專利名稱：一種釩提取方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬提取方法，具體涉及一種釩提取方法。
背景技術：
釩作為一種重要的金屬，其本身及其化合物在眾多領域如鋼鐵、有色金屬、化工、 合金、超導材料、汽車工業等均有著廣泛的應用。純釩金屬主要是通過用金屬鈣對從礦石中提煉出來的五氧化二釩進行高溫還原所得。目前提煉V2O5的方法主要是從釩鈦磁鐵礦中進行提取。由于釩鈦磁鐵礦中主要組分為!^e3O4，在生產生鐵過程中，其礦石中所含的大部分釩資源會隨著高爐還原冶煉過程進入生鐵中，而這時有少部分的釩資源會進入剩余的高爐渣即含釩高爐渣中。而且，為了獲得高純度的鐵，進入生鐵中的釩資源會在轉爐冶煉過程中以V2O5的形式被提取出來，提釩的過程中不可避免的會產生廢渣即轉爐釩渣。在冶煉過程中產生的釩渣尤其是含釩高爐渣(V2O5含量為0. 2% -0. 3% )通常是作為廢棄物處理，而這些釩渣中所含的釩資源并沒有得到很好的回收利用。
發明內容
有鑒于此，本發明提供一種釩提取方法，其可以有效的對釩渣中的釩資源進行回收利用。為解決以上技術問題，本發明的技術方案采用一種釩提取方法，包括以下步驟A、采用釩渣為原料，經鈉鹽焙燒、水性浸取、除雜得偏釩酸鈉溶液；B、所得偏釩酸鈉溶液經調酸、加銨鹽沉淀釩、過濾得聚釩酸銨；C、所得聚釩酸銨經熱分解制得V2O5粉末。優選的，所述A步驟中釩渣為含釩高爐渣。優選的，所述A步驟中，使釩渣在鈉鹽焙燒時與鈉鹽混合后進行加壓造塊成渣磚。優選的，所述加壓造塊成渣磚采用320t以上的壓力。優選的，所述A步驟中鈉鹽焙燒采用鈉鹽為氯化鈉。優選的，所述氯化鈉為釩渣質量的5% _8%。優選的，所述A步驟中鈉鹽焙燒時釩渣在溫度為800°C以上的焙燒時間為8小時以上。優選的，所述A步驟中水性浸取采用灌裝堆浸的方式。優選的，所述A步驟中除雜為調節pH為堿性，過濾；所得濾液加入氯化鎂，過濾； 所得濾液加入氯化銨，過濾得偏釩酸鈉溶液。優選的，所述B步驟中調酸為用濃硫酸調節偏釩酸鈉溶液pH為2-4。與現有技術相比，本發明所采用提取方法的原理如下A、采用釩渣為原料，經過鈉鹽焙燒、水性浸取和除雜得偏釩酸鈉溶液。這一步中，原料釩渣的組分中含有一定量的V2O5、三價和四價釩氧化物等；將釩渣與鈉鹽混合后進行焙燒，目的是為了破壞釩渣中的釩資源結構，將不溶于水的三價、四價和五價釩氧化物與鈉鹽和/或氧氣反應生成可溶于水的偏釩酸鈉，其反應方程式如下4NaCl+302+2V203 = 4NaV03+2Cl2 個V205+Na2C03 = 2NaV03+C02 個2NaCl+02+H20+V203 = 2NaV03+2HCl焙燒后所得固體混合物經過水性浸取后得到含有一定量雜質離子如鐵離子、錳離子、磷酸根離子、硅酸根離子等的偏釩酸鈉水溶液。所述含有一定雜質的偏釩酸鈉溶液經過調節PH和加入除雜劑等除雜步驟后得到偏釩酸鈉NaVO3溶液。B、所得偏釩酸鈉溶液經調酸、加銨鹽沉淀釩、過濾得聚釩酸銨。這一步中，在上一步所制得的偏釩酸鈉NaVO3溶液中加入酸性溶液，調節溶液pH 為酸性后，溶液內偏釩酸鈉在酸性條件下易發生聚合形成多釩酸鹽；形成的多釩酸鹽與銨鹽發生反應析出產物聚釩酸銨，溶液經過濾即得聚釩酸銨固體；上述步驟中所涉及的反應可用下式表示3Na4H2V10028+5 (NH4) 2S04+H2S04 = 5 (NH4) 2V6016+6Na2S04+4H20C、所得聚釩酸銨熱分解制得V2O5粉末。這一步中，聚釩酸銨經過加熱分解后得到V2O5粉末；其反應方程式如下(NH4) 2V6016 = 3V205+2NH3 +H2O 個本發明相對于現有技術有著以下優點現有技術僅是從冶煉出的鐵水中提煉 V2O5，而本發明提取方法采用煉鐵后剩余的釩渣作為提釩的原料，這可以有效的使釩渣中的釩資源得到回收利用。進一步的，本發明A步驟中優選采用釩渣原料為含釩高爐渣；含釩高爐渣中釩含量較低，雜質離子較多，但產量較大，相比于應用于制備其他釩產品而言，其用于提釩時可以獲得更高純度的V2O5產品。進一步的，本發明A步驟中優選采用在釩渣與鈉鹽混合后，焙燒前進行加壓造塊成渣磚；對渣磚進行加壓造塊成渣磚的目的是為了能夠減少焙燒時釩渣與還原性氣體的接觸面積，避免所生成的五價釩化合物被還原，提高后續焙燒時的釩轉化率。進一步的，本發明上述A步驟中加壓造塊優選采用320t以上的壓力；在對釩渣進行加壓造塊時，采用的壓力大小程度決定了渣磚的緊密程度，從而也會影響后續焙燒過程中與還原性氣體的接觸面積；經過試驗證實，采用320t以上的壓力可以有效的提高釩的轉化率。進一步的，本發明A步驟中鈉鹽焙燒優選采用鈉鹽為氯化鈉；氯化鈉成本較低且易于得到，采用氯化鈉可以減少生產成本。進一步的，上述A步驟中鈉鹽焙燒優選采用在釩渣中加入其重量的5% -8%的氯化鈉；采用釩渣質量5% -8%的氯化鈉，可以有效的提高釩在焙燒時的轉化率。進一步的，本發明A步驟中鈉鹽焙燒優選采用釩渣在800°C以上的焙燒時間大于 8小時；釩渣焙燒時溫度越高，焙燒時間越長，反應更充分；試驗證明，采用溫度為800°C以上，焙燒時間大于8小時，這可以有效的提高釩轉化率。進一步的，本發明A步驟中水性浸取優選采用灌裝堆浸的方式；灌裝堆浸可以最大程度的浸取出焙燒后固體中的釩資源，并且浸取后得到的達不到所需濃度的釩溶液可以作為下次浸取時的浸取液，從而實現生產上的連續性。
進一步的，本發明A步驟中除雜優選采用先調節水性浸取后得到的偏釩酸鈉溶液的PH值為10-12來使溶液中的金屬陽離子如鐵離子、錳離子等發生沉淀后過濾；然后在所得濾液中加入除雜劑如氯化鎂來使CrO42+和SiO:發生沉淀后過濾；最后在所得濾液中加入除雜劑如氯化銨來使Mg2+、NH4+和PO43-生成難溶的磷酸銨鎂沉淀后過濾；所得濾液即為較高純度的偏釩酸鈉溶液。進一步的，本發明B步驟中偏釩酸鈉溶液的調酸優選為采用濃硫酸調節其溶液pH 值為2-4，這可以使溶液有利于下一步的反應。
附圖是本發明提取方法的流程圖。
具體實施例方式為了使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。實施例1IOOOkg含釩高爐渣加入60kg氯化鈉并混合均勻后，在隧道窯中停留時間為50h， 在800°C的燒成帶下焙燒8個小時；焙燒后固體混合物的水性浸取采用灌裝堆浸的方法，其具體方法如下裝料前，先將罐內裝入稀釩水溶液約Im3以保護濾層；裝料后，灌頂噴頭開始向料柱噴淋熱稀釩水溶液；底部出液管每小時出液量為lm3，得到85LNaV03濃度為15g/L 的浸取溶液。浸取液加入少量碳酸鈉固體調節PH值為10，于反應器中攪拌一段時間后倒入底部有濾布和溶液收集器的料斗中，過濾得85L濾液；所得濾液加入少量氯化鎂于反應器中攪拌一段時間后倒入底部有濾布和溶液收集器的料斗中，過濾得85L濾液；所得濾液加入少量氯化銨于反應器中攪拌一段時間后倒入底部有濾布和溶液收集器的料斗中，過濾得 85L偏釩酸鈉溶液；偏釩酸鈉溶液轉入反應釜中，攪拌情況下加入少量濃硫酸調節PH值為 2后所得溶液加入222g硫酸銨，加熱反應液溫度至90°C并維持此反應溫度至溶液不再析出固體后，繼續反應2個小時；將溶液中析出的固體過濾得MOg聚釩酸銨固體。所得聚釩酸銨固體在電熱回轉窯中進行熱分解得到850gV205粉末。實施例2IOOOkg含釩高爐渣加入50kg氯化鈉并混合均勻后，在隧道窯中停留時間為50h， 在800°C的燒成帶下焙燒8個小時；焙燒后固體混合物的水性浸取采用灌裝堆浸的方法，其具體方法如下裝料前，先將罐內裝入稀釩水溶液約Im3以保護濾層；裝料后，灌頂噴頭開始向料柱噴淋熱稀釩水溶液；底部出液管每小時出液量為lm3，得到SOLNaVO3濃度為15g/L 的浸取溶液。浸取液加入少量碳酸鈉固體調節PH值為10，于反應器中攪拌一段時間后倒入底部有濾布和溶液收集器的料斗中，過濾得80L濾液；所得濾液加入少量氯化鎂于反應器中攪拌一段時間后倒入底部有濾布和溶液收集器的料斗中，過濾得80L濾液；所得濾液加入少量氯化銨于反應器中攪拌一段時間后倒入底部有濾布和溶液收集器的料斗中，過濾得 80L偏釩酸鈉溶液；偏釩酸鈉溶液轉入反應釜中，攪拌情況下加入少量濃硫酸調節PH值為 2后所得溶液加入210g硫酸銨，加熱反應液溫度至90°C并維持此反應溫度至溶液不再析出固體后，繼續反應2個小時。將溶液中析出的固體過濾得510g聚釩酸銨固體。所得聚釩酸銨固體在電熱回轉窯中進行熱分解得到SOOgV2O5粉末。實施例3IOOOkg含釩高爐渣加入60kg氯化鈉并混合均勻后，在隧道窯中停留時間為50h， 在1000°c的燒成帶下焙燒8個小時；焙燒后固體混合物的水性浸取采用灌裝堆浸的方法， 其具體方法如下裝料前，先將罐內裝入稀釩水溶液約Im3以保護濾層；裝料后，灌頂噴頭開始向料柱噴淋熱稀釩水溶液；底部出液管每小時出液量為lm3，得到90LNaV03濃度為15g/ L的浸取溶液。浸取液加入少量碳酸鈉固體調節pH值為10，于反應器中攪拌一段時間后倒入底部有濾布和溶液收集器的料斗中，過濾得90L濾液；所得濾液加入少量氯化鎂于反應器中攪拌一段時間后倒入底部有濾布和溶液收集器的料斗中，過濾得90L濾液；所得濾液加入少量氯化銨于反應器中攪拌一段時間后倒入底部有濾布和溶液收集器的料斗中，過濾得90L偏釩酸鈉溶液；偏釩酸鈉溶液轉入反應釜中，攪拌情況下加入少量濃硫酸調節PH值為2后所得溶液加入235g硫酸銨，加熱反應液溫度至90°C并維持此反應溫度至溶液不再析出固體后，繼續反應2個小時。將溶液中析出的固體過濾得560g聚釩酸銨固體。所得聚釩酸銨固體在電熱回轉窯中進行熱分解得到890gV205粉末。實施例4IOOOkg含釩高爐渣加入60kg氯化鈉并混合均勻后，用320t壓力對釩渣進行加壓造塊形成渣磚，然后將渣磚在隧道窯中停留時間為50h，在1000°C的燒成帶下焙燒8個小時；焙燒后固體混合物的水性浸取采用灌裝堆浸的方法，其具體方法如下裝料前，先將罐內裝入稀釩水溶液約Im3以保護濾層；裝料后，灌頂噴頭開始向料柱噴淋熱稀釩水溶液；底部出液管每小時出液量為lm3，得到125LNaV03濃度為15g/L的浸取溶液。浸取液加入少量碳酸鈉固體調節PH值為10，于反應器中攪拌一段時間后倒入底部有濾布和溶液收集器的料斗中，過濾得125L濾液；所得濾液加入少量氯化鎂于反應器中攪拌一段時間后倒入底部有濾布和溶液收集器的料斗中，過濾得125L濾液；所得濾液加入少量氯化銨于反應器中攪拌一段時間后倒入底部有濾布和溶液收集器的料斗中，過濾得125L偏釩酸鈉溶液；偏釩酸鈉溶液轉入反應釜中，攪拌情況下加入少量濃硫酸調節PH值為2后所得溶液加入400g硫酸銨，加熱反應液溫度至90°C并維持此反應溫度至溶液不再析出固體后，繼續反應2個小時。將溶液中析出的固體過濾得800g聚釩酸銨固體。所得聚釩酸銨固體在電熱回轉窯中進行熱分解得到1270gV205粉末。實施例5IOOOkg含釩高爐渣加入60kg氯化鈉并混合均勻后，用320t壓力對釩渣進行加壓造塊形成渣磚，然后將渣磚在隧道窯中停留時間為50h，在1000°C的燒成帶下焙燒10個小時；焙燒后固體混合物的水性浸取采用灌裝堆浸的方法，其具體方法如下裝料前，先將罐內裝入稀釩水溶液約Im3以保護濾層；裝料后，灌頂噴頭開始向料柱噴淋熱稀釩水溶液；底部出液管每小時出液量為lm3，得到132LNaV03濃度為15g/L的浸取溶液。浸取液加入少量碳酸鈉固體調節PH值為10，于反應器中攪拌一段時間后倒入底部有濾布和溶液收集器的料斗中，過濾得132L濾液；所得濾液加入少量氯化鎂于反應器中攪拌一段時間后倒入底部有濾布和溶液收集器的料斗中，過濾得132L濾液；濾液加入少量氯化銨于反應器中攪拌一段時間后倒入底部有濾布和溶液收集器的料斗中，過濾得132L偏釩酸鈉溶液；偏釩酸鈉溶液轉入反應釜中，攪拌情況下加入少量濃硫酸調節PH值為2后所得溶液加入460g硫酸銨，加熱反應液溫度至90°C并維持此反應溫度至溶液不再析出固體后，繼續反應2個小時。將溶液中析出的固體過濾得850g聚釩酸銨固體。所得聚釩酸銨固體在電熱回轉窯中進行熱分解得到1350gV205粉末。實施例6IOOOkg含釩高爐渣加入80kg氯化鈉并混合均勻后，用320t壓力對釩渣進行加壓造塊形成渣磚，然后將渣磚在隧道窯中停留時間為50h，在1000°C的燒成帶下焙燒10個小時；焙燒后固體混合物的水性浸取采用灌裝堆浸的方法，其具體方法如下裝料前，先將罐內裝入稀釩水溶液約Im3以保護濾層；裝料后，灌頂噴頭開始向料柱噴淋熱稀釩水溶液；底部出液管每小時出液量為lm3，得到135LNaV03濃度為15g/L的浸取溶液。浸取液加入少量碳酸鈉固體調節PH值為10，于反應器中攪拌一段時間后倒入底部有濾布和溶液收集器的料斗中，過濾得135L濾液；濾液加入少量氯化鎂于反應器中攪拌一段時間后倒入底部有濾布和溶液收集器的料斗中，過濾得135L濾液；濾液加入少量氯化銨于反應器中攪拌一段時間后倒入底部有濾布和溶液收集器的料斗中，過濾得135L偏釩酸鈉溶液；偏釩酸鈉溶液轉入反應釜中，攪拌情況下加入少量濃硫酸調節PH值為2后所得溶液加入475g硫酸銨，加熱反應液溫度至90°C維持此反應溫度至溶液不再析出固體后，繼續反應2個小時。將溶液中析出的固體過濾得870g聚釩酸銨固體。所得聚釩酸銨固體在電熱回轉窯中進行熱分解得到 1380gV205 粉末。實施例7IOOOkg含釩高爐渣加入80kg氯化鈉并混合均勻后，用340t壓力對釩渣進行加壓造塊形成渣磚，然后將渣磚在隧道窯中停留時間為50h，在1000°C的燒成帶下焙燒10個小時；焙燒后固體混合物的水性浸取采用灌裝堆浸的方法，其具體方法如下裝料前，先將罐內裝入稀釩水溶液約Im3以保護濾層；裝料后，灌頂噴頭開始向料柱噴淋熱稀釩水溶液；底部出液管每小時出液量為lm3，得到HOLNaVO3濃度為15g/L的浸取溶液。浸取液加入少量碳酸鈉固體調節PH值為10，于反應器中攪拌一段時間后倒入底部有濾布和溶液收集器的料斗中，過濾得140L濾液；所得濾液加入少量氯化鎂于反應器中攪拌一段時間后倒入底部有濾布和溶液收集器的料斗中，過濾得140L濾液；所得濾液加入少量氯化銨于反應器中攪拌一段時間后倒入底部有濾布和溶液收集器的料斗中，過濾得140L偏釩酸鈉溶液；偏釩酸鈉溶液轉入反應釜中，攪拌情況下加入少量濃硫酸調節PH值為2后所得溶液加入500g硫酸銨，加熱反應液溫度至90°C維持此反應溫度至溶液不再析出固體后，繼續反應2個小時。 將溶液中析出的固體過濾得885g聚釩酸銨固體。所得聚釩酸銨固體在電熱回轉窯中進行熱分解得到HlOgV2O5粉末。實施例8IOOOkg含釩高爐渣加入80kg氯化鈉并混合均勻后，用340t壓力對釩渣進行加壓造塊形成渣磚，然后將渣磚在隧道窯中停留時間為50h，在1000°C的燒成帶下焙燒10個小時；焙燒后固體混合物的水性浸取采用灌裝堆浸的方法，其具體方法如下裝料前，先將罐內裝入稀釩水溶液約Im3以保護濾層；裝料后，灌頂噴頭開始向料柱噴淋熱稀釩水溶液；底部出液管每小時出液量為lm3，得到HOLNaVO3濃度為15g/L的浸取溶液。浸取液加入少量碳酸鈉固體調節PH值為12，于反應器中攪拌一段時間后倒入底部有濾布和溶液收集器的料斗中，過濾得140L濾液；所得濾液加入少量氯化鎂于反應器中攪拌一段時間后倒入底部有濾布和溶液收集器的料斗中，過濾得140L濾液；所得濾液加入少量氯化銨于反應器中攪拌一段時間后倒入底部有濾布和溶液收集器的料斗中，過濾得140L偏釩酸鈉溶液；偏釩酸鈉溶液轉入反應釜中，攪拌情況下加入少量濃硫酸調節PH值為2后所得溶液加入500g硫酸銨，加熱反應液溫度至90°C維持此反應溫度至溶液不再析出固體后，繼續反應2個小時。 將溶液中析出的固體過濾得890g聚釩酸銨固體。所得聚釩酸銨固體在電熱回轉窯中進行熱分解得到1420gV205粉末。實施例9IOOOkg含釩高爐渣加入80kg氯化鈉并混合均勻后，用340t壓力對釩渣進行加壓造塊形成渣磚，然后將渣磚在隧道窯中停留時間為50h，在1000°C的燒成帶下焙燒10個小時；焙燒后固體混合物的水性浸取采用灌裝堆浸的方法，其具體方法如下裝料前，先將罐內裝入稀釩水溶液約Im3以保護濾層；裝料后，灌頂噴頭開始向料柱噴淋熱稀釩水溶液；底部出液管每小時出液量為lm3，得到HOLNaVO3濃度為15g/L的浸取溶液。浸取液加入少量碳酸鈉固體調節PH值為12，于反應器中攪拌一段時間后倒入底部有濾布和溶液收集器的料斗中，過濾得140L濾液；所得濾液加入少量氯化鎂于反應器中攪拌一段時間后倒入底部有濾布和溶液收集器的料斗中，過濾得140L濾液；所得濾液加入少量氯化銨于反應器中攪拌一段時間后倒入底部有濾布和溶液收集器的料斗中，過濾得140L偏釩酸鈉溶液；偏釩酸鈉溶液轉入反應釜中，攪拌情況下加入少量濃硫酸調節PH值為4后所得溶液加入500g硫酸銨，加熱反應液溫度至90°C維持此反應溫度至溶液不再析出固體后，繼續反應2個小時。 將溶液中析出的固體過濾得885g聚釩酸銨固體。所得聚釩酸銨固體在電熱回轉窯中進行熱分解得到HlOgV2O5粉末。以上僅是本發明的優選實施方式，應當指出的是，上述優選實施方式不應視為對本發明的限制，本發明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明的精神和范圍內，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種釩提取方法，其特征在于包括以下步驟A、采用釩渣為原料，經鈉鹽焙燒、水性浸取、除雜得偏釩酸鈉溶液；B、所得偏釩酸鈉溶液經調酸、加銨鹽沉淀釩、過濾得聚釩酸銨；C、所得聚釩酸銨經熱分解制得V2O5粉末。
2.根據權利要求1所述的提取方法，其特征在于所述A步驟中釩渣為含釩高爐渣。
3.根據權利要求1所述的提取方法，其特征在于所述A步驟中，使釩渣在鈉鹽焙燒時與鈉鹽混合后進行加壓造塊成渣磚。
4.根據權利要求3所述的提取方法，其特征在于所述加壓造塊成渣磚采用320t以上的壓力。
5.根據權利要求1所述的提取方法，其特征在于所述A步驟中鈉鹽焙燒采用鈉鹽為氯化鈉。
6.根據權利要求5所述的提取方法，其特征在于所述氯化鈉為釩渣重量的5%-8%。
7.根據權利要求1所述的提取方法，其特征在于所述A步驟中鈉鹽焙燒時釩渣在溫度為800°C以上的焙燒時間為8小時以上。
8.根據權利要求1所述的提取方法，其特征在于所述A步驟中水性浸取采用灌裝堆浸的方式。
9.根據權利要求1所述的提取方法，其特征在于所述A步驟中除雜為調節pH為堿性， 過濾；所得濾液加入氯化鎂，過濾；所得濾液加入氯化銨，過濾得偏釩酸鈉溶液。
10.根據權利要求1所述的提取方法，其特征在于所述B步驟中調酸為用濃硫酸調節偏釩酸鈉溶液PH為2-4。
全文摘要
本發明公開一種釩提取方法，包括以下步驟采用釩渣為原料，經鈉鹽焙燒、水性浸取、除雜得偏釩酸鈉溶液；所得偏釩酸鈉溶液經調酸、加銨鹽沉淀釩、過濾得聚釩酸銨；所得聚釩酸銨經熱分解制得V2O5粉末。本發明可以有效地對釩渣中的釩資源進行回收利用。
文檔編號C22B7/04GK102534267SQ20121002541
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月6日 優先權日2012年2月6日
發明者劉順明, 張琦, 汪洋, 鄧孝天 申請人:四川省達州鋼鐵集團有限責任公司