一種金屬釩或釩合金的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種金屬釩或釩合金的制備方法，該方法包括：在金屬鹽的熔融狀態(tài)下，將釩渣與所述金屬鹽接觸反應(yīng)，將接觸反應(yīng)后得到的混合物進(jìn)行固液分離以去除固體雜質(zhì)，并將固液分離后得到的熔融相進(jìn)行電解，所述金屬鹽為在其熔融狀態(tài)下能夠與釩渣反應(yīng)生成偏酸酸鹽的物質(zhì)。通過上述技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了在金屬釩或釩合金的制備過程中，釩合金收率高、金屬釩純度及收率高，且成本低、污染小的目的。
【專利說明】一種金屬釩或釩合金的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種金屬釩或釩合金的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 釩是一種優(yōu)異的功能材料和結(jié)構(gòu)材料，被廣泛應(yīng)用于鋼鐵、材料加工等領(lǐng)域。例 如，向鋼中添加一定量的釩，可以細(xì)化鋼的組織和晶粒，提高晶粒的粗化溫度，從而起到增 加鋼的強(qiáng)度、韌性和耐磨性的作用。釩也能較好的改善鈦合金結(jié)構(gòu)，而被廣泛應(yīng)用到航空航 天等領(lǐng)域。另外，釩合金中的快中子吸收截面小，對液態(tài)金屬鋰、鈉、鉀等有良好的抗蝕性， 還具有良好的強(qiáng)度和塑性，以及良好的加工性能，能抗輻照脆化，抗輻照腫脹，在輻照下具 有良好的尺寸穩(wěn)定性，是重要的反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料。
[0003] 釩因化學(xué)性質(zhì)活潑，在自然界中常以化合物及共生礦形式存在，釩的冶煉一般以 釩渣為原料分兩個(gè)過程進(jìn)行：首先采用鈉法或鈣法等浸取技術(shù)提取釩渣中的釩氧化物，即 將釩渣中的氧化釩通過煅燒轉(zhuǎn)化為可溶于水的物質(zhì)，然后利用水提取煅燒產(chǎn)物中可溶性釩 化合物，再通過化學(xué)反應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為釩的氧化物或合金，最后通過還原、氮化等制備金屬釩 及其它的釩制品。如：CN200910300085. 4公開了一種采用鈣蒸汽與釩氧化物反應(yīng)，并經(jīng)凈 化制得金屬釩的方法；CN200910128155. 2公開了一種采用萃取劑從釩鐵中萃取釩的方法； CN200810213025. 4和CN200910176896. 8分別公開了一種采用碳氧釩或釩鐵做可溶性陽極 電解制備金屬鑰;的方法；CN201110096864. 4公開了一種將f凡氧化物作為陰極、石墨作為陽 極，以FFC法電解而制備金屬釩的方法；201010540540. 0公開了一種采用鋁粉還原釩氧化 物制備金屬釩的方法。
[0004] 由此可以看出，現(xiàn)有制備金屬釩的方法中采用的原料基本上為釩氧化或者成本更 高的釩合金，并且從釩渣中生產(chǎn)氧化釩或釩合金的過程中會產(chǎn)生大量的污水，對環(huán)境造成 了極大的污染，逐漸成為了制約釩制備工藝的瓶頸，并且采用上述方法最終得到的金屬釩 或釩合金的純度及收率較低。因此，亟需開發(fā)一種金屬釩或釩合金的純度及收率高，且成本 低、污染小的金屬釩或釩合金的制備方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)制備的金屬釩或釩合金的純度及收率較低，且 成本高、污染嚴(yán)重的缺陷，提供了一種金屬釩或釩合金的純度及收率高，且成本低、污染小 的金屬釩或釩合金的制備方法。
[0006] 本發(fā)明的發(fā)明人意外的發(fā)現(xiàn)，在金屬釩或釩合金的制備過程中，通過將釩渣與熔 融的金屬鹽接觸反應(yīng)，釩渣中含有的釩元素(通常以氧化釩的形式存在）會轉(zhuǎn)變?yōu)槠C酸 鹽，此時(shí)，轉(zhuǎn)化成的偏釩酸鹽會以熔融的狀態(tài)存在于金屬鹽熔鹽體系中，而此時(shí)釩渣中的雜 質(zhì)仍會以固體的形式存在，然后通過將接觸反應(yīng)后的混合物進(jìn)行固液分離，從而能夠很容 易地將熔融的偏釩酸鹽與未熔融的固體雜質(zhì)分離，且分離較為徹底。然后再將固液分離后 得到的熔融相進(jìn)行電解，將偏釩酸鹽轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘兮C或者與其他金屬的合金。實(shí)現(xiàn)了以釩渣 為原料進(jìn)行制備金屬釩或釩合金的目的，釩渣相對于釩的氧化物或合金成本較低；而且通 過固液分離的方法能夠較充分地將釩渣中的雜質(zhì)去除，純化效果較好；并且此過程中是在 熔融的金屬鹽中進(jìn)行的，而所述熔融的金屬鹽可以作為后續(xù)電解制備金屬釩或釩合金的電 解質(zhì)使用，因此不會帶來額外的消耗，進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本；另外，在制備偏釩酸鹽的過 程中也不會產(chǎn)生大量的廢水等物質(zhì)，減少了對環(huán)境的污染。
[0007] 基于以上發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明提供了一種金屬釩或釩合金的制備方法，該方法包括：在金 屬鹽的熔融狀態(tài)下，將釩渣與所述金屬鹽接觸反應(yīng)，將接觸反應(yīng)后得到的混合物進(jìn)行固液 分離以去除固體雜質(zhì)，并將固液分離后得到的熔融相進(jìn)行電解；其中，所述金屬鹽為在其熔 融狀態(tài)下能夠與釩渣反應(yīng)生成偏酸酸鹽的物質(zhì)。
[0008] 優(yōu)選地，所述金屬鹽的用量大于將所述釩渣中的氧化釩全部轉(zhuǎn)化為偏釩酸鹽所需 的所述金屬鹽的理論用量，更優(yōu)選所述金屬鹽的用量為將所述釩渣中的氧化釩全部轉(zhuǎn)化為 偏釩酸鹽所需的所述金屬鹽的理論用量的1. 1-3倍。
[0009] 優(yōu)選地，所述金屬鹽為堿金屬的碳酸鹽、堿金屬的鹵化物、堿土金屬的碳酸鹽和堿 土金屬的鹵化物中的至少一種。
[0010] 通過上述技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了在金屬釩或釩合金的制備過程中，金屬釩或釩合金的 純度及收率高，且成本低、污染小的目的。
[0011] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 以下對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0013] 本發(fā)明提供了一種金屬釩或釩合金的制備方法，該方法包括：在金屬鹽的熔融狀 態(tài)下，將釩渣與所述金屬鹽接觸反應(yīng)，將接觸反應(yīng)后得到的混合物進(jìn)行固液分離以去除固 體雜質(zhì)，并將固液分離后得到的熔融相進(jìn)行電解；其中，所述金屬鹽為在其熔融狀態(tài)下能夠 與釩渣反應(yīng)生成偏酸酸鹽的物質(zhì)。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明，對所述金屬鹽的用量與釩渣的用量的比例沒有特別的限制，只要所 述金屬鹽能夠?qū)⑩C渣中的氧化釩充分轉(zhuǎn)化為偏釩酸鹽即可。優(yōu)選地，所述金屬鹽的用量大 于將所述釩渣中的氧化釩全部轉(zhuǎn)化為偏釩酸鹽所需的所述金屬鹽的理論用量。更優(yōu)選地， 所述金屬鹽的用量為將所述釩渣中的氧化釩全部轉(zhuǎn)化為偏釩酸鹽所需的所述金屬鹽的理 論用量的1. 1-3倍。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在這樣的用量比例范圍內(nèi)，金屬鹽不但能夠?qū)⑩C 渣中的氧化釩轉(zhuǎn)化為偏釩酸鹽，還能夠使得接觸反應(yīng)后得到的混合物保持較好的流動(dòng)性， 從而有利于后續(xù)偏釩酸鹽電解的過程中，偏釩酸鹽能夠順利地流動(dòng)到陰極獲得電子而被還 原為金屬鑰;。
[0015] 另外，本發(fā)明中對所述金屬鹽的種類沒有特別的限制，只要其能夠與釩渣中的氧 化釩反應(yīng)生成偏釩酸鹽即可。優(yōu)選的情況下，為了使得所述金屬鹽與釩渣中的氧化釩反應(yīng) 生成的偏釩酸鹽的理化性質(zhì)，例如，熔點(diǎn)能夠與釩渣中的雜質(zhì)更好的區(qū)分，所述金屬鹽優(yōu)選 為堿金屬的碳酸鹽、堿金屬的鹵化物、堿土金屬的碳酸鹽和堿土金屬的鹵化物中的至少一 種。
[0016] 本發(fā)明的發(fā)明人還意外的發(fā)現(xiàn)，當(dāng)所述金屬鹽為或含有堿金屬的鹵化物和/或堿 土金屬的鹵化物時(shí)，在釩渣與所述金屬鹽接觸反應(yīng)的過程中注入氧氣能夠進(jìn)一步提高氧化 釩轉(zhuǎn)變?yōu)槠C酸鹽的轉(zhuǎn)化率及轉(zhuǎn)化速度，優(yōu)選地，注入的氧氣的流速為0. 5-lNm3/千克金屬 鹽/分鐘。
[0017] 本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)所述金屬鹽優(yōu)選為堿金屬的氯化物和堿金屬的碳酸鹽的 混合物，所述堿金屬的氯化物優(yōu)選為氯化鉀和/或氯化鈉，所述堿金屬的碳酸鹽優(yōu)選為碳 酸鉀和/或碳酸鈉時(shí)，所述金屬鹽與釩渣中的氧化釩接觸反應(yīng)后得到的偏釩酸鹽的熔點(diǎn)恰 好在電解制備金屬釩的常規(guī)溫度范圍之間，因此，在將本發(fā)明制得的偏釩酸鹽的后續(xù)的電 解過程中不需要對偏釩酸鹽進(jìn)行升溫或降溫處理，這樣既可以節(jié)省操作步驟，又不需要額 外的耗能。因此，更優(yōu)選地，所述金屬鹽為堿金屬的氯化物和堿金屬的碳酸鹽的混合物，所 述堿金屬的氯化物優(yōu)選為氯化鉀和/或氯化鈉，所述堿金屬的碳酸鹽優(yōu)選為碳酸鉀和/或 碳酸鈉。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明，在上述優(yōu)選的金屬鹽中，對堿金屬的氯化物與堿金屬的碳酸鹽的重 量比沒有特別的限制，只要保證能夠?qū)⑩C渣中的氧化釩充分轉(zhuǎn)化為偏釩酸鹽即可。優(yōu)選堿 金屬的氯化物與堿金屬的碳酸鹽的重量比為5-15 : 1，當(dāng)所述堿金屬的氯化物優(yōu)選為氯化 鉀和/或氯化鈉，所述堿金屬的碳酸鹽為碳酸鉀和/或碳酸鈉時(shí)，堿金屬的氯化物與堿金屬 的碳酸鹽的重量比更優(yōu)選為7-12 : 1。在這樣優(yōu)選的比例范圍內(nèi)，一方面，堿金屬的碳酸鹽 和堿金屬的氯化物以及優(yōu)選情況下注入的氧氣能夠較好的協(xié)同和調(diào)和，從而能夠提高氧化 釩轉(zhuǎn)化為偏釩酸鹽的效果；另一方面，所述金屬鹽既能夠和下述優(yōu)選加入量的釩渣中的氧 化釩充分反應(yīng)，生成的含有偏釩酸鹽的混合物經(jīng)過濾后可以直接作為電解制備金屬釩或釩 合金的電解質(zhì)，而不需要再添加其它物質(zhì)，從而簡化了操作。
[0019] 本發(fā)明中對所述釩渣的來源沒有特別的限制，在其氧化釩的含量達(dá)到GB5062-85 中的最低要求的前提下，其中所含有的雜質(zhì)只要不與上述金屬鹽反應(yīng)，或是即使反應(yīng)所生 成的反應(yīng)物在金屬鹽的熔融溫度下也不能熔融即可。優(yōu)選地，所述釩渣中含有8-10重量％ 的氧化釩,20-30重量％的氧化硅，0. 5-5重量％的氧化鈣，0. 5-5重量％的氧化鎂、1-7重 量％的氧化錳和30-40重量％的全鐵。
[0020] 本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，釩渣中的氧化釩通常以五氧化二釩的形式存在， 五氧化二釩的熔點(diǎn)為675°C，偏釩酸鹽的熔點(diǎn)630-1700°C之間，而釩渣中相對于氧化釩為 雜質(zhì)成分的物質(zhì)的熔點(diǎn)均較高，通常在1700°C以上，因此，在1700°C以下的熔融的金屬鹽 中，釩渣中的氧化釩能夠處于熔融狀態(tài)，從而能夠和金屬鹽生成熔融態(tài)的偏釩酸鹽，而釩渣 中的雜質(zhì)卻始終以固體的形式存在，在接觸反應(yīng)結(jié)束后，通過將熔融態(tài)的反應(yīng)后的混合物 進(jìn)行熱態(tài)過濾，能夠很容易的將釩渣中的雜質(zhì)去除，并且采用固液分離的方法進(jìn)行除雜，操 作簡單且分離充分，也不會造成偏釩酸鹽的大量損失，本發(fā)明的發(fā)明人正是基于這樣的發(fā) 現(xiàn)，完成了本發(fā)明。從而實(shí)現(xiàn)了使得后續(xù)制備的金屬釩或釩合金的純度及收率較高的目的。 更進(jìn)一步地，由于本申請中將釩渣中的氧化釩轉(zhuǎn)變?yōu)槠C酸鹽的過程中是在熔融的金屬鹽 中進(jìn)行的，而轉(zhuǎn)變成的熔融的金屬鹽可以直接用于金屬釩或釩合金的電解，因此，不存在污 水污染的問題。并且直接以釩渣為原料進(jìn)行金屬釩或釩合金的制備，大大降低了生產(chǎn)成本。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明，用于將生成的偏釩酸鹽電解為金屬釩或釩合金的電解質(zhì)的種類可以 為本領(lǐng)域常規(guī)的用于金屬釩電解的電解質(zhì)，例如，所述電解質(zhì)可以為堿金屬的鹵化物和/ 或堿土金屬的鹵化物，其具體的種類本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)常規(guī)方法和實(shí)際情況進(jìn)行選 擇，由于本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)不在于此，在此不再贅述。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明，所述金屬鹽的用量可以包括后續(xù)電解中電解質(zhì)的量，在這種情況下， 將接觸反應(yīng)后的混合物固液分離后得到的熔融相可以直接插入電極進(jìn)行電解制備金屬釩 或釩合金。另外，所述金屬鹽的用量也可以不包括后續(xù)電解中電解質(zhì)的量，在這種情況下， 可以將接觸反應(yīng)后的混合物過濾后得到的熔融相再與熔融的電解質(zhì)混合，然后再插入電極 進(jìn)行電解制備金屬釩或釩合金。本發(fā)明中優(yōu)選上述第一種方法。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明，所述接觸反應(yīng)的條件沒有特別的限制，只要保證能夠?qū)⑩C渣中的氧 化釩充分轉(zhuǎn)變?yōu)槠C酸鹽，且其它雜質(zhì)仍以固體的形式存在即可。優(yōu)選地，所述接觸反應(yīng)的 溫度為800-1600°C，更優(yōu)選為800-1350°C，接觸反應(yīng)的時(shí)間可以為5-20分鐘。
[0024] 本發(fā)明中，將接觸反應(yīng)后得到的混合物進(jìn)行固液分離的方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所 公知，例如，可采微孔高溫陶瓷過濾管進(jìn)行固液相分離。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明，在優(yōu)選的情況下，所述電解的陽極為石墨，陰極為液態(tài)金屬。在這種 優(yōu)選的情況下，由于每種物質(zhì)的密度不同，因此，電解生成的金屬釩或釩合金能夠和加入的 液態(tài)金屬在陰極形成不同的密度層，可以直接根據(jù)其密度對金屬釩或釩合金進(jìn)行分離，還 可采用濕法冶金進(jìn)行分離獲得產(chǎn)物。其中，根據(jù)密度分離和濕法冶金獲得目的產(chǎn)物的方法 為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，在此不再贅述。
[0026] 另外，為了達(dá)到進(jìn)一步純化所得金屬釩或釩合金的目的，本發(fā)明的方法還包括 將上述所得的產(chǎn)物進(jìn)行高溫蒸餾或酸洗。例如，所述高溫蒸餾的條件可以包括：溫度為 800-1200°C，真空度為0. 008-0. 012Pa，時(shí)間為6-10小時(shí)；所述酸洗的方法可以包括：將分 離所得的產(chǎn)物加入到〇. 5-2體積％的稀鹽酸溶液中進(jìn)行酸洗10-30分鐘，過濾得到固體產(chǎn) 物，在采用去離子水清洗其中的鹽酸后，于l〇〇°C的真空烘箱中干燥6h以上，優(yōu)選6-8h，獲 得釩或釩合金。
[0027] 優(yōu)選地，當(dāng)所述液態(tài)金屬為鋁、鋅、錫、錳中的一種或多種時(shí)，所述分離的效果更 佳，從而能夠更進(jìn)一步提高金屬f凡或f凡合金的純度及收率高。
[0028] 其中，對液態(tài)金屬的加入量沒有特別的限制，例如，相對于每千克的電解質(zhì)，其用 量可以為0.05-0. 2千克。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況選擇制備金屬釩，或是制備釩合 金，能夠與釩形成合金的金屬為領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。例如，當(dāng)所述液態(tài)金屬為鋁時(shí)，最終 可以得到釩鋁合金；當(dāng)所述液態(tài)金屬為鋅時(shí)，最終可以得到金屬釩。
[0030] 所述電解的條件沒有特別的限制，可以為本領(lǐng)域常規(guī)的用于金屬釩制備的電解條 件，例如，電解的電壓為2-3V，電解的時(shí)間可以為1. 5-2. 5小時(shí)。
[0031] 以下將通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0032] 釩渣1為攀鋼轉(zhuǎn)爐釩渣，主要含有18重量％的V205, 25重量％的Si02, 2重量％的 CaO, 2重量％的MgO, 4重量％的MnO, 35重量％的TFe ;
[0033] 釩渣2為攀鋼轉(zhuǎn)爐釩渣，主要含有8重量％的V205, 20重量％的Si02, 5重量％的 CaO, 0. 5重量％的MgO, 1重量％的MnO, 30重量％的TFe ;
[0034] 釩渣3為攀鋼轉(zhuǎn)爐釩渣，主要含有10重量％的V205, 30重量％的Si02,0. 5重量％ 的CaO, 5重量％的MgO, 7重量％的MnO, 40重量％的TFe。
[0035] 使用華球石油化工公司提供的微孔陶瓷過濾管進(jìn)行固液相分離；
[0036] 蒸餾裝置為非標(biāo)設(shè)備，系統(tǒng)最低壓力可達(dá)0. OlPa，采用三級泵實(shí)現(xiàn)所需真空。
[0037] 所得產(chǎn)品中釩成分的測定方法參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T24583. 1-2009進(jìn)行測定。
[0038] 實(shí)施例1
[0039] 本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的金屬釩的制備方法。
[0040] (1)將6kg熔融的釩渣1加入到含有9kg氯化鈉和1kg碳酸鈉(質(zhì)量比為9 : 1) 的溫度為1250°C的熔融的金屬鹽中進(jìn)行接觸反應(yīng)，在通入氧氣以及充分?jǐn)嚢璧臈l件下反應(yīng) lOmin，將氧化釩轉(zhuǎn)變?yōu)槠C酸鈉。其中，所述金屬鹽的用量為將所述釩渣中的氧化釩全部 轉(zhuǎn)化為偏釩酸鹽所需的所述金屬鹽的理論用量的1. 6倍；氧氣通入的流速為0. 7Nm3/千克 金屬鹽/分鐘。并將接觸反應(yīng)后得到的含有偏釩酸鈉的混合物進(jìn)行固液分離得到含有偏釩 酸鈉的熔融相。
[0041] (2)將步驟（1)中得到的熔融相轉(zhuǎn)移至電解槽中，并加入1kg的金屬鋅作為電解 的陰極，待金屬鋅熔融后，插入石墨陽極，然后接通直流電源進(jìn)行電解。所述電解的電壓為 2. 5V，電解時(shí)間為2h。由于金屬f凡的密度較大，因此，電解結(jié)束后在熱態(tài)下將下層液態(tài)金屬 排除，得到含有金屬釩的粗提取物。
[0042] (3)將步驟（2)中得到的含有金屬釩的粗提取物加入到蒸餾裝置中，進(jìn)行蒸餾，蒸 餾的條件包括：溫度為1000°C，真空度為0. OlPa，時(shí)間為8h，得到500g金屬釩產(chǎn)品。并記 錄整個(gè)過程中的能耗，結(jié)果見表1。
[0043] (4)參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T24583. 1-2009測定步驟（3)中得到的金屬釩中單質(zhì)釩的含 量，并計(jì)算釩的收率，結(jié)果見表1。
[0044] 實(shí)施例2
[0045] 實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的金屬釩的制備方法。
[0046] (1)將6kg熔融的釩渣2加入到含有3. 7kg氯化鉀和0. 31kg碳酸鈉(質(zhì)量比為 12 : 1)的溫度為1350°C的熔融的金屬鹽中進(jìn)行接觸反應(yīng)，在通入氧氣以及充分?jǐn)嚢璧臈l 件下反應(yīng)5min，將氧化釩轉(zhuǎn)變?yōu)槠C酸鈉。其中，所述金屬鹽的用量為將所述釩渣中的氧化 釩全部轉(zhuǎn)化為偏釩酸鹽所需的所述金屬鹽的理論用量的1. 1倍；氧氣通入的流速為INm3/ 千克金屬鹽/分鐘。并將接觸反應(yīng)后得到的含有偏釩酸鈉的混合物進(jìn)行固液分離得到含有 偏釩酸鈉的熔融相。
[0047] (2)將步驟（1)中得到的熔融相轉(zhuǎn)移至電解槽中，并加入0. 5kg的金屬鋁作為電解 的陰極，待金屬鋁熔融后，插入石墨陽極，然后接通直流電源進(jìn)行電解。所述電解的電壓為 2. 0V，電解時(shí)間為2. 5h。由于金屬釩的密度較大，因此，電解結(jié)束后在熱態(tài)下將下層液態(tài)金 屬排除，得到含有金屬釩的粗提取物。
[0048] (3)將步驟（2)中得到的含有金屬釩的粗提取物加入0. 5體積％稀鹽酸溶液中浸 泡30分鐘除去多余的鋁和電解質(zhì)，過濾并采用去離子水洗去殘留的鹽酸，于真空烘箱中干 燥6h，得到350g釩合金。并記錄整個(gè)過程中的能耗，結(jié)果見表1。
[0049] (4)參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T24583. 1-2009測定步驟（3)中得到的釩合金中單質(zhì)釩的含 量，并計(jì)算釩的收率，結(jié)果見表1。
[0050] 實(shí)施例3
[0051] 本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的金屬釩的制備方法。
[0052] (1)將6kg熔融的釩渣3加入到含有9. 5kg氯化鉀和1. 35kg碳酸鉀(質(zhì)量比為 7 : 1)的溫度為800°C的熔融的金屬鹽中進(jìn)行接觸反應(yīng)，在通入氧氣以及充分?jǐn)嚢璧臈l件 下反應(yīng)20min，將氧化釩轉(zhuǎn)變?yōu)槠C酸鈉。其中，所述金屬鹽的用量為將所述釩漁中的氧化 釩全部轉(zhuǎn)化為偏釩酸鹽所需的所述金屬鹽的理論用量的3倍；氧氣通入的流速為0. 5Nm3/ 千克金屬鹽/分鐘。并將接觸反應(yīng)后得到的含有偏釩酸鈉的混合物進(jìn)行固液分離得到含有 偏釩酸鈉的熔融相。
[0053] (2)將步驟（1)中得到的熔融相轉(zhuǎn)移至電解槽中，并加入0. 5kg的金屬錫作為電解 的陰極，待金屬鋅熔融后，插入石墨陽極，然后接通直流電源進(jìn)行電解。所述電解的電壓為 3. 0V，電解時(shí)間為1. 5h。由于金屬釩的密度較大，因此，電解結(jié)束后在熱態(tài)下將下層液態(tài)金 屬排除，得到含有金屬釩的粗提取物。
[0054] (3)將步驟（2)中得到的含有金屬釩的粗提取物加入1體積％稀鹽酸溶液中除去 多余的錫和電解質(zhì)，過濾并采用去離子水洗去殘留的鹽酸，于真空烘箱中干燥8h，清洗干燥 后得到271. 5g金屬釩產(chǎn)品。并記錄整個(gè)過程中的能耗，結(jié)果見表1。
[0055] (4)參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T24583. 1-2009測定步驟（3)中得到的金屬釩中單質(zhì)釩的含 量，并計(jì)算釩的收率，結(jié)果見表1。
[0056] 實(shí)施例4
[0057] 本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的金屬釩的制備方法。
[0058] 按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行金屬釩的制備，不同的是，所述熔融的金屬鹽含有 22. 6kg的氯化鈉和2. 5kg的碳酸鈉，其中，所述金屬鹽的用量為將所述釩渣中的氧化釩全 部轉(zhuǎn)化為偏釩酸鹽所需的所述金屬鹽的理論用量的3. 97倍。整個(gè)過程中能耗、最終所得金 屬釩中單質(zhì)釩的含量以及金屬釩的收率見表1。
[0059] 實(shí)施例5
[0060] 本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的金屬釩的制備方法。
[0061] 按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行金屬釩的制備，不同的是，所述熔融的金屬鹽含有5kg的 氯化鈉和lkg的碳酸鈉。整個(gè)過程中能耗、最終所得金屬釩中單質(zhì)釩的含量以及金屬釩的 收率見表1。
[0062] 實(shí)施例6
[0063] 本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的金屬釩的制備方法。
[0064] 按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行金屬釩的制備，不同的是，所述熔融的金屬鹽含有9kg的 氯化鈉和lkg的碳酸鈣，其中，所述熔鹽的溫度為1600°C，所述金屬鹽的用量為將所述釩渣 中的氧化釩全部轉(zhuǎn)化為偏釩酸鹽所需的所述金屬鹽的理論用量的1. 7倍。整個(gè)過程中能 耗、最終所得金屬釩中單質(zhì)釩的含量以及金屬釩的收率見表1。
[0065] 實(shí)施例7
[0066] 本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的金屬釩的制備方法。
[0067] 按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行金屬釩的制備，不同的是，在接觸反應(yīng)的過程中，不通入 氧氣。整個(gè)過程中能耗、最終所得金屬釩中單質(zhì)釩的含量以及金屬釩的收率見表1。
[0068] 對比例1
[0069] 本對比例用于說明參比方法提供的金屬釩的制備方法。
[0070] 按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行金屬釩的制備，不同的是，步驟（1)中，將6kg的釩渣1 與1. 2kg的碳酸鈉鈉混合，然后在850°C的溫度下進(jìn)行煅燒1. 5小時(shí)，得到煅燒產(chǎn)物。將得 到的煅燒產(chǎn)物在30kg的水中溶解1小時(shí)，將溶解后的產(chǎn)物固液分離后，并將清液進(jìn)行濃縮、 250°C的溫度下干燥以完全除去產(chǎn)物中的水分。然后與實(shí)施例1步驟（1)中相同的熔鹽進(jìn) 行混合，熔融后并按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行電解制備金屬釩。整個(gè)過程中能耗、最終所得金 屬釩中單質(zhì)釩的含量以及金屬釩的收率見表1。
[0071] 對比例2
[0072] 本對比例用于說明參比方法提供的釩合金的制備方法。
[0073] 按照實(shí)施例2的方法進(jìn)行金屬釩的制備，不同的是，步驟（1)中，將6kg的釩渣2 與1. 2kg的碳酸鈉鈉混合，然后在850°C的溫度下進(jìn)行煅燒1. 5小時(shí)，得到煅燒產(chǎn)物。將得 到的煅燒產(chǎn)物在30kg的水中溶解2小時(shí)，將溶解后的產(chǎn)物固液分離后，并將清液進(jìn)行濃縮、 250°C的溫度下干燥以完全除去產(chǎn)物中的水分。然后與實(shí)施例2步驟（1)中相同的熔鹽進(jìn) 行混合，熔融后并按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行電解制備釩合金。整個(gè)過程中能耗、最終所得釩 合金中單質(zhì)釩的含量以及金屬釩的收率見表1。
[0074] 表 1
[0075]

【權(quán)利要求】
1. 一種金屬釩或釩合金的制備方法，該方法包括：在金屬鹽的熔融狀態(tài)下，將釩渣與 所述金屬鹽接觸反應(yīng)，將接觸反應(yīng)后得到的混合物進(jìn)行固液分離以去除固體雜質(zhì)，并將固 液分離后得到的熔融相進(jìn)行電解；其中，所述金屬鹽為在其熔融狀態(tài)下能夠與釩渣反應(yīng)生 成偏酸酸鹽的物質(zhì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述金屬鹽的用量大于將所述釩渣中的氧化釩 全部轉(zhuǎn)化為偏釩酸鹽所需的金屬鹽的理論用量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述金屬鹽的用量為將所述釩渣中的氧化釩全 部轉(zhuǎn)化為偏釩酸鹽所需的金屬鹽的理論用量的1. 1-3倍。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述金屬鹽為堿金屬的碳酸鹽、堿 金屬的鹵化物、堿土金屬的碳酸鹽和堿土金屬的鹵化物中的至少一種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述金屬鹽含有堿金屬的鹵化物和/或堿土金屬 的鹵化物，所述方法還包括：在釩渣與所述金屬鹽接觸反應(yīng)的過程中注入氧氣。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述金屬鹽為堿金屬的氯化物和堿金屬的碳酸 鹽的混合物，堿金屬的氯化物與堿金屬的碳酸鹽的重量比為5-15 : 1。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述堿金屬的氯化物為氯化鉀和/或氯化鈉，所 述堿金屬的碳酸鹽為碳酸鉀和/或碳酸鈉，在所述金屬鹽中，堿金屬的氯化物與堿金屬的 碳酸鹽的重量比為7-12 : 1。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述釩渣含有8-18重量％的氧化釩，20-30 重量％的氧化娃，〇. 5-5重量％的氧化|丐,0. 5-5重量％的氧化鎂、1-7重量％的氧化猛和 30-40重量％的全鐵。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述接觸反應(yīng)的條件包括：接觸反應(yīng)的溫度為 800-1600°C，接觸反應(yīng)的時(shí)間為5-20min。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在將所述熔融相進(jìn)行電解的過程中，采用的陰 極為熔融態(tài)的金屬電極。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述金屬電極為鋁、鋅、錫、錳中的一種或多 種。
【文檔編號】C22B34/22GK104060107SQ201310412958
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】朱福興, 穆天柱, 穆宏波, 閆蓓蕾, 彭衛(wèi)星 申請人:攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司