本發明涉及一種粗三氯氧釩中去除三氯化鋁的方法,屬于固體廢物資源化領域。
背景技術:
1、氯化法制備高純五氧化二釩工藝主要通過將含釩原料氯化得到中間產物粗三氯氧釩,后經過進一步精制得到高純三氯氧釩,最后對高純三氯氧釩進行轉化得到高純五氧化二釩,因此高純的三氯氧釩是制備高純五氧化二釩的基本前提。
2、三氯化鋁的溶解度受溫度和ph值的影響,在常溫下,其在弱酸性溶劑中溶解度較大。在ph值為3~6范圍內,三氯化鋁的溶解度大約為60~90g/l;當ph值在7~9之間時,氯化鋁的溶解度為30~50g/l;而當ph值大于9時,三氯化鋁的溶解度將大大降低,只有10g/l左右。此外,氯化鋁還與溫度有關,隨著溫度的升高,氯化鋁的溶解度也會增加,10℃時,其溶解度為120g/l;50℃時,溶解度為320g/l;90℃時,溶解度可達到400g/l以上。總之,三氯化鋁的溶解度受溶液的ph值和溫度的影響,常溫下,其在酸性溶劑中溶解度較大,溫度降低,三氯化鋁的溶解度也會大幅下降。
3、由于含釩原料中含有一定量的雜質,在氯化過程中雜質成分不同程度被氯化,形成相應的氯化物(如alcl3)進入粗三氯氧釩中,需要對其進行提純精制才能得到高純三氯氧釩。對于三氯化鋁來說,酸性三氯氧釩作為溶劑時三氯氧釩的溶解度是較大的,而三氯氧釩中三氯化鋁過多就會導致在低溫下很容易飽和結晶析出,沉積粘附在熱交換器的管道內壁,一方面會使熱交換器換熱效果大大降低,另一方面有可能堵塞管道,嚴重影響生產。
4、專利cn115947370a中提供了一種利用含釩精制尾渣制備精三氯氧釩的方法,該方法僅利用過濾去除粗三氯氧釩中的固體雜質,未考慮溶解在三氯氧釩中的雜質;專利cn114380331a一種提純粗三氯氧釩的方法、cn114380332a一種提純粗三氯氧釩的方法中利用蒸餾的方法去除粗三氯氧釩中的一些溶解雜質,該方法存在除雜效率過低,能量消耗過高的缺點;cn112142107a利用含釩精制尾渣制備高純三氯氧釩的方法中采用水解+蒸餾的方法進行粗三氯氧釩除雜,該方法釩損率過高,能量消耗也過高。
技術實現思路
1、本發明提供了一種粗三氯氧釩中去除三氯化鋁的方法。該方法主要利通過梯度結晶的方式對三氯化鋁進行去除,該方法工藝原理可靠、工藝流程簡單、生產成本偏低。
2、本發明采用以下技術方案:
3、(1)外部惰性氣氛接入惰性氣體入口3和惰性氣體出口6對結晶器進行置換,使系統保持惰性氣體氛圍狀態。
4、(2)將粗三氯氧釩通過原料入口5注入到結晶器2/3液位,關閉原料注入口;打開磁力攪拌9,打開冷凍機1通過冷凍液入口2注入結晶器夾層,通過冷凍液出口7進行循環冷卻,控制冷凍液溫度使粗三氯氧釩按照一定的溫度梯度進行降溫,使三氯化鋁結晶。通過溫度計4觀察內部溫度,將粗三氯氧釩降溫至10℃進行養晶。
5、(3)長晶結束后,打開排料口8,將晶漿液排出進入帶有濾布的收集瓶10中。
6、(4)過濾結束后,拆除濾布,酸浸后檢測釩含量。
7、2、根據權利要求1所述的一種粗三氯氧釩中去除三氯化鋁的方法,其特征在于:步驟(1)中的惰性氣體可為氮氣、氬氣,氮氣純度≥99%,氬氣純度≥99%,系統中置換后的水蒸氣≤1ppm,體系內無氧氣。
8、3、根據權利要求1所述的一種粗三氯氧釩中去除三氯化鋁的方法,其特征在于:步驟(2)采用梯度結晶的方法使粗三氯氧釩中的三氯化鋁結晶,具體操作如下:
9、i.養晶階段:以3~4℃/min的降溫速率快速降溫至10℃,磁力攪拌轉速為100~120rpm,保證內部溫度均勻,低溫養晶30min,使三氯化鋁形成晶核。
10、ii.長晶階段:磁力攪拌轉速控制在30~80rpm,低轉速利于長晶,降溫速率為0.5~1℃/min,降溫至-15℃后保持60min。
11、4、根據權利要求1所述的一種粗三氯氧釩中去除三氯化鋁的方法,其特征在于:步驟(3)中,過濾連接管線為夾層管,需在夾層內通入-15℃冷凍液進行保冷,過濾使用的濾布孔徑為3-6μm,釩損<3g/l,過濾后的三氯氧釩中鋁含量≤0.001%。。
12、5、根據權利要求1所述的一種粗三氯氧釩中去除三氯化鋁,其特征在于:對濾后對濾布進行酸浸處理,酸為1+1鹽酸。
13、本發明帶來的有益效果是:采用梯度結晶的方法,控制粗三氯氧釩中的三氯化鋁低溫下梯度結晶析出過濾,達到除雜目的。本方法工藝原理可靠、工藝流程簡單、生產成本偏低,易于工業化。
1.一種粗三氯氧釩中去除三氯化鋁的方法,利用低溫三氯化鋁在粗三氯氧釩中溶解度降低的特性,采用梯度結晶的方法結晶析出三氯化鋁,再通過過濾的方法去除,包括如下步驟:
2.根據權利要求1所述的一種粗三氯氧釩中去除三氯化鋁的方法,其特征在于:步驟(1)中的惰性氣體可為氮氣、氬氣,氮氣純度≥99%,氬氣純度≥99%,系統中置換后的水蒸氣≤1ppm,體系內無氧氣。
3.根據權利要求1所述的一種粗三氯氧釩中去除三氯化鋁的方法,其特征在于:步驟(2)采用梯度結晶的方法使粗三氯氧釩中的三氯化鋁結晶,具體操作如下:
4.根據權利要求1所述的一種粗三氯氧釩中去除三氯化鋁的方法,其特征在于:步驟(3)中,過濾連接管線為夾層管,需在夾層內通入-15℃冷凍液進行保冷,過濾使用的濾布孔徑為3-6μm,釩損<3g/l,過濾后的三氯氧釩中鋁含量≤0.001%。
5.根據權利要求1所述的一種粗三氯氧釩中去除三氯化鋁,其特征在于:對濾后對濾布進行酸浸處理,酸為1+1鹽酸。