一種釩渣銨鹽浸取制備五氧化二釩的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種釩渣銨鹽浸取制備五氧化二釩的方法。包括如下步驟：(1)將釩渣與添加劑混合配料，經(jīng)焙燒得到焙砂；(2)將步驟(1)所得焙砂用銨鹽水溶液浸出，液固分離；(3)將步驟(2)分離后的溶液冷卻結(jié)晶并分離，得到偏釩酸銨晶體；(4)將步驟(3)所得偏釩酸銨晶體烘干后焙解，即可得到五氧化二釩產(chǎn)品。本發(fā)明釩浸出率高，浸液雜質(zhì)含量低，偏釩酸銨及五氧化二釩產(chǎn)品純度高，不產(chǎn)生硫酸鈉廢水，簡化了傳統(tǒng)鈉化焙燒工藝的后續(xù)凈化、沉釩和廢水處理等過程，具有釩回收率高、工藝成本低、流程短、過程清潔等優(yōu)勢。
【專利說明】一種釩渣銨鹽浸取制備五氧化二釩的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及有色金屬冶金領(lǐng)域，具體涉及一種制備五氧化二釩的方法，尤其涉及一種釩渣銨鹽浸取制備五氧化二釩的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]釩是一種有色金屬，是“現(xiàn)代工業(yè)的味精”，是十分重要的戰(zhàn)略資源。釩以其優(yōu)良的合金性能和催化性能，被廣泛地應(yīng)用于冶金、化工、機(jī)械、電子、汽車、鐵路及輕工等領(lǐng)域，85%的釩被鋼鐵行業(yè)消耗。
[0003]釩鈦磁鐵礦是世界釩資源的主要礦物，世界上釩產(chǎn)量的88%是從釩鈦磁鐵礦中獲得。我國釩鈦磁鐵礦資源儲量豐富，主要分布在攀枝花、承德和馬鞍山地區(qū)。釩鈦磁鐵礦中釩、鈦、鉻、鐵等多金屬共生，具有很高的資源利用價值。釩渣是由釩鈦磁鐵礦冶煉成鐵水，再氧化吹煉得到的釩含量較高的爐渣，釩渣是我國目前提釩的主要原料。
[0004]從釩渣中提釩的傳統(tǒng)工藝為鈉化焙燒一水浸法。其主要原理是以碳酸鈉、氯化鈉或者硫酸鈉等鈉鹽作為添加劑，在700~900°C焙燒，過程中各種物相分解以及低價態(tài)組份氧化成高價態(tài)組份，其中釩被氧化成五價并與鈉形成釩酸鈉，水浸釩焙砂得到偏釩酸鈉溶液，根據(jù)溶液雜質(zhì)含量情況進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，加銨鹽沉偏釩酸銨，或調(diào)整溶液PH至酸性水解沉釩以及沉多釩酸銨，再堿溶粗釩，得到高濃度釩溶液，加銨鹽沉偏釩酸銨，最后煅燒偏釩酸銨，可制得高純度五氧化二釩產(chǎn)品。鈉化焙燒水浸提釩方法存在的主要問題是焙燒產(chǎn)生的氯氣、二氧化硫等環(huán)境污染，而且后續(xù)工藝流程長，廢水中有大量芒硝，廢水處理能耗較大、成本高。
[0005]從釩渣中提釩的方法還有全濕法提釩工藝。CN101967563A公開了一種酸浸提釩的工藝，將釩渣用硫酸浸取，浸出液預(yù)氧化后弱堿性陰離子交換樹脂吸附釩，氫氧化鈉解吸得到高濃度釩溶液，向解吸液中加入氯化銨進(jìn)行沉釩，煅燒偏釩酸銨得到五氧化二釩。CN101412540A公開了一種硫酸浸取提釩的方法，浸出液用石灰乳和純堿中和至適合萃取的PH，萃取劑P2O4進(jìn)行萃取，硫酸反萃，含釩反萃溶液經(jīng)過氧化、氨水沉淀、熱解得到五氧化二釩。酸浸提釩缺點(diǎn)主要是浸液中各種金屬雜質(zhì)較多，后續(xù)酸性廢水處理困難。離子交換法富集釩往往有耗水量大，流程長，對水質(zhì)要求高，樹脂容易中毒等問題。萃取法富集釩，一般也有萃取對娃等雜質(zhì)敏感、萃取劑價格昂貴、萃余液中殘留的萃取劑易造成環(huán)境污染等問題。CN102127655A利用亞熔鹽工藝，高溫高壓強(qiáng)堿浸取提釩，浸出液蒸發(fā)冷卻結(jié)晶得到正釩酸鈉產(chǎn)品，優(yōu)點(diǎn)是母液中的堿可以循環(huán)使用，然而，亞熔鹽強(qiáng)堿浸出主要問題是硅、鋁等雜質(zhì)含量較高，釩酸鈉產(chǎn)品純度不高，且正釩酸鈉只是中間產(chǎn)品。濕法提釩雖然避免了高溫焙燒產(chǎn)生有毒氣體，但依然存在沉釩廢水和芒硝副產(chǎn)物產(chǎn)生量大等問題。
[0006]為了解決這些問題，目前常見方法還有鈣化焙燒-酸浸提釩方法，該方法是焙燒時加入鈣源，生成釩酸鈣，再利用硫酸鈣的溶度積小于釩酸鈣的原理，采用硫酸化浸出，浸出后續(xù)接萃取或離子交換富集釩，如CN103667710A，CN101412540A等，雖然鈣化焙燒-酸浸提釩不會產(chǎn)生有毒氣體和芒硝，但是酸浸時會產(chǎn)生大量硫酸鈣，覆蓋在焙砂表面，阻礙焙砂中釩的擴(kuò)散溶出，導(dǎo)致浸出率不高，還有酸性廢水難處理，以及萃取劑和樹脂本身存在的問題。加鈣焙燒，碳酸鹽浸出是另一種提釩方法，該方法是加鈣焙燒生成釩酸鈣，再利用碳酸鈣的溶度積小于釩酸鈣的原理，碳酸化浸出。CN102560086A提供了一種碳酸銨浸出釩渣焙砂的提釩方法，Ca0/V205的摩爾比為2~3的釩渣鈣化焙燒，用濃度為200~800g/L碳酸銨溶液浸出，過濾得到含釩浸液。該方法存在的主要問題是Ca0/V205的摩爾比較大，鈣鹽用量大，銨鹽濃度太高，且浸出不是在密封條件下進(jìn)行氨氣流失，造成浸出劑消耗大、成本高、工作環(huán)境較差，洗滌液加入浸出液會導(dǎo)致浸出液中釩濃度較低的問題，不利于沉釩。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種制備五氧化二釩的方法，特別是一種釩渣銨鹽浸取制備五氧化二釩的方法。該方法具有釩回收率高，浸液雜質(zhì)含量少，有效組份循環(huán)利用，產(chǎn)品純度高，工藝成本低，流程短，過程清潔等特點(diǎn)。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0009]一種釩渣銨鹽浸取制備偏釩酸銨的方法，包括以下步驟:
[0010](I)將釩渣與添加劑混合配料，經(jīng)焙燒得到焙砂；
[0011](2)將步驟(1)所得焙砂用銨鹽水溶液浸出，液固分離；
[0012](3)將步驟(2)分離后的溶液冷卻結(jié)晶并分離，得到偏釩酸銨晶體；
[0013](4)將步驟(3)所得偏釩酸銨晶體烘干后焙解，得到五氧化二釩產(chǎn)品。
[0014]該方法還可以包括以下步驟:
[0015](5)將步驟(4)中偏釩酸銨焙解產(chǎn)生的氨氣經(jīng)噴淋吸收、加壓碳酸化再生得到銨鹽溶液，并返回步驟(2)循環(huán)利用；
[0016](6)將步驟(2)分離出的浸渣經(jīng)多級逆流洗滌得到浸出渣，洗滌液返回步驟(2)循環(huán)利用。
[0017]作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述的方法，步驟(1)所述的釩渣經(jīng)破碎、球磨和篩分處理。
[0018]優(yōu)選地，所述篩分處理后的釩渣粒度小于74 μ m。
[0019]優(yōu)選地，步驟(1)所述添加劑為鈣鹽和/或鎂鹽，包括碳酸鈣、氧化鈣、氫氧化鈣、碳酸鎂、氧化鎂、氫氧化鎂中的一種或至少兩種的混合物。
[0020]優(yōu)選地，釩渣與添加劑形成的混合料中，鈣鹽和/或鎂鹽與釩(以V2O5計(jì))的摩爾比為 0.05 ~3.5，例如可以是 0.05,0.2,0.25,0.3,0.4,0.5,0.8、1.2、1.5、1.8、1.9,2.0、
2.5,2.8、3、3.5 ;優(yōu)選為 0.05 ~1.9，更優(yōu)選為 0.5 ~1.2。
[0021]本發(fā)明采用上述鈣鹽和/或鎂鹽與釩(以V2O5計(jì))的摩爾比，能夠使釩渣焙燒過程中釩部分以偏釩酸鈣和/或偏釩酸鎂形式存在，這樣有利于破壞釩渣晶體結(jié)構(gòu)，使釩更容易氧化浸出。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的添加劑加入量較少，成本也低，且加入少量的鈣鹽鎂鹽即可達(dá)到破壞晶體結(jié)構(gòu)的效果，釩的浸取率較高?，F(xiàn)有技術(shù)中摩爾比較大，往往是加入過量的鈣鹽，當(dāng)鈣鹽鎂鹽加入量較多時，不僅會造成資源浪費(fèi)，而且會生成焦釩酸鹽、正釩酸鹽。本發(fā)明中選擇的摩爾比有利于保證溶液中的釩以偏釩酸根形式存在，更容易形成偏釩酸銨結(jié)晶。
[0022]優(yōu)選地，步驟(1)所述的焙燒是在有氧條件下進(jìn)行。
[0023]優(yōu)選地，所述焙燒的溫度為600~1000°C，優(yōu)選為700~900°C，更優(yōu)選為800°C。
[0024]優(yōu)選地，所述焙燒的時間為0.5~5h，優(yōu)選為I~4h，更優(yōu)選為2~3h。
[0025]優(yōu)選地，所述焙燒的氣氛為空氣、氧氣或臭氧中的一種或至少兩種的混合物。
[0026]本發(fā)明在氧化焙燒條件下，能夠以較低的能耗，獲得更好的預(yù)氧化效果，可以使盡可能多的低價釩被氧化成五價釩，從而在銨鹽浸取過程中獲得更高的浸出率。
[0027]作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述的方法，步驟(2)所述的銨鹽為碳酸氫銨和/或碳酸銨。
[0028]本發(fā)明的方法選擇銨鹽作為浸出劑可以直接得到偏釩酸銨，焙解后即得到五氧化二鑰;產(chǎn)品，流程短，能耗低，成本低。
[0029]優(yōu)選地，所述銨鹽水溶液的濃度為30~300g/L，例如可以是30g/L、40g/L、50g/L、70g/L、80g/L、100g/L、130g/L、150g/L、190g/L、200g/L、250g/L、300g/L ;優(yōu)選為 40 ~190g/L，更優(yōu)選為50~150g/L。
[0030]本發(fā)明的方法選擇的銨鹽水溶液濃度，能夠保證焙砂中釩與銨根結(jié)合所需銨鹽用量，使釩有較高的浸取率；合適的銨鹽水溶液濃度，既保證了偏釩酸銨結(jié)晶率，又可避免銨鹽過量時偏釩酸銨結(jié)晶中夾帶碳酸銨和/或碳酸氫銨晶體的缺點(diǎn)，從而同時保證了偏釩酸銨的結(jié)晶率和純度。
[0031]優(yōu)選地，所述銨鹽的加入為固體加入或配成溶液加入，優(yōu)選為配成溶液加入；即可以將銨鹽以固體的方式加入循環(huán)液中配制到所需的濃度，或者將銨鹽直接配成溶液再與循環(huán)液混合，優(yōu)選配成溶液加入。
[0032]優(yōu)選地，所述釩渣與銨鹽水溶液的質(zhì)量體積比(t/m3)為1:2-10，優(yōu)選為1:3-6,更優(yōu)選為1:4-5。
[0033]優(yōu)選地，所述浸出的溫度為60~200°C，優(yōu)選為80~200°C，更優(yōu)選為90~150°C。
[0034]優(yōu)選地，所述浸出的時間為0.5~6h，優(yōu)選為I~4h，更優(yōu)選為2~3h。
[0035]本發(fā)明所限定的浸出劑的濃度、與釩渣的質(zhì)量體積比、浸出溫度、浸出時間，可以以比較低的物料和能源消耗獲得比較高的浸出率。
[0036]優(yōu)選地，所述浸出是在密閉壓力容器中進(jìn)行。
[0037]由于碳酸氫銨、碳酸銨等銨鹽在浸出過程中會部分分解成氨氣和二氧化碳，分解產(chǎn)生的氨氣、二氧化碳和水蒸氣提供了壓力環(huán)境，使焙砂的結(jié)構(gòu)更容易破壞，釩容易浸出。對比敞口浸出，本發(fā)明在較低的摩爾比和銨鹽濃度的條件下有更好的浸出率，且回收利用氨氣和二氧化碳以及創(chuàng)造清潔生產(chǎn)環(huán)境。故選擇浸出在密閉反應(yīng)器中進(jìn)行。
[0038]作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述的方法，步驟(3)所述冷卻結(jié)晶的溫度為10~100C,優(yōu)選為10~90°C，更優(yōu)選20~70°C;所述冷卻結(jié)晶時間為0.1~12h，優(yōu)選為0.5~8h,更優(yōu)選為I~5h。
[0039]在本發(fā)明的冷卻溫度和冷卻時間下可以以較低的能耗獲得較高的偏釩酸銨晶體回收率。
[0040]優(yōu)選地，所述冷卻結(jié)晶后的母液返回步驟(2)循環(huán)利用。結(jié)晶母液返回浸出，可減少廢水排放。
[0041]作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述的方法，步驟(4)所述偏釩酸銨晶體烘干的溫度為20~90°C，優(yōu)選為30~70°C，更優(yōu)選為30~60°C。
[0042]本發(fā)明的偏釩酸銨烘干溫度能保證偏釩酸銨不分解，顏色純正。
[0043]優(yōu)選地，所述焙解的溫度為350~700°C，優(yōu)選為400~650°C，更優(yōu)選為500~600。。。
[0044]優(yōu)選地，所述焙解的時間為0.1~6h，優(yōu)選為0.5~5h，更優(yōu)選為I~4h。
[0045]作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述的方法，步驟(4)中偏釩酸銨烘干后焙解產(chǎn)生的氨氣經(jīng)噴淋吸收、加壓碳酸化再生得到的銨鹽水溶液返回步驟(2)循環(huán)利用。
[0046]本發(fā)明的偏釩酸銨焙解產(chǎn)生的氨氣再生銨鹽水溶液，有效組份循環(huán)利用，生產(chǎn)清潔無污染，降低成本。
[0047]優(yōu)選地，所述噴淋吸收的氣液體積比為0.1~1000，優(yōu)選為0.5~500，更優(yōu)選為I ~300。
[0048]優(yōu)選地，所述加壓碳酸化壓力為0.1~2.0MPa，優(yōu)選為0.2~1.0MPa，更優(yōu)選為
0.3 ~0.6MPa。
[0049]作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述的方法，步驟(2)分離出的浸渣經(jīng)多級逆流洗滌得到浸出渣，洗滌液返回步驟(2)循環(huán)利用。
[0050]原料的循環(huán)利用可節(jié)約成本、減少環(huán)境污染。
[0051 ] 優(yōu)選地，所述洗滌采用2~10級逆流洗滌，優(yōu)選2~6級逆流洗滌，更優(yōu)選3~4級逆流洗滌。
[0052]優(yōu)選地，所述洗滌用水與浸渣的體積質(zhì)量比(m3/t)為2-10:1，優(yōu)選為2_8:1，更優(yōu)選為3-5:1。
[0053]優(yōu)選地，所述洗滌的溫度為10~100°C，優(yōu)選為20~70°C，更優(yōu)選30~50°C。
[0054]與已有技術(shù)方案相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0055](I)釩回收率高:釩回收率大于95%，結(jié)晶母液及洗液液循環(huán)利用，避免了釩損失。
[0056](2)產(chǎn)品純度高:弱堿性銨鹽浸出，浸液中雜質(zhì)含量低，尤其是Si和Al等元素，制備的偏釩酸銨以及五氧化二釩純度較高。
[0057](3)氨氣循環(huán)利用:偏釩酸銨結(jié)晶母液，偏釩酸銨焙解產(chǎn)生的氨氣經(jīng)過噴淋吸收、加壓碳酸化再生得到的銨鹽水溶液，以及浸出過程中產(chǎn)生的氨氣均可以返回焙砂浸出過程，氨氣得到有效回收和循環(huán)利用。
[0058](4)簡化提釩后續(xù)工作:由于浸液雜質(zhì)較少，可簡化凈化過程，有利于制備高純釩產(chǎn)品。廢水少，母液中又沒有鈉鹽，簡化了廢水處理過程。
[0059](5)清潔無污染:氨氣得到循環(huán)利用，廢水量少，生產(chǎn)清潔無污染。
[0060] 因此本工藝方法具有釩回收率高、產(chǎn)品純度高、工藝成本低、流程短、過程清潔等特點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0061]圖1為本發(fā)明的釩渣銨鹽浸取制備五氧化二釩的工藝流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0062]為更好地說明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。但下述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的簡易例子，并不代表或限制本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
[0063]實(shí)施例1
[0064](I)將釩渣經(jīng)破碎、磨細(xì)至粒度小于74微米，加入碳酸鈣與釩渣混和配料，控制混合料中碳酸鈣與V2O5的摩爾比為0.8，在800°C下氧化焙燒90min，焙燒過程中爐門半開，保證釩渣與空氣充分接觸；
[0065](2)取40g釩焙砂，加入到50g/L碳酸氫銨溶液中，混合均勻，其中碳酸氫銨溶液體積為為200mL，在高壓釜中浸出反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度150°C，反應(yīng)時間3h ；
[0066](3)過濾得到的浸出液冷卻到41°C保溫2h，過濾得到偏釩酸銨晶體，偏釩酸銨50°C烘干，結(jié)晶母液補(bǔ)充碳酸氫銨和/或碳酸銨作為下一次浸出劑；
[0067](4)偏釩酸銨在520°C下煅燒2h，得到五氧化二釩和氨氣；
[0068](5)用水淋洗吸收偏釩酸銨焙解產(chǎn)生的氨氣，加壓碳酸化再生碳酸氫銨和/或碳酸銨溶液，控制淋洗吸收的氣液體積比為25:1，加壓碳酸化的壓力為0.5MPa，再生的碳酸氫銨和/或碳酸銨溶液替代部分碳酸氫銨和/或碳酸銨用于下一次焙砂浸出。
[0069](6)焙砂浸出反應(yīng)結(jié)束后，濾渣采用三級逆流洗滌，洗滌過程中，洗滌水用量為200mL，水溫25°C，洗滌液補(bǔ)充到結(jié)晶母液中用于下一次焙砂浸出；
[0070]經(jīng)檢測和計(jì)算釩的回收率為96.42%，偏釩酸銨晶體純度為99.12%，五氧化二釩純度為98.71%。
[0071]實(shí)施例2
[0072](I)將釩渣經(jīng)破碎、磨細(xì)至粒度小于74微米，加入碳酸鎂與釩渣混和配料，控制混合料中碳酸鎂與V2O5的摩爾比為1.9，在750°C下氧化焙燒150min，焙燒過程中爐門半開，保證釩渣與空氣充分接觸；
[0073](2)取40g預(yù)氧化過的釩渣，加入到40g/L碳酸氫銨溶液中，混合均勻,其中碳酸氫銨溶液體積180mL，在高壓釜中浸出反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度為100°C，反應(yīng)時間4h ；
[0074](3)過濾得到的浸出液冷卻到32°C保溫2h，過濾得到偏釩酸銨晶體，偏釩酸銨55°C烘干，結(jié)晶母液補(bǔ)充碳酸氫銨和/或碳酸銨作為下一次浸出劑；
[0075](4)偏釩酸銨在500°C下煅燒2h，得到五氧化二釩和氨氣；
[0076](5)用水淋洗吸收偏釩酸銨焙解產(chǎn)生的氨氣，加壓碳酸化再生碳酸氫銨和/或碳酸銨溶液，控制淋洗吸收的氣液體積比為100:1，加壓碳酸化的壓力為0.6MPa，再生的碳酸氫銨和/或碳酸銨溶液替代部分碳酸氫銨和/或碳酸銨用于下一次焙砂浸出。
[0077](6)焙砂浸出反應(yīng)結(jié)束后，濾渣采用三級逆流洗滌，洗滌過程中，洗滌水用量為200mL,水溫43°C，洗滌液補(bǔ)充到結(jié)晶母液中用于下一次焙砂浸出；
[0078]經(jīng)檢測和計(jì)算釩回收率為97.25%，偏釩酸銨晶體純度為98.94%，五氧化二釩純度為 98.63%。
[0079]實(shí)施例3
[0080](I)將釩渣經(jīng)破碎、磨細(xì)至粒度小于74微米，加入氧化鈣、氧化鎂與釩渣混和配料，控制混合料中氧化鈣與V2O5的摩爾比為0.3以及氧化鎂與釩(以V2O5計(jì))的摩爾比為
0.5，在700°C下氧化焙燒180min，焙燒過程中爐門半開，保證釩渣與空氣充分接觸；
[0081](2)取40g預(yù)氧化過的釩渣，加入到銨鹽溶液中，混合均勻，其中碳酸氫銨濃度80g/L，碳酸銨濃度50g/L，溶液體積200mL，在高壓釜中浸出反應(yīng)，控制反應(yīng)為110°C，反應(yīng)時間2h ；
[0082](3)過濾得到的浸出液冷卻到45°C保溫3h，過濾得到偏釩酸銨晶體，偏釩酸銨65°C烘干，結(jié)晶母液補(bǔ)充碳酸氫銨和/或碳酸銨作為下一次浸出劑；
[0083](4)偏釩酸銨在550°C下煅燒lh，得到五氧化二釩和氨氣；
[0084](5)用水淋洗吸收偏釩酸銨焙解產(chǎn)生的氨氣，加壓碳酸化再生碳酸氫銨和/或碳酸銨溶液，控制淋洗吸收的氣液體積比為3:1，加壓碳酸化的壓力為0.2MPa，再生的碳酸氫銨和/或碳酸銨溶液替代部分碳酸氫銨和/或碳酸銨用于下一次焙砂浸出。
[0085](6)焙砂浸出反應(yīng)結(jié)束后，濾渣采用三級逆流洗滌，洗滌過程中，洗滌水用量為200mL，水溫35°C，洗滌液補(bǔ)充到結(jié)晶母液中用于下一次焙砂浸出；
[0086]經(jīng)檢測和計(jì)算釩的回收率為95.63%，偏釩酸銨晶體純度為98.84%，五氧化二釩純度為98.57%。
[0087]實(shí)施例4
[0088](I)將釩渣經(jīng)破碎、磨細(xì)至粒度小于74微米，加入氫氧化鈣、氧化鎂與釩渣混和配料，控制混合料中氫氧化鈣與V2O5的摩爾比為1.5以及氧化鎂與釩(以V2O5計(jì))的摩爾比為2，在650°C下氧化焙燒200min，焙燒過程中爐門半開，保證釩渣與空氣充分接觸；
[0089](2)取40g預(yù)氧化過的釩渣，加入到190g/L碳酸氫銨溶液中，混合均勻，其中碳酸氫銨溶液體積240mL，在高壓釜中浸出反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度為180°C，反應(yīng)時間2h ；
[0090](3)過濾得到的浸出液冷卻到38°C保溫2h，過濾得到偏釩酸銨晶體，偏釩酸銨45°C烘干，結(jié)晶母液補(bǔ)充碳酸氫銨和/或碳酸銨作為下一次浸出劑；
[0091](4)偏釩酸銨在540°C下煅燒lh，得到五氧化二釩和氨氣；
[0092](5)用水淋洗吸收偏釩酸銨焙解產(chǎn)生的氨氣，加壓碳酸化再生碳酸氫銨和/或碳酸銨溶液，控制淋洗吸收的氣液體積比為200:1，加壓碳酸化的壓力為0.6MPa，再生的碳酸氫銨和/或碳酸銨溶液替代部分碳酸氫銨和/或碳酸銨用于下一次焙砂浸出。
[0093](6)焙砂浸出反應(yīng)結(jié)束后，濾渣采用三級逆流洗滌，洗滌過程中，洗滌水用量為200mL，水溫37°C，洗滌液補(bǔ)充到結(jié)晶母液中用于下一次焙砂浸出；
[0094]經(jīng)檢測和計(jì)算釩的回收率為96.72%，偏釩酸銨晶體純度為98.81%，五氧化二釩純度為98.32%。
[0095]實(shí)施例5
[0096](I)將釩渣經(jīng)破碎、磨細(xì)至粒度小于74微米，加入氧化鈣與釩渣混和配料，控制混合料中氧化鈣與V2O5的摩爾比為0.04，在900°C下氧化焙燒60min，焙燒過程中爐門半開，保證釩渣與空氣充分接觸；
[0097](2)取40g預(yù)氧化過的釩渣，加入到140g/L碳酸氫銨溶液中，混合均勻，其中碳酸氫銨溶液體積200mL，在高壓釜中浸出反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度為100°C，反應(yīng)時間4h ；
[0098](3)過濾得到的浸出液冷卻到50°C保溫4h，過濾得到偏釩酸銨晶體，偏釩酸銨45°C烘干，結(jié)晶母液補(bǔ)充碳酸氫銨和/或碳酸銨作為下一次浸出劑；
[0099](4)偏釩酸銨在550°C下煅燒lh，得到五氧化二釩和氨氣；
[0100](5)用水淋洗吸收偏釩酸銨焙解產(chǎn)生的氨氣，加壓碳酸化再生碳酸氫銨和/或碳酸銨溶液，控制淋洗吸收的氣液體積比為400:1，加壓碳酸化的壓力為0.5MPa，再生的碳酸氫銨和/或碳酸銨溶液替代部分碳酸氫銨和/或碳酸銨用于下一次焙砂浸出。
[0101](6)焙砂浸出反應(yīng)結(jié)束后，濾渣采用三級逆流洗滌，洗滌過程中，洗滌水用量為180mL，水溫28°C，洗滌液補(bǔ)充到結(jié)晶母液中用于下一次焙砂浸出；
[0102]經(jīng)檢測和計(jì)算釩的回收率為91.26%，偏釩酸銨晶體純度為98.77%，五氧化二釩純度為98.23%。
[0103]實(shí)施例6
[0104](I)將釩渣經(jīng)破碎、磨細(xì)至粒度小于74微米，加入氧化鈣與釩渣混和配料，控制混合料中鈣鹽與V2O5的摩爾比為0.6，在850°C下氧化焙燒70min，焙燒過程中爐門半開，保證釩渣與空氣充分接觸；
[0105](2)取40g預(yù)氧化過的釩渣，加入到150g/L碳酸氫銨溶液中，混合均勻，其中碳酸氫銨溶液體積200mL，在高壓釜中浸出反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度為100°C，反應(yīng)時間3h ；
[0106](3)過濾得到的浸出液冷卻到40°C保溫6h，過濾得到偏釩酸銨晶體，偏釩酸銨70°C烘干，結(jié)晶母液補(bǔ)充碳酸氫銨和/或碳酸銨作為下一次浸出劑；
[0107](4)偏釩酸銨在550°C下煅燒lh，得到五氧化二釩和氨氣；
[0108](5)用水淋洗吸收偏釩酸銨焙解產(chǎn)生的氨氣，加壓碳酸化再生碳酸氫銨和/或碳酸銨溶液，控制淋洗吸收的氣液體積比為200:1，加壓碳酸化的壓力為0.6MPa，再生的碳酸氫銨和/或碳酸銨溶液替代部分碳酸氫銨和/或碳酸銨用于下一次焙砂浸出。
[0109](6)焙砂浸出反應(yīng)結(jié)束后，濾渣采用三級逆流洗滌，洗滌過程中，洗滌水用量為200mL，水溫36°C，洗滌液補(bǔ)充到結(jié)晶母液中用于下一次焙砂浸出；
[0110]經(jīng)檢測和計(jì)算釩的回收率為96.26%，偏釩酸銨晶體純度為98.94%，五氧化二釩純度為98.59%。
[0111] 對比實(shí)施例1 (按本發(fā)明所述采用較低摩爾比焙燒，采用較低銨鹽濃度，密閉浸出)
[0112](I)將釩渣經(jīng)破碎、磨細(xì)至粒度小于74微米，加入氧化鈣與釩渣混和配料，控制混合料中鈣鹽與V2O5摩爾比為0.77，在850°C下氧化焙燒120min，焙燒過程中爐門半開，保證釩渣與空氣充分接觸；
[0113](2)取20g預(yù)氧化過的釩渣，加入到150g/L碳酸銨溶液中，混合均勻，其中碳酸氫銨溶液體積200mL，在高壓釜中浸出反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度為90°C，反應(yīng)時間Ih ；
[0114](3)焙砂浸出反應(yīng)結(jié)束后，濾渣采用三級逆流洗滌，洗滌過程中，洗滌水用量為200mL，水溫 30°C。
[0115]經(jīng)檢測和計(jì)算釩的浸出率為91.18%。
[0116]對比實(shí)施例2(按照CN102560086A所述采用較大摩爾比焙燒，采用較大銨鹽濃度，敞口浸出)
[0117](I)將釩渣經(jīng)破碎、磨細(xì)至粒度小于74微米，加入氧化鈣與釩渣混和配料，控制混合料中鈣鹽與V2O5摩爾比為2，在850°C下氧化焙燒120min，焙燒過程中爐門半開，保證釩渣與空氣充分接觸；
[0118](2)取20g預(yù)氧化過的釩渣，加入到600g/L碳酸銨溶液中，混合均勻，其中碳酸氫銨溶液體積200mL，在錐形瓶中反應(yīng)，錐形瓶加塞子不塞緊，控制反應(yīng)溫度為90°C，反應(yīng)時間Ih ；
[0119](3)焙砂浸出反應(yīng)結(jié)束后，濾渣采用三級逆流洗滌，洗滌過程中，洗滌水用量為200mL，水溫 30°C。
[0120]經(jīng)檢測和計(jì)算釩的浸出率為69.92%。
[0121]對比實(shí)施例3(按照CN102560086A所述采用較大摩爾比焙燒，采用較大銨鹽濃度，敞口浸出)
[0122](I)將釩渣經(jīng)破碎、磨細(xì)至粒度小于74微米，加入氧化鈣與釩渣混和配料，控制混合料中鈣鹽與V2O5摩爾比為3，在850°C下氧化焙燒120min，焙燒過程中爐門半開，保證釩渣與空氣充分接觸；
[0123](2)取20g預(yù)氧化過的釩渣，加入到600g/L碳酸銨溶液中，混合均勻，其中碳酸氫銨溶液體積200mL，在錐形瓶中反應(yīng)，錐形瓶加塞子不塞緊，控制反應(yīng)溫度為90°C，反應(yīng)時間Ih ；
[0124](3)焙砂浸出反應(yīng)結(jié)束后，濾渣采用三級逆流洗滌，洗滌過程中，洗滌水用量為200mL，水溫 30°C。
[0125]經(jīng)檢測和計(jì)算釩的浸出率為69.79%。
[0126]從上述實(shí)施例可以看出，本發(fā)明方法具有釩回收率高、產(chǎn)品純度高、工藝成本低、流程短、過程清潔等特點(diǎn)。
[0127] 申請人:聲明，本發(fā)明通過上述實(shí)施例來說明本發(fā)明的工藝方法，但本發(fā)明并不局限于上述工藝步驟， 即不意味著本發(fā)明必須依賴上述工藝步驟才能實(shí)施。所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進(jìn)，對本發(fā)明所選用原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種釩渣銨鹽浸取制備五氧化二釩的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將釩渣與添加劑混合配料，經(jīng)焙燒得到焙砂； (2)將步驟(1)所得焙砂用銨鹽水溶液浸出，液固分離； (3)將步驟(2)分離后的溶液冷卻結(jié)晶并分離，得到偏釩酸銨晶體； (4)將步驟(3)所得偏釩酸銨晶體烘干后焙解，得到五氧化二釩產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述的釩渣經(jīng)破碎、球磨和篩分處理；優(yōu)選地，所述篩分處理后的釩渣粒度小于74 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述添加劑為鈣鹽和/或鎂鹽，優(yōu)選碳酸鈣、氧化鈣、氫氧化鈣、碳酸鎂、氧化鎂或氫氧化鎂中的一種或至少兩種的混合物； 優(yōu)選地，釩渣與添加劑形成的混合料中，鈣鹽和/或鎂鹽與V2O5的摩爾比為0.05~3.5，優(yōu)選為0.05~1.9，更優(yōu)選為0.5~1.2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述的焙燒是在有氧條件下進(jìn)行； 優(yōu)選地，所述焙燒的溫度為600~1000°C，優(yōu)選為700~900°C，更優(yōu)選為800°C ； 優(yōu)選地，所述焙燒的時間為0.5~5h，優(yōu)選為I~4h，更優(yōu)選為2~3h ; 優(yōu)選地，所述焙燒的氣氛為空氣、氧氣或臭氧中的一種或至少兩種的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述銨鹽為碳酸氫銨和/或碳酸銨； 優(yōu)選地，所述銨鹽水溶液的濃度為30~300g/L，優(yōu)選為40~190g/L，更優(yōu)選為50~150g/L ； 優(yōu)選地，所述銨鹽的加入為固體加入或配成溶液加入，優(yōu)選為配成溶液加入； 優(yōu)選地，所述釩渣與銨鹽水溶液的質(zhì)量體積比(t/m3)為1:2-10，優(yōu)選為1:3-6，更優(yōu)選為 1:4-5 ； 優(yōu)選地，所述浸出的溫度為60~200°C，優(yōu)選為80~200°C，更優(yōu)選為90~150°C ； 優(yōu)選地，所述浸出的時間為0.5~6h,優(yōu)選為I~4h,更優(yōu)選為2~3h ; 優(yōu)選地，所述浸出是在密閉壓力容器中進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟(3)所述冷卻結(jié)晶的溫度為10~100°C，優(yōu)選為10~90°C，更優(yōu)選為20~70°C ; 優(yōu)選地，所述冷卻結(jié)晶的時間為0.1~12h，優(yōu)選為0.5~8h，更優(yōu)選為I~5h ; 優(yōu)選地，所述冷卻結(jié)晶后的母液返回步驟(2)循環(huán)利用。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟(4)所述偏釩酸銨晶體烘干的溫度為20~90°C，優(yōu)選為30~70°C，更優(yōu)選為30~60°C ； 優(yōu)選地，所述焙解的溫度為350~700°C，優(yōu)選為400~650°C，更優(yōu)選為500~600°C ； 優(yōu)選地，所述焙解的時間為0.1~6h，優(yōu)選為0.5~5h，更優(yōu)選為I~4h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該方法還包括如下步驟: (5)將步驟(4)中偏釩酸銨晶體烘干后焙解產(chǎn)生的氨氣經(jīng)噴淋吸收、加壓碳酸化再生得到銨鹽水溶液； 優(yōu)選地，步驟(5)得到的銨鹽水溶液返回步驟(2)循環(huán)利用；優(yōu)選地，所述噴淋吸收的氣液體積比為0.1~1000，優(yōu)選為0.5~500，更優(yōu)選為I~
.300 ； 優(yōu)選地，所述加壓碳酸化的壓力為0.1~2.0MPa，優(yōu)選為0.2~l.0MPa，更優(yōu)選為.0.3 ~0.6MPa。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該方法還包括如下步驟: (6)將步驟(2)分離出的浸渣經(jīng)多級逆流洗滌得到浸出渣； 優(yōu)選地，步驟(6)所述洗滌后的洗滌液返回步驟(2)循環(huán)利用； 優(yōu)選地，所述浸出渣用于提取 其他有價金屬； 優(yōu)選地，所述洗滌采用2~10級逆流洗滌，優(yōu)選2~6級逆流洗滌，更優(yōu)選為3~4級逆流洗滌； 優(yōu)選地，所述洗滌用水與浸渣的體積質(zhì)量比(m3/t)為2-10:1，優(yōu)選為2-8:1，更優(yōu)選為.3-5:1 ； 優(yōu)選地，所述洗滌的溫度為10~100°C，優(yōu)選為20~70°C，更優(yōu)選為30~50°C。
【文檔編號】C22B7/04GK104164569SQ201410285958
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】徐紅彬, 董玉明, 張紅玲, 劉園月, 裴麗麗, 田穎, 段少勇, 余開平, 張炳燭, 張懿 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所