压滤。该方法能够有效地将含钒溶液中硅、磷含量控制在较低值以下，并且减少了钒的损失，大大提高了净化收率。

CN101709376A公开了一种碱性钒浸出液的净化方法，该方法包括以下步骤：将沉钒废水蒸发冷凝水与部分酸性沉钒废水混合，得到混合浸出水；用混合浸出水浸出氧化钠化焙烧熟料，得到碱性钒浸出液；将硝酸镁添加到碱性浸出液中，搅拌均匀并静置沉降，得到净化清液；利用铵盐法对净化清液进行沉钒，得到钒制品以及酸性沉钒废水，该酸性沉钒废水部分被回用到所述混合步骤。其操作简单、净化剂易得、净化效果好、钒的损失小、方便钠盐回收利用、综合效果好，并且易于实现。

目前，现有技术主要采用钙化除杂法，通过在碱浸液中加入氧化钙生成硅酸钙以除去溶液中的硅杂质，此方法虽能有效去除钒液中的硅，但硅酸钙会增大溶液的黏度，使得过滤效率降低，另一方面，过量的氧化钙会与溶液中的钒反应生成钒酸钙沉淀，造成溶液中的钒含量降低。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种钒渣碱浸液除杂的方法，实现了钒渣碱浸液中硅元素的高效分离，也解决了钒泥的堆积问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种钒渣碱浸液除杂的方法，所述方法包括：将钒渣碱浸液和钒泥混合进行除杂，之后经固液分离，得到除杂液和尾渣；

其中，除杂液经结晶和煅烧得到纯度＞99.5％的五氧化二钒。

通过本发明提供的方法可以实现对浸出液中杂质的脱除，解决了钒泥的堆积问题。

作为本发明优选的技术方案，所述钒泥包括钒渣钠化焙烧提钒工艺中在钒浸出液中加入铝盐净化除杂后得到的钒泥。

本发明中，所述钒泥的主要成分为：V₂O₅ 10-14％，Al₂O₃ 12-22％，SiO₂8-12％，FeO1-3％，聚丙烯酰胺2-5％。

本发明中，通过利用钒泥中的铝和絮凝剂(聚丙烯酰胺)间的协同作用来强化钒泥对钒渣碱浸液中脱硅除杂的分离效果，即不需要额外添加絮凝剂，就可以获得低硅含量的纯净溶液，为高纯钒产品的制备提供有力条件。

作为本发明优选的技术方案，所述钒渣碱浸液包括钒渣直接氧化碱浸后的溶液和/或钒渣焙烧后的熟料碱浸后得到的溶液。

作为本发明优选的技术方案，所述钒泥的添加量为所述钒渣碱浸液质量的5-10％，例如可以是5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％或10％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，所述钒渣碱浸液中NaOH浓度为200-350g/L，V₂O₅浓度10-40g/L，Si浓度为1-5g/L。

本发明中，所述钒渣碱浸液中NaOH浓度为200-350g/L，例如可以是200g/L、210g/L、220g/L、230g/L、240g/L、250g/L、260g/L、270g/L、280g/L、290g/L、300g/L、310g/L、320g/L、330g/L、340g/L或350g/L等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明中，所述钒渣碱浸液中V₂O₅浓度10-40g/L，例如可以是10g/L、12g/L、14g/L、16g/L、18g/L、20g/L、22g/L、24g/L、26g/L、28g/L、30g/L、32g/L、34g/L、36g/L、38g/L或40g/L等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，所述除杂的温度为80-100℃，例如可以是80℃、82℃、84℃、86℃、88℃、90℃、92℃、94℃、96℃、98℃或100℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，所述除杂的时间为0.5-2h，例如可以是0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h、1h、1.2h、1.3h、1.4h、1.5h、1.6h、1.7h、1.8h、1.9h或2h等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，所述尾渣进行三级逆流水洗。

优选地，所述水洗中的水量为尾渣质量的1-3倍，例如可以是1倍、1.2倍、1.4倍、1.6倍、1.8倍、2倍、2.2倍、2.4倍、2.6倍、2.8倍或3倍等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，所述水洗中洗水的温度40-60℃，例如可以是40℃、42℃、44℃、46℃、48℃、50℃、52℃、54℃、56℃、58℃或60℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述水洗的洗涤后液用于提钒。

作为本发明优选的技术方案，所述方法包括：将钒渣碱浸液和钒泥混合进行除杂，之后经固液分离，得到除杂液和尾渣；

其中，除杂液经结晶和煅烧得到纯度＞99.5％的五氧化二钒；所述钒泥包括钒渣钠化焙烧提钒工艺中在钒浸出液中加入铝盐净化除杂后得到的钒泥；所述钒渣碱浸液包括钒渣直接氧化碱浸后的溶液和/或钒渣焙烧后的熟料碱浸后得到的溶液；所述钒泥的添加量为所述钒渣碱浸液质量的5-10％；所述钒渣碱浸液中NaOH浓度为200-350g/L，V₂O₅浓度10-40g/L，Si浓度为1-5g/L；所述除杂的温度为80-100℃；所述除杂的时间为0.5-2h；所述尾渣进行三级逆流水洗；所述水洗中的水量为尾渣质量的1-3倍；所述水洗中洗水的温度40-60℃；所述水洗的洗涤后液用于提钒。

与现有技术方案相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明提供的方法利用钒泥除杂，不但解决了钒渣碱浸液除杂问题，而且可以回收钒泥中的钒，实现了钒泥固废的资源化利用，对于钒化工行业的清洁生产环境保护有着重要的意义。

(2)本发明中，该方法可充分利用钒泥中铝基除杂剂与絮凝剂(聚丙稀铣胺)的协同强化作用，强化碱浸溶液中的脱硅除杂效果，获得低硅含量的纯净溶液，为高纯钒产品的制备提供有力条件。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1

本实施例中的钒泥的成分为：V₂O₅ 10％，Al₂O₃ 12％，SiO₂ 8％，FeO 1％，聚丙烯酰胺2％；

本实施例提供一种钒渣碱浸液除杂的方法，所述方法包括：将钒渣碱浸液和钒泥混合进行除杂，之后经固液分离，得到除杂液和尾渣；

其中，所述钒泥包括钒渣钠化焙烧提钒工艺中在钒浸出液中加入铝盐净化除杂后得到的钒泥；所述钒渣碱浸液为钒渣直接氧化碱浸后的溶液；所述钒泥的添加量为所述钒渣碱浸液质量的5％；所述钒渣碱浸液中NaOH浓度为200g/L，V₂O₅浓度40g/L，Si浓度为1g/L；所述除杂的温度为80℃；所述除杂的时间为0.5h；所述尾渣进行三级逆流水洗；所述水洗中的水量为尾渣质量的1倍；所述水洗中洗水的温度40℃；所述水洗的洗涤后液用于提钒。

经检测，除杂液中的硅含量为30ppm；除杂液经结晶和煅烧得到纯度为99.7％的五氧化二钒。

实施例2

本实施例中的钒泥的成分为：V₂O₅ 14％，Al₂O₃ 12％，SiO₂ 8％，FeO 3％，聚丙烯酰胺5％；

本实施例提供一种钒渣碱浸液除杂的方法，所述方法包括：将钒渣碱浸液和钒泥混合进行除杂，之后经固液分离，得到除杂液和尾渣；

其中，所述钒泥包括钒渣钠化焙烧提钒工艺中在钒浸出液中加入铝盐净化除杂后得到的钒泥；所述钒渣碱浸液为钒渣焙烧后的熟料碱浸后得到的溶液；所述钒泥的添加量为所述钒渣碱浸液质量的10％；所述钒渣碱浸液中NaOH浓度为350g/L，V₂O₅浓度10g/L，Si浓度为5g/L；所述除杂的温度为100℃；所述除杂的时间为2h；所述尾渣进行三级逆流水洗；所述水洗中的水量为尾渣质量的3倍；所述水洗中洗水的温度60℃；所述水洗的洗涤后液用于提钒。

经检测，除杂液中的硅含量为50ppm；除杂液经结晶和煅烧得到纯度为99.6％的五氧化二钒。

实施例3

本实施例中的钒泥的成分为：V₂O₅ 14％，Al₂O₃ 22％，SiO₂ 12％，FeO 1％，聚丙烯酰胺2％；

本实施例提供一种钒渣碱浸液除杂的方法，所述方法包括：将钒渣碱浸液和钒泥混合进行除杂，之后经固液分离，得到除杂液和尾渣；

其中，所述钒泥包括钒渣钠化焙烧提钒工艺中在钒浸出液中加入铝盐净化除杂后得到的钒泥；所述钒渣碱浸液包括钒渣直接氧化碱浸后的溶液；所述钒泥的添加量为所述钒渣碱浸液质量的8％；所述钒渣碱浸液中NaOH浓度为250g/L，V₂O₅浓度20g/L，Si浓度为3g/L；所述除杂的温度为85℃；所述除杂的时间为1h；所述尾渣进行三级逆流水洗；所述水洗中的水量为尾渣质量的1倍；所述水洗中洗水的温度50℃；所述水洗的洗涤后液用于提钒。

经检测，除杂液中的硅含量为30ppm；除杂液经结晶和煅烧得到纯度为99.7％的五氧化二钒。

实施例4

本实施例中的钒泥的成分为：V₂O₅ 11％，Al₂O₃ 18％，SiO₂ 9％，FeO 2％，聚丙烯酰胺2.5％；

本实施例提供一种钒渣碱浸液除杂的方法，所述方法包括：将钒渣碱浸液和钒泥混合进行除杂，之后经固液分离，得到除杂液和尾渣；

其中，所述钒泥包括钒渣钠化焙烧提钒工艺中在钒浸出液中加入铝盐净化除杂后得到的钒泥；所述钒渣碱浸液包括钒渣直接氧化碱浸后的溶液；所述钒泥的添加量为所述钒渣碱浸液质量的6％；所述钒渣碱浸液中NaOH浓度为280g/L，V₂O₅浓度30g/L，Si浓度为2g/L；所述除杂的温度为90℃；所述除杂的时间为1h；所述尾渣进行三级逆流水洗；所述水洗中的水量为尾渣质量的1倍；所述水洗中洗水的温度45℃；所述水洗的洗涤后液用于提钒。

经检测，除杂液中的硅含量为20ppm；除杂液经结晶和煅烧得到纯度为99.8％的五氧化二钒。

实施例5

本实施例中的钒泥的成分为：V₂O₅ 12％，Al₂O₃ 20％，SiO₂ 10％，FeO 1.5％，聚丙烯酰胺3％；

本实施例提供一种钒渣碱浸液除杂的方法，所述方法包括：将钒渣碱浸液和钒泥混合进行除杂，之后经固液分离，得到除杂液和尾渣；

其中，所述钒泥包括钒渣钠化焙烧提钒工艺中在钒浸出液中加入铝盐净化除杂后得到的钒泥；所述钒渣碱浸液为钒渣焙烧后的熟料碱浸后得到的溶液；所述钒泥的添加量为所述钒渣碱浸液质量的8％；所述钒渣碱浸液中NaOH浓度为320g/L，V₂O₅浓度15g/L，Si浓度为4g/L；所述除杂的温度为88℃；所述除杂的时间为1.5h；所述尾渣进行三级逆流水洗；所述水洗中的水量为尾渣质量的1倍；所述水洗中洗水的温度55℃；所述水洗的洗涤后液用于提钒。

经检测，除杂液中的硅含量为40ppm；除杂液经结晶和煅烧得到纯度为99.9％的五氧化二钒。

实施例6

本实施例中的钒泥的成分为：V₂O₅ 14％，Al₂O₃ 19％，SiO₂ 9％，FeO 2％，聚丙烯酰胺4％；

本实施例提供一种钒渣碱浸液除杂的方法，所述方法包括：将钒渣碱浸液和钒泥混合进行除杂，之后经固液分离，得到除杂液和尾渣；

其中，所述钒泥包括钒渣钠化焙烧提钒工艺中在钒浸出液中加入铝盐净化除杂后得到的钒泥；所述钒渣碱浸液为钒渣焙烧后的熟料碱浸后得到的溶液；所述钒泥的添加量为所述钒渣碱浸液质量的9％；所述钒渣碱浸液中NaOH浓度为270g/L，V₂O₅浓度32g/L，Si浓度为3.5g/L；所述除杂的温度为80℃；所述除杂的时间为1.8h；所述尾渣进行三级逆流水洗；所述水洗中的水量为尾渣质量的1倍；所述水洗中洗水的温度48℃；所述水洗的洗涤后液用于提钒。

经检测，除杂液中的硅含量为40ppm；除杂液经结晶和煅烧得到纯度为99.6％的五氧化二钒。

对比例1

与实施例1的区别仅在所述钒泥替换为等量的硫酸铝。经检测，除杂液中的硅含量为40ppm；除杂液经结晶和煅烧得到纯度为97.5％的五氧化二钒。

对比例2

与实施例1的区别仅在于所述钒泥替换为等量的硫酸铝(以Al₂O₃计)和絮凝剂(聚丙烯酰胺)的混合物，所述混合物中硫酸铝和絮凝剂的占比和钒泥中的相同。经检测，除杂液中的硅含量为40ppm；除杂液经结晶和煅烧得到纯度为98.3％的五氧化二钒。

对比例3

与实施例1的区别仅在于所述钒泥的添加量为1％。经检测，除杂液中的硅含量为40ppm；除杂液经结晶和煅烧得到纯度为98％的五氧化二钒。

对比例4

与实施例1的区别仅在于所述钒泥的添加量为20％。经检测，除杂液中的硅含量为40ppm；除杂液经结晶和煅烧得到纯度为98.2％的五氧化二钒。

对比例5

与实施例1的区别仅在于所述除杂的温度为60℃。经检测，除杂液中的硅含量为40ppm；除杂液经结晶和煅烧得到纯度为97.5％的五氧化二钒。

对比例6

与实施例1的区别仅在于所述除杂的时间为0.1h。经检测，除杂液中的硅含量为40ppm；除杂液经结晶和煅烧得到纯度为98.2％的五氧化二钒。

对比例7

与实施例1的区别仅在于所述除杂的时间为3h。经检测，除杂液中的硅含量为40ppm；除杂液经结晶和煅烧得到纯度为98.5％的五氧化二钒。

通过上述实施例和对比例的结果可知，本发明提供的方法利用钒泥除杂，不但解决了钒渣碱浸液除杂问题，而且可以回收钒泥中的钒，实现了钒泥固废的资源化利用，对于钒化工行业的清洁生产环境保护有着重要的意义。充分利用钒泥中铝基除杂剂与絮凝剂的协同强化作用，强化碱浸溶液中的脱硅除杂效果，获得低硅含量的纯净溶液，为高纯钒产品的制备提供有力条件。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。