一種從鈉化釩液制備高純度偏釩酸銨的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種從鈉化釩液制備高純度偏釩酸銨的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 偏釩酸銨是淡黃色或白色結(jié)晶粉末，微溶于冷水、熱乙醛和乙醚，溶于熱水及稀氫 氧化銨；空氣中灼燒時(shí)變成五氧化二釩，有毒。主要用作化學(xué)試劑、催化劑、催干劑、媒染劑 等，陶瓷工業(yè)廣泛用作釉料，也可用于制取五氧化二釩和三氧化二釩。
[0003] 工業(yè)生產(chǎn)中，偏釩酸銨主要是從鈉化釩液中提取?！垛C鈦材料》（楊紹利著，冶金工 業(yè)出版社于2007年8月31日出版）介紹了偏釩酸銨沉淀法，其方法是在經(jīng)過(guò)凈化處理后 的提釩浸出液中加入氯化銨或硫酸銨，沉淀時(shí)pH值控制在8左右，溫度控制在20-30°C，得 到偏釩酸銨沉淀，反應(yīng)原理為NaV03+NH4Cl=NH4V(U+NaCl。這種方法工藝簡(jiǎn)單，操作方 便，但是通過(guò)這種方法得到的廢液中的釩含量較高（1-2. 5g/L)，沉釩率較低，并且浸出液成 分復(fù)雜，偏釩酸銨的純度不高。
[0004] 因此，如何能夠進(jìn)一步優(yōu)化偏釩酸銨的制備方法，以能夠獲得具有沉釩率高、偏釩 酸銨純度高和工藝簡(jiǎn)單易用等優(yōu)點(diǎn)的偏釩酸銨的制備方法還有待于進(jìn)一步研宄和開發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中沉釩率和偏釩酸銨純度較低的問(wèn)題，提供一種 新的制備高純度偏釩酸銨的方法。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種從鈉化釩液中制備高純度偏釩酸銨的方 法，該方法包括以下步驟：
[0007] (1)將聚乙烯醇、可溶性銨鹽和鈉化釩液混合，待可溶性銨鹽溶解后，將得到的混 合物的pH值調(diào)節(jié)至中性或弱堿性，并在該pH值下發(fā)生反應(yīng)；
[0008] (2)將反應(yīng)得到的混合物進(jìn)行固液分離，并將分離出的固體進(jìn)行干燥處理。
[0009] 本發(fā)明提供的從鈉化釩液制備高純度偏釩酸銨的方法，通過(guò)在鈉化釩液中加入表 面活性劑聚乙烯醇和可溶性銨鹽沉淀偏釩酸銨，使得沉釩率高達(dá)99%以上，制備的偏釩酸 銨的密度達(dá)到1.5g/cm3且純度高達(dá)99. 5%。本發(fā)明采用的工藝簡(jiǎn)單易用、設(shè)備要求低、操 作方便、適用范圍廣、成本低，具有很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
[0010] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 以下對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)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(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0012] 本發(fā)明提供了一種從鈉化釩液制備高純度偏釩酸銨的方法，其中，該方法包括以 下步驟：
[0013] (1)將聚乙烯醇、可溶性銨鹽和鈉化釩液混合，待可溶性銨鹽溶解后，將得到的混 合物的pH值調(diào)節(jié)至中性或弱堿性，并在該pH值下發(fā)生反應(yīng)；
[0014] (2)將反應(yīng)得到的混合物進(jìn)行固液分離，并將分離出的固體進(jìn)行干燥處理。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)在步驟（1)中引入表面活性劑聚乙烯醇，改變了鈉化釩液的性 質(zhì)，更利于偏釩酸銨的沉淀。所述聚乙烯醇具有表面吸附、降低表面張力等特性，將其引入 鈉化釩液中，可促進(jìn)沉釩過(guò)程。在本發(fā)明中，所述聚乙烯醇與所述鈉化釩液中釩的質(zhì)量比可 以為 0.01-0. 1:1，優(yōu)選為 0.05-0. 1:1。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明，在步驟（1)中，所述可溶性銨鹽能夠與所述鈉化釩液中游離的釩酸 根離子生成偏釩酸銨沉淀。所述可溶性銨鹽可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的可溶性銨鹽，例如 可以為硫酸銨、氯化銨、硝酸銨和碳酸銨中的至少一種，優(yōu)選為硫酸銨。在本發(fā)明中，所述 可溶性銨鹽的用量使得所述鈉化釩液中的VCV離子生成偏釩酸銨沉淀，具體的，加入所述 可溶性銨鹽的量以所述鈉化釩液中所檢測(cè)到的VCV離子的與所述可溶性銨鹽的反應(yīng)式： nh4++vo3_=NH4V03丨來(lái)確定。為了保證沉釩完全，所述可溶性銨鹽的用量可以略過(guò)量；但 所述可溶性銨鹽的用量也不可以過(guò)多，因?yàn)樵趬A性條件下，過(guò)量的nh4+易生成氨氣污染環(huán) 境。因此，所述可溶性銨鹽提供的NH4+與所述鈉化釩液中釩的摩爾比可以為1-4:1，優(yōu)選為 2-4:1〇
[0017] 根據(jù)本發(fā)明，在步驟（1)中，可以將所述混合物的pH值調(diào)節(jié)至7-12,優(yōu)選為7-10。 pH值大于10時(shí)，氨揮發(fā)造成損失；pH值小于7時(shí)，偏釩酸銨的沉淀率低。
[0018] 在本發(fā)明中，在步驟（1)中，可以根據(jù)所述沉釩廢水的酸性或堿性選擇適合的無(wú) 機(jī)堿或無(wú)機(jī)酸來(lái)調(diào)節(jié)所述沉釩廢水的pH值。在本發(fā)明中，調(diào)節(jié)所述沉釩廢水中pH值的無(wú) 機(jī)堿或無(wú)機(jī)酸沒(méi)有具體限定，可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常用的無(wú)機(jī)堿或無(wú)機(jī)酸，優(yōu) 選地，所述無(wú)機(jī)堿可以為氫氧化鈉、碳酸鈉、氫氧化鉀、碳酸鉀、碳酸氫鉀、碳酸氫鈉和氨水 中的一種或多種，更優(yōu)選地，所述無(wú)機(jī)堿可以為氫氧化鈉；優(yōu)選地，所述無(wú)機(jī)酸可以為硫酸、 鹽酸、硝酸中的一種或多種，更優(yōu)選的，所述無(wú)機(jī)酸可以為硫酸。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，對(duì)反應(yīng)的溫度沒(méi)有具體限定?，F(xiàn)有技術(shù)中常使用較高的反應(yīng)溫度 (85-95°C)以加快沉釩速率。但是，溫度越接近沸點(diǎn)，水分揮發(fā)較大，影響反應(yīng)環(huán)境。而在 本發(fā)明所述的方法中，由于聚乙烯醇的引入，可以在較低的溫度0_60°C下發(fā)生反應(yīng)，優(yōu)選為 5-35°C，并且反應(yīng)時(shí)間可以為30-180min，優(yōu)選為40-120min。
[0020] 在本發(fā)明中，在步驟（1)中，所述反應(yīng)均在攪拌的條件下進(jìn)行，以保持溶液處在一 個(gè)均相體系。本發(fā)明對(duì)所述攪拌條件沒(méi)有具體限定，可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的攪拌 條件；另外，本發(fā)明對(duì)用于所述攪拌的工具沒(méi)有特別的限制，可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知 的攪拌工具，例如可以使用磁力攪拌棒或增力電動(dòng)攪拌器等，優(yōu)選情況下，可以使用增力電 動(dòng)攪拌器。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明，在步驟（2)中，為了得到干燥的偏釩酸銨，所述方法還包括：所述反 應(yīng)結(jié)束后，將得到的混合物進(jìn)行固液分離，并將分離出的固體進(jìn)行干燥處理。所述固液分離 的條件可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的固液分離方法以及固液分離的條件進(jìn)行，沒(méi)有具體 限定，例如可以采用固液分離器、篩、布氏漏斗進(jìn)行固液分離，本發(fā)明優(yōu)選采用布氏漏斗抽 濾進(jìn)行固液分離。本發(fā)明對(duì)所述干燥沒(méi)有特別的限制，在一種【具體實(shí)施方式】中，所述干燥的 過(guò)程可以包括：將分離出的固體在烘箱中于40-60°C的溫度下干燥12個(gè)小時(shí)。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明對(duì)所述鈉化釩液中總釩的含量沒(méi)有特別的限制，只要能從其 中回收釩即可，通常情況下，所述鈉化釩液中的總釩含量可以為大于lg/L，優(yōu)選為30-60g/L。其中，釩通常以五價(jià)釩的形式存在，若為低價(jià)態(tài)，則需要加入氧化劑，也就是說(shuō)，當(dāng)所述鈉 化釩液中至少部分釩為低于五價(jià)的低價(jià)釩時(shí)，本發(fā)明提供的所述方法優(yōu)選還包括在所述鈉 化釩液中引入氧化劑。本發(fā)明對(duì)所述氧化劑沒(méi)有特別的限制，可以為本領(lǐng)域常用的氧化劑， 例如可以為氯酸鈉、氯酸鉀和高錳酸鉀中的至少一種。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明，對(duì)所述鈉化釩液的來(lái)源沒(méi)有特別的限制，所述鈉化釩液可以為經(jīng)鈉 化焙燒后的釩渣或石煤的浸出釩液。一般情況下，在所述鈉化釩液中，除了釩，通常還含有 憐、鑰、鶴、納、娃、猛、低價(jià)鐵、錯(cuò)、媽、絡(luò)等雜質(zhì)，其中，憐、鑰、鶴等雜質(zhì)對(duì)?幾1凡率有一定的影 響。因此，為了降低雜質(zhì)對(duì)沉釩過(guò)程的影響，在所述含釩溶液中磷、鉬、鎢等雜質(zhì)的含量?jī)?yōu)選 為小于0.lg/L。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明所述的方法，在反應(yīng)結(jié)束后，能夠得到包括上層液和偏釩酸銨沉淀物 的分層體系，通常計(jì)算初始鈉化釩液的總釩含量（TV)與反應(yīng)后上層液中的釩濃度之差占 所述總釩含量的百分比得到沉釩率。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述反應(yīng)后的沉釩率在99%以上。
[0025] 以下實(shí)施例1-4和對(duì)比例1-2中，所使用的鈉化釩液來(lái)自攀鋼釩業(yè)公司，為由轉(zhuǎn)爐 釩渣鈉化焙燒提釩得到的鈉化釩液，其主要化學(xué)成分見(jiàn)表1。
[0026]表1
[0028] 實(shí)施例1
[0029] 本實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明提供的從鈉化釩液制備高純度偏釩酸銨的方法。
[0030] 向2000mL潔凈燒杯中加入1000mL表1中的鈉化釩液，按照聚乙烯醇與鈉化釩液 中釩的質(zhì)量比為〇. 05:1加入聚乙烯醇，并且按照提供的NH4+與釩的摩爾比為2:1加入硫酸 銨，待硫酸銨溶解到釩液中后，使用硫酸調(diào)節(jié)pH值到8. 0,攪拌，在35°C下反應(yīng)40min后，進(jìn) 行過(guò)濾洗滌，得到濕的偏釩酸銨，將濕的偏釩酸銨