本發(fā)明屬于釩渣提釩濕法冶金領(lǐng)域，特別涉及一種釩渣提釩過程中生產(chǎn)低鉻多釩酸銨的工藝方法，所述方法能夠?qū)⒍噔C酸銨中含鉻量降低至0.03％以下。
背景技術(shù)：
低鉻多釩酸銨是生產(chǎn)低鉻片狀五氧化二釩主要原料，其價(jià)格昂貴，附加值高，應(yīng)用前景廣泛，常用來制備高端釩鋁合金、鈦合金、金屬釩產(chǎn)品等。
釩鈦磁鐵礦是釩的主要礦物資源，釩鈦磁鐵礦經(jīng)高爐冶煉成含釩鐵水，轉(zhuǎn)爐氧化吹煉，釩經(jīng)過富集后進(jìn)入渣相得到釩渣。冶煉釩鈦磁鐵礦后的釩渣含鉻(以cr2o3計(jì))為0.8～6.5％，含釩(以v2o5計(jì))為6～25％。釩渣經(jīng)提釩氧化、鈉化焙燒成熟料時(shí)，釩轉(zhuǎn)化為可溶于水釩酸鈉，一部分鉻轉(zhuǎn)化為可溶于水鉻酸鈉，熟料用水浸取后獲得釩溶液(含釩15～35g/l、含鉻0.3～2.5g/l)。
目前，國內(nèi)釩渣提釩企業(yè)通常用酸性銨鹽沉淀法生產(chǎn)多釩酸銨(apv)，即向沉淀罐中加入釩溶液、濃硫酸、硫酸銨，通入蒸汽加熱至沸騰反應(yīng)，獲得多釩酸銨(apv)。但是由于釩渣鈉法焙燒制備的釩溶液中含有釩、鉻(含釩15～35g/l、含鉻0.3～2.5g/l)，釩鉻性質(zhì)相近，釩溶液在用硫酸、硫酸銨沉淀多釩酸銨過程中，少量鉻會(huì)伴隨沉釩反應(yīng)夾帶一同進(jìn)入多釩酸銨中，雜質(zhì)鉻不能通過水洗法除去，多釩酸銨含鉻通常在0.08～0.40％，不能滿足高端用戶對(duì)低鉻多釩酸銨的特殊要求(通常要求鉻≤0.05％)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種釩渣提釩過程中生產(chǎn)低鉻多釩酸銨的工藝方法，該法工藝流程短、操作簡單、成本低、對(duì)設(shè)備要求不高，環(huán)境無污染。
本發(fā)明技術(shù)解決方案是：
一種生產(chǎn)低鉻多釩酸銨的方法，具體步驟如下：
(1)以釩渣通過酸性銨鹽沉淀法生產(chǎn)的多釩酸銨為原料，將多釩酸銨加入碳酸鈉溶液中，調(diào)節(jié)ph值至8.0～9.5，加熱溫度控制在50℃～80℃，多釩酸銨與碳酸鈉完全反應(yīng)生成溶液后，按反應(yīng)生成的溶液與聚丙烯酰胺體積質(zhì)量比為1l:40mg～1l:80mg，向反應(yīng)生成的溶液中加入聚丙烯酰胺，靜止澄清2min～15min，過濾，得到釩溶液；
(2)將步驟(1)制得的釩溶液用水稀釋至含釩濃度20g/l～25g/l，加入硫酸調(diào)節(jié)ph值至0.6～1.5，加入硫酸銨，加熱至沸騰、反應(yīng)生成多釩酸銨后，過濾得到多釩酸銨固體，所述釩溶液中釩與硫酸銨的質(zhì)量比為1:0.6～1:1.0；
(3)將步驟(2)制備的多釩酸銨固體用硫酸、硫酸銨混液洗滌多釩酸銨2次，每次多釩酸銨與硫酸、硫酸銨混液的固液比為1:1g/ml～1:4g/ml，然后用水淋洗多釩酸銨，得到鉻質(zhì)量含量≤0.03％的低鉻含量的多釩酸銨產(chǎn)品。
進(jìn)一步的，步驟(1)所述多釩酸銨中含鉻的質(zhì)量百分含量為0.08％～0.40％。
進(jìn)一步的，步驟(1)所述碳酸鈉溶液的濃度為30g/l～60g/l，進(jìn)一步優(yōu)選為40g/l～50g/l。
進(jìn)一步的，步驟(1)所述聚丙烯酰胺為陽離子型、陰離子型中的至少一種。
進(jìn)一步的，步驟(1)所述釩溶液含釩濃度為20g/l～50g/l，進(jìn)一步優(yōu)選為20g/l～25g/l。
進(jìn)一步的，步驟(3)所述硫酸、硫酸銨混液為0.5％～5％稀硫酸、0.5％～5％硫酸銨，進(jìn)一步優(yōu)選為2％～4％稀硫酸、2％～3％硫酸銨。
本發(fā)明利用以釩渣制備的多釩酸銨原料含鉻以三價(jià)鉻(cr3+)為主特點(diǎn)，碳酸鈉溶解多釩酸銨過程中，使cr3+以cr(oh)3形式沉淀，利用碳酸鈉弱堿性，防止形成可溶于水cr(oh)4-離子，同時(shí)利用碳酸鈉弱堿性也避免溶液中生成的nh4+與oh-反應(yīng)產(chǎn)生氨氣造成銨根損失，利用溶液中銨根，大幅減少沉釩反應(yīng)生成多釩酸銨時(shí)硫酸銨消耗。本發(fā)明利用聚丙烯酰胺，加速使cr(oh)3細(xì)小顆粒物及其它不溶于水雜質(zhì)長大、沉降，過濾后，徹底脫除多釩酸銨原料中三價(jià)鉻及其它不溶于水雜質(zhì)。同時(shí)利用碳酸鈉脫除多釩酸銨原料中鈣，形成碳酸鈣，防止沉淀低鉻多釩酸銨過程中，鈣與鉻形成鉻酸鈣沉淀物混入多釩酸銨沉淀中。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
(1)操作簡單、無需特殊設(shè)備、成本低、適用于工業(yè)應(yīng)用。
(2)本發(fā)明制備的多釩酸銨純度較高(v2o5％≥99.6％)，鉀、鈉含量少(k2o+na2o≤0.05％)，含鉻低，含鉻在0.03％以下，甚至更低，有效解決了以釩渣為原料制備的多釩酸銨鉻含量高的缺點(diǎn)。
(3)本發(fā)明沉淀低鉻多釩酸銨所需硫酸銨用量少、消耗低。利用多釩酸銨與碳酸鈉反應(yīng)后溶液中生成的大量銨根，使沉淀低鉻多釩酸銨時(shí)硫酸銨用量、消耗大幅降低。
(4)本發(fā)明制備的多釩酸銨，釩回收率高，達(dá)到99.5％以上。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
(1)將多釩酸銨(含鉻0.08％、k2o+na2o為1.0％)加入30g/l碳酸鈉溶液中，調(diào)節(jié)ph值至8.0，加熱溫度控制50℃，多釩酸銨與碳酸鈉完全反應(yīng)生成溶液后，按溶液與聚丙烯酰胺體積質(zhì)量比為1l:40mg，向溶液中加入陽離子型聚丙烯酰胺，靜止澄清2min，過濾，得到釩溶液，含釩濃度為20g/l；
(2)將步驟(1)制得的釩溶液(含釩濃度為20g/l)，加入硫酸調(diào)節(jié)ph值至1.5，按照釩溶液中釩與硫酸銨的質(zhì)量比為1:0.6，加入硫酸銨，加熱至沸騰、反應(yīng)生成多釩酸銨后，過濾得到多釩酸銨固體；
(3)將步驟(2)制備的多釩酸銨固體用0.5％稀硫酸、0.5％硫酸銨混液洗滌多釩酸銨2次，洗滌時(shí)，每次多釩酸銨與硫酸、硫酸銨混液的固液比為1:1g/ml，用水淋洗多釩酸銨，得到低鉻含量的多釩酸銨產(chǎn)品，經(jīng)檢測，該低鉻含量的多釩酸銨含鉻質(zhì)量含量為0.003％、k2o+na2o總質(zhì)量含量為0.04％，釩回收率99.7％。低鉻多釩酸銨可作為產(chǎn)品出售，也可作為原料生產(chǎn)低鉻五氧化二釩產(chǎn)品。
實(shí)施例2
(1)將多釩酸銨(含鉻0.20％、k2o+na2o為0.63％)加入60g/l碳酸鈉溶液中，調(diào)節(jié)ph值至9.5，加熱溫度控制在80℃，多釩酸銨與碳酸鈉完全反應(yīng)生成溶液后，按溶液與聚丙烯酰胺體積質(zhì)量比為1l:80mg，向溶液中加入陰離子聚丙烯酰胺，靜止澄清15min，過濾，得到釩溶液，含釩濃度50g/l；
(2)將步驟(1)制得的釩溶液用水稀釋至含釩濃度25g/l，加入硫酸調(diào)節(jié)ph值至1.0，按照釩溶液中釩與硫酸銨的質(zhì)量比為1:1.0，加入硫酸銨，加熱至沸騰、反應(yīng)生成多釩酸銨后，過濾得到多釩酸銨固體；
(3)將步驟(2)制備的多釩酸銨固體用5％稀硫酸、5％硫酸銨混液洗滌多釩酸銨2次，每次多釩酸銨與硫酸、硫酸銨混液的固液比為1:3g/ml，用水淋洗多釩酸銨，得到低鉻含量的多釩酸銨產(chǎn)品(含鉻0.02％、k2o+na2o為0.03％)，釩回收率99.6％。低鉻多釩酸銨可作為產(chǎn)品出售，也可作為原料生產(chǎn)低鉻五氧化二釩產(chǎn)品。
實(shí)施例3
(1)將多釩酸銨(含鉻0.40％、k2o+na2o為0.59％)加入50g/l碳酸鈉溶液中，調(diào)節(jié)ph值至9.0，加熱溫度控制在65℃，多釩酸銨與碳酸鈉完全反應(yīng)生成溶液后，按溶液與聚丙烯酰胺體積質(zhì)量比為1l:70mg，向溶液中加入陽離子型聚丙烯酰胺，靜止澄清10min，過濾，得到釩溶液，含釩濃度30g/l；
(2)將步驟(1)制得的釩溶液用水稀釋至含釩濃度為25g/l，加入硫酸調(diào)節(jié)ph值至1.0，按照釩溶液中釩與硫酸銨的質(zhì)量比為1:0.9，加入硫酸銨，加熱至沸騰、反應(yīng)生成多釩酸銨后，過濾得到多釩酸銨固體；
(3)將步驟(2)制備的多釩酸銨固體用4％稀硫酸、3％硫酸銨混液洗滌多釩酸銨2次，每次多釩酸銨與硫酸、硫酸銨混液的固液比為1:4g/ml，用水淋洗多釩酸銨，得到低鉻含量的多釩酸銨產(chǎn)品(含鉻0.03％、k2o+na2o為0.03％)，釩回收率99.7％。低鉻多釩酸銨可作為產(chǎn)品出售，也可作為原料生產(chǎn)低鉻五氧化二釩產(chǎn)品。
實(shí)施例4
(1)將多釩酸銨(含鉻0.10％、k2o+na2o為0.71％)加入40g/l碳酸鈉溶液中，調(diào)節(jié)ph值至9.0，加熱溫度控制在70℃，多釩酸銨與碳酸鈉完全反應(yīng)生成溶液后，按溶液與聚丙烯酰胺體積質(zhì)量比為1l:50mg，向溶液中加入陰離子聚丙烯酰胺，靜止澄清8min，過濾，得到釩溶液，含釩濃度25g/l
(2)將步驟(1)制得的釩溶液(含釩濃度為25g/l)，加入硫酸調(diào)節(jié)ph值至1.0，按照釩溶液中釩與硫酸銨的質(zhì)量比為1:0.8，加入硫酸銨，加熱至沸騰、反應(yīng)生成多釩酸銨后，過濾得到多釩酸銨固體；
(3)將步驟(2)制備的多釩酸銨固體用2％稀硫酸、2％硫酸銨混液洗滌多釩酸銨2次，每次多釩酸銨與硫酸、硫酸銨混液的固液比為1:2g/ml，用水淋洗多釩酸銨，得到低鉻含量的多釩酸銨產(chǎn)品(含鉻0.004％、k2o+na2o為0.04％)，釩回收率99.8％。低鉻多釩酸銨可作為產(chǎn)品出售，也可作為原料生產(chǎn)低鉻五氧化二釩產(chǎn)品。
實(shí)施例5
(1)將多釩酸銨(含鉻0.15％、k2o+na2o為0.66％)加入45g/l碳酸鈉溶液中，調(diào)節(jié)ph值至9.0，加熱溫度控制在50℃，多釩酸銨與碳酸鈉完全反應(yīng)生成溶液后，按溶液與聚丙烯酰胺體積質(zhì)量比為1l:60mg，向溶液中加入陰離子型聚丙烯酰胺，靜止澄清2min，過濾，得到釩溶液，含釩濃度21g/l；
(2)將步驟(1)制得的釩溶液(含釩濃度為21g/l)，加入硫酸調(diào)節(jié)ph值至0.6，按照釩溶液中釩與硫酸銨的質(zhì)量比為1:0.7，加入硫酸銨，加熱至沸騰、反應(yīng)生成多釩酸銨后，過濾得到多釩酸銨固體；
(3)將步驟(2)制備的多釩酸銨固體用3％硫酸、2.5％混液洗滌多釩酸銨2次，每次多釩酸銨與硫酸、硫酸銨混液的固液比為1:3g/ml，用水淋洗多釩酸銨，得到低鉻含量的多釩酸銨產(chǎn)品(含鉻0.009％、k2o+na2o為0.03％)，釩回收率99.8％。低鉻多釩酸銨可作為產(chǎn)品出售，也可作為原料生產(chǎn)低鉻五氧化二釩產(chǎn)品。
對(duì)比例1
將釩渣焙燒后的熟料，用水浸出，制備出釩溶液，含釩21g/l、含鉻0.3g/l，向釩溶液中加入硫酸調(diào)節(jié)ph值至0.6，按照釩溶液中釩與硫酸銨的質(zhì)量比為1:1.3，加入硫酸銨，加熱至沸騰、反應(yīng)生成多釩酸銨后，過濾得到多釩酸銨固體；多釩酸銨固體用4％稀硫酸、3％硫酸銨混液洗滌多釩酸銨2次，每次多釩酸銨與硫酸、硫酸銨混液的固液比為1:4g/ml，用水淋洗多釩酸銨，得到多釩酸銨產(chǎn)品(含鉻0.13％、k2o+na2o為0.5％)，釩回收率97.5％。
對(duì)比例2
將多釩酸銨(含鉻0.10％、k2o+na2o為0.71％)加入40g/l碳酸鈉溶液中，調(diào)節(jié)ph值至9.0，加熱溫度控制在70℃，多釩酸銨與碳酸鈉完全反應(yīng)生成溶液后，過濾，得到釩溶液，含釩濃度25g/l，向釩溶液中加入硫酸調(diào)節(jié)ph值至1.0，按照釩溶液中釩與硫酸銨的質(zhì)量比為1:1.0，加入硫酸銨，加熱至沸騰、反應(yīng)生成多釩酸銨后，過濾得到多釩酸銨固體；用水淋洗多釩酸銨2次，每次多釩酸銨與水固液比為1:4g/ml，多釩酸銨產(chǎn)品(含鉻0.09％、k2o+na2o為0.7％)，釩回收率98.0％。
表1由釩渣生產(chǎn)多釩酸銨指標(biāo)對(duì)比表
以上僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。