專(zhuān)利名稱(chēng)：一種由釩渣制備偏釩酸鉀的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及偏釩酸鹽制備技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，本發(fā)明涉及一種偏釩酸鉀的制備方法，尤其是涉及一種由釩渣制備偏釩酸鉀的方法。
背景技術(shù)：
偏釩酸鉀(KVO3)主要用作化學(xué)試劑、催化劑、催干劑、媒染劑等，廣泛用于釉料、化學(xué)觸媒、高級(jí)陶瓷制品等。目前，對(duì)于偏釩酸鉀的制備主要包括以下幾種方法一種制備偏釩酸鉀的方法是煅燒合成法，通過(guò)氫氧化鉀溶液與五氧化二釩作用煅燒后制得偏釩酸鉀。該方法得到的產(chǎn)品純度高，操作簡(jiǎn)單，是目前生產(chǎn)上主要采用的方法，但是該方法對(duì)V2O5純度要求較高，而高純度的V2O5價(jià)格較貴，因此生產(chǎn)成本高。
另一種方法是通過(guò)溶解濕的多釩酸銨和固體KOH濃縮制得。該方法須對(duì)產(chǎn)生的污染廢氣(氨氣)進(jìn)行回收，操作復(fù)雜且酸、堿消耗量大，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。再一種方法是如在公開(kāi)號(hào)為CN102531055A的中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)中所提到的，以鉀化提釩浸出液為原料，加入氯化鈣，在加熱攪拌情況下得到釩酸鈣沉淀，然后通過(guò)加入碳酸氫鉀溶液得到偏釩酸鉀溶液，將所得到偏釩酸鉀溶液蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶，最后將所得晶體分離并在40°C以下干燥，從而得到偏釩酸鉀固體。此方法適用于含釩濃度較低釩液，并且，在釩酸鈣的沉淀過(guò)程中，需要加入大量助沉劑，工藝復(fù)雜，操作要求高。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)在制備偏釩酸鉀時(shí)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。本發(fā)明提供了一種由釩渣制備偏釩酸鉀的方法，該方法包括以下步驟a、由釩渣制備鉀化提釩浸出液山、向所得的鉀化提釩浸出液中添加K2CO3，使溶液中的鉀釩摩爾比為I I. 2，然后加入有機(jī)酸將溶液的pH值調(diào)節(jié)至8 8. 5，得到偏釩酸鉀溶液；c、將偏釩酸鉀溶液濃縮結(jié)晶，得到偏釩酸鉀固體。根據(jù)本發(fā)明，所述鉀化提釩浸出液是指釩渣配鉀鹽進(jìn)行氧化鉀化焙燒后再水浸得到的含釩含鉀浸出液。根據(jù)本發(fā)明，所述釩渣中粒度在120目以下的粒子比例達(dá)80wt%以上。在步驟a中，還包括以下步驟向釩渣中添加鉀鹽，使鉀釩摩爾比為O. 8 O. 9，然后在700°C 800°C的溫度條件下焙燒60min 90min，得到五價(jià)釩鉀鹽；將所得的五價(jià)釩鉀鹽用80°C 95°C的水浸泡30min 60min，浸出液固比為2:1 4:1，浸泡后過(guò)濾洗滌，得到所述鉀化提釩浸出液。其中，所述鉀鹽為碳酸鉀、氯化鉀和硫酸鉀中的至少一種。在所述五價(jià)釩鉀鹽的浸泡步驟中，浸泡用水為工業(yè)水，在浸泡過(guò)程中加熱將溫度控制在80°C 95°C;在所述五價(jià)釩鉀鹽的過(guò)濾洗滌步驟中，洗滌用水為工業(yè)水，在浸泡后將五價(jià)釩鉀鹽過(guò)濾洗滌3次，液固比均為O. 6:1 1:1。
上述制備方法還可包括在步驟a之后用氯化鈣除去所述鉀化提釩浸出液中的Si、P雜質(zhì)的步驟，以使鉀化提釩浸出液中含有O. 5g/L lg/L的Si和少于O. 05g/L的P。在步驟b中，需要不斷添加有機(jī)酸并攪拌，直至溶液的pH值穩(wěn)定在8 8. 5。其中，所述有機(jī)酸為草酸或檸檬酸。在步驟c中，將偏釩酸鉀溶液加熱至沸騰，保持其沸騰狀態(tài)并攪拌，直至出現(xiàn)大量淡黃色晶體，再繼續(xù)濃縮至稠，然后過(guò)濾并依次用5ml冰水、體積濃度為95%的乙醇洗滌，晾干后得到偏釩酸鉀固體。本發(fā)明能夠制得純度較高的偏釩酸鉀( KVO3),與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果包括工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、成本較低、制得的偏釩酸鉀含量高且對(duì)環(huán)境污染小等。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的由釩渣制備偏釩酸鉀的方法的主要技術(shù)思路為以釩渣為原料，經(jīng)過(guò)高溫焙燒、水浸步驟得到鉀化提釩浸出液，再加AK2CO3調(diào)節(jié)鉀化提釩浸出液的鉀釩比，并用有機(jī)酸調(diào)節(jié)PH值，最后加熱濃縮結(jié)晶得到偏釩酸鉀固體。具體來(lái)講，根據(jù)本發(fā)明的由釩渣制備偏釩酸鉀的方法包括以下步驟a、由釩渣制備鉀化提釩浸出液；b、向所得的鉀化提釩浸出液中添加K2CO3，使溶液中的鉀釩摩爾比為I I. 2，然后加入有機(jī)酸將溶液的pH值調(diào)節(jié)至8 8. 5，得到偏釩酸鉀溶液；c、將偏釩酸鉀溶液濃縮結(jié)晶，得到偏釩酸鉀固體。根據(jù)本發(fā)明的由釩渣制備偏釩酸鉀的方法，所述釩渣中粒度在120目以下的粒子比例達(dá)80wt%以上，即對(duì)釩渣的粒度要求至少80%的釩渣通過(guò)O. 074mm(120目)篩。若粒度達(dá)不到要求，則不利于釩渣在氧化焙燒過(guò)程中能充分氧化；若粒度要求更高，雖然更加有利于可溶釩的轉(zhuǎn)化，但將增加磨礦成本，輸送及焙燒過(guò)程粉塵量大回收困難，對(duì)浸出后的殘洛難過(guò)濾。根據(jù)本發(fā)明，步驟a包括向釩渣中添加鉀鹽，使鉀釩摩爾比為O. 8 O. 9，然后在700°C 800°C的溫度條件下焙燒60min 90min，得到五價(jià)釩鉀鹽；將所得的五價(jià)釩鉀鹽用80°C 95°C的水浸泡30min 60min，浸出液固比為2:1 4:1，浸泡后過(guò)濾洗滌，得到所述鉀化提釩浸出液。其中，上述步驟a中為了使釩渣中的釩變?yōu)槿芙庥谒拟C酸鉀，因此要配入一定量的鉀鹽。所述鉀鹽為碳酸鉀、氯化鉀和硫酸鉀中的至少一種，其中以碳酸鉀為主，再加入其他兩種，鉀鹽的添加量為使鉀釩摩爾比為O. 8 O. 9，若鉀釩摩爾比小于O. 8則會(huì)影響釩轉(zhuǎn)化率；若鉀釩摩爾比大于O. 9則會(huì)帶來(lái)焙燒過(guò)程中鉀鹽的浪費(fèi)。焙燒溫度為700°C 800°C，控制焙燒溫度的目的是為了防止溫度過(guò)高而引起爐料熔化結(jié)球，影響正常操作，溫度過(guò)低，釩轉(zhuǎn)化率將降低，影響偏釩酸鉀產(chǎn)品質(zhì)量。焙燒時(shí)間為60min 90min，若焙燒時(shí)間少于60min，則反應(yīng)不充分，影響釩焙燒轉(zhuǎn)化率；焙燒達(dá)到90min后，釩轉(zhuǎn)化完全，再增加焙燒時(shí)間不能提高釩轉(zhuǎn)化率，反而會(huì)增加焙燒成本。上述步驟中加熱保溫在80°C 95°C的溫度區(qū)間有利于擴(kuò)散和提高溶解度，同時(shí)有利于破壞硅酸陰離子團(tuán)膠，使溶液易澄清，同時(shí)攪拌以提高擴(kuò)散速度；在浸泡后將五價(jià)釩鉀鹽過(guò)濾洗滌3次，液固比均為O. 6:1 I: I，以提高浸出的收率。上述步驟中將五價(jià)釩鉀鹽用80°C 95°C水浸泡30min 60min，浸出液固比2:1 4:1，其中“液”是指浸出用到的工業(yè)水，“固”是指釩渣，浸泡后過(guò)濾洗滌，過(guò)濾掉浸出殘?jiān)?，得到鉀化提釩浸出液。根據(jù)本發(fā)明，所述制備方法還包括在步驟a之后用氯化鈣除去所述鉀化提釩浸出液中的Si、p雜質(zhì)的步驟，以使鉀化提釩浸出液中含有O. 5g/L lg/L的Si和少于O. 05g/L的P。除雜是為了使后續(xù)步驟中得到的偏釩酸鉀產(chǎn)品滿(mǎn)足市場(chǎng)的要求，不除雜將得到Si、P含量高的偏釩酸鉀產(chǎn)品，質(zhì)量不合格。根據(jù)本發(fā)明，在步驟b中，添加K2CO3調(diào)節(jié)溶液中的鉀釩摩爾比在I I. 2，其中，調(diào)節(jié)鉀釩摩爾比在I I. 2的范圍內(nèi)是為使溶液中的V離子生成KVO3提供足夠的K離子；然后加入有機(jī)酸將溶液的PH值調(diào)節(jié)至8 8. 5，在此pH范圍內(nèi)，V以偏釩酸根(V3O93'V4O124'又稱(chēng)VO3-)形式存在，得到偏釩酸鉀溶液；其中，在步驟b中，需要不斷添加有機(jī)酸并攪拌，直至溶液的pH值穩(wěn)定在8 8. 5，攪拌的目的是提高擴(kuò)散速度，使溶液和酸混合均勻，達(dá)到調(diào)節(jié)PH值的目的。
進(jìn)一步的是，上述步驟中，所述有機(jī)酸為草酸或檸檬酸。優(yōu)選地，所述有機(jī)酸為草酸，因?yàn)椴菟岜葯幟仕嵋追纸?，有機(jī)酸根在加熱過(guò)程中分解，以CO2形式排出。根據(jù)本發(fā)明，在步驟c中，將偏釩酸鉀溶液加熱至沸騰，保持其沸騰狀態(tài)并攪拌，直至出現(xiàn)大量淡黃色晶體，再繼續(xù)濃縮至稠，然后過(guò)濾并依次用5ml冰水、體積濃度為95%的乙醇洗滌，晾干后得到偏釩酸鉀固體。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的由釩渣制備偏釩酸鉀的方法進(jìn)行詳細(xì)描述。實(shí)施例I取200g 釩渣(含釩 9. 15%, SiO2 15. 75%, P 0. 052%，粒度-120 目的釩渣為 81. 3%)配加40gK2C03，在700°C焙燒60min，焙燒后熟料加80°C水400ml，5g氯化鈣，恒溫80°C浸泡攪拌30min，浸出液固比2:1，過(guò)濾并用80 V水洗潘3次，每次120ml水，液固比為O. 6:1，得到鉀化提釩浸出液725ml (V5+濃度為25. 03g/L, K.濃度為15. 83g/L，Si元素濃度O. 57g/L,P元素濃度O. 01g/L)。加4. 24gK2C03固體,使溶液中的鉀fL摩爾比為I,然后用草酸調(diào)節(jié)溶液PH值為8，不斷添加草酸并攪拌，直至溶液的pH值穩(wěn)定在8，將溶液加熱至沸騰并保持60min。保持60min后，出現(xiàn)大量淡黃色晶體，再繼續(xù)小心濃縮至稠，過(guò)濾并依次用5ml冰水，體積濃度為95%乙醇洗滌，晾干，得到偏釩酸鉀產(chǎn)品。偏釩酸鉀產(chǎn)品中KVO3含量99. 6%，V元素收率為91%。實(shí)施例2取200g 釩渣(含釩 9. 15%, SiO2 15. 75%, P 0. 052%，粒度-120 目的釩渣為 81. 3%)配加45gK2C03，在800°C焙燒90min，焙燒后熟料加95°C水800ml，5g氯化鈣，恒溫95°C浸泡攪拌60min，浸出液固比4:1，過(guò)濾并用95V水洗潘3次，每次120ml水，液固比為O. 6: 1，得到鉀化提釩浸出液1117ml (V5+濃度為16. 25g/L，K+濃度為11. 28g/L，Si元素濃度O. 61g/L，P元素濃度O. 02g/L)。加2. 27gK2C03固體，使溶液中的鉀釩摩爾比為I. I，然后用草酸調(diào)節(jié)溶液PH值為8. 5，不斷添加草酸并攪拌，直至溶液的pH值穩(wěn)定在8. 5，將溶液加熱至沸騰并保持120min。保持120min后，出現(xiàn)大量淡黃色晶體，再繼續(xù)小心濃縮至稠，過(guò)濾并依次用5ml冰水，體積濃度為95 %乙醇洗滌，晾干，得到偏釩酸鉀產(chǎn)品。偏釩酸鉀產(chǎn)品中KVO3含量99. 7%, V元素收率為95%。實(shí)施例3
取200g 釩渣(含釩 9. 15%, SiO2 :15. 75%, P :0. 052%，粒度-120 目的釩渣為 81. 3%)配加40gK2C03，在750°C焙燒90min，焙燒后熟料加90°C水400ml，5g氯化鈣，恒溫90°C浸泡攪拌60min后，浸出液固比2:1，過(guò)濾并用90V水洗潘3次，每次120ml水，液固比為O. 6:1，得到鉀化提釩浸出液745ml (V5+濃度為24. 36g/L，K+濃度為15. 40g/L, Si元素濃度O. 59g/L，P元素濃度O. 03g/L)。加4. 24gK2C03固體，使溶液中的鉀釩摩爾比為I，然后用草酸調(diào)節(jié)溶液PH值為8. 3，不斷添加草酸并攪拌，直至溶液的pH值穩(wěn)定在8. 3，將溶液加熱至沸騰并保持90min。保持90min后，出現(xiàn)大量淡黃色晶體，再繼續(xù)小心濃縮至稠，過(guò)濾并依次用5ml冰水，體積濃度為95 %乙醇洗滌，晾干，得到偏釩酸鉀產(chǎn)品。偏釩酸鉀產(chǎn)品中KVO3含量99. 6%, V元素收率為93%。通過(guò)將本發(fā)明的實(shí)施例可知，根據(jù)本發(fā)明的方法制備得到的偏釩酸鉀的產(chǎn)品純度聞，I凡收率聞。綜上所述，本發(fā)明的由釩渣制備偏釩酸鉀的方法的制備方法具有如下優(yōu)點(diǎn)1)所制得的偏釩酸鉀(KVO3)純度較高，含量可在99%以上；2)以釩渣為原料，可有效的對(duì)釩渣中 的釩資源進(jìn)行回收利用，并且生產(chǎn)過(guò)程中均采用常見(jiàn)的化工原料，如氯化鈣和碳酸鉀等，成本低廉且操作簡(jiǎn)單可靠，便于工業(yè)化生產(chǎn)；3)本發(fā)明將由釩渣制得的鉀化提釩浸出液除雜后蒸發(fā)濃縮結(jié)晶，從而得到偏釩酸鉀固體，工藝簡(jiǎn)單，操作方便；4)本發(fā)明沒(méi)有二氧化硫、氨氣等廢氣的產(chǎn)生，對(duì)環(huán)境污染小。
權(quán)利要求
1.一種由釩渣制備偏釩酸鉀的方法，所述制備方法包括以下步驟 a、由釩渣制備鉀化提釩浸出液； b、向所得的鉀化提釩浸出液中添加K2CO3，使溶液中的鉀釩摩爾比為I I.2，然后加入有機(jī)酸將溶液的PH值調(diào)節(jié)至8 8. 5，得到偏釩酸鉀溶液； C、將偏釩酸鉀溶液濃縮結(jié)晶，得到偏釩酸鉀固體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的由釩渣制備偏釩酸鉀的方法，其特征在于，所述釩渣中粒度在120目以下的粒子比例達(dá)80wt%以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的由釩渣制備偏釩酸鉀的方法，其特征在于，步驟a具體包括以下步驟 向釩渣中添加鉀鹽，使鉀釩摩爾比為O. 8 O. 9，然后在700°C 800°C的溫度條件下焙燒60min 90min,得到五價(jià)I凡鉀鹽； 將所得的五價(jià)釩鉀鹽用80°C 95°C的水浸泡30min 60min，浸出液固比為2:1 4:1，浸泡后過(guò)濾洗滌，得到所述鉀化提釩浸出液。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的由釩渣制備偏釩酸鉀的方法，其特征在于，所述鉀鹽為碳酸鉀、氯化鉀和硫酸鉀中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的由釩渣制備偏釩酸鉀的方法，其特征在于，在所述五價(jià)釩鉀鹽的浸泡步驟中，浸泡用水為工業(yè)水，在浸泡過(guò)程中加熱將溫度控制在80°C 95°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的由釩渣制備偏釩酸鉀的方法，其特征在于，在所述五價(jià)釩鉀鹽的過(guò)濾洗滌步驟中，洗滌用水為工業(yè)水，在浸泡后將五價(jià)釩鉀鹽過(guò)濾洗滌3次，液固比均為 O. 6:1 1:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的由釩渣制備偏釩酸鉀的方法，其特征在于，所述制備方法還包括在步驟a之后用氯化鈣除去所述鉀化提釩浸出液中的Si、P雜質(zhì)的步驟，以使鉀化提釩浸出液中含有O. 5g/L lg/L的Si和少于O. 05g/L的P。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的由釩渣制備偏釩酸鉀的方法，其特征在于，在步驟b中，不斷添加有機(jī)酸并攪拌，直至溶液的PH值穩(wěn)定在8 8. 5。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的由釩渣制備偏釩酸鉀的方法，其特征在于，所述有機(jī)酸為草酸或檸檬酸。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的由釩渣制備偏釩酸鉀的方法，其特征在于，在步驟C中，將偏釩酸鉀溶液加熱至沸騰，保持其沸騰狀態(tài)并攪拌，直至出現(xiàn)大量淡黃色晶體，再繼續(xù)濃縮至稠，然后過(guò)濾并依次用5ml冰水、體積濃度為95%的乙醇洗滌，晾干后得到偏釩酸鉀固體。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種由釩渣制備偏釩酸鉀的方法。該方法包括以下步驟a、由釩渣制備鉀化提釩浸出液；b、向所得的鉀化提釩浸出液中添加K2CO3，使溶液中的鉀釩摩爾比為1～1.2，然后加入有機(jī)酸將溶液的pH值調(diào)節(jié)至8～8.5，得到偏釩酸鉀溶液；c、將偏釩酸鉀溶液濃縮結(jié)晶，得到偏釩酸鉀固體。本發(fā)明能夠制得純度較高的偏釩酸鉀，具有工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、成本較低、產(chǎn)品純度高且對(duì)環(huán)境污染小等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C22B7/04GK102828036SQ20121028827
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月14日
發(fā)明者高官金, 付自碧, 何文藝, 申彪, 盧曉琳, 尹丹鳳, 彭一村, 張 林 申請(qǐng)人:攀鋼集團(tuán)研究院有限公司, 攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼釩有限公司, 攀鋼集團(tuán)西昌鋼釩有限公司