一种低温结晶多钒酸铵的方法技术

本发明专利技术公开了一种低温结晶多钒酸铵的方法，其在钒液中加入引晶剂，搅拌溶解；然后加酸调节钒液的pH 值至1.0～7.0；继续搅拌使多钒酸铵晶体析出，过滤得到多钒酸铵晶体；所述引晶剂为水溶性有机胺类及其衍生物的一种或几种的混合。本方法可有效实现高浓沉钒，成倍降低沉钒废水产出量；可以室温下结晶多钒酸铵晶体，有效减少蒸汽等能源消耗，降低清洁生产成本；有效解决直接通入蒸汽造成的钒液浓度下降、增加废水处理量的问题；具有更宽的pH值、温度窗口，使沉钒过程条件更易操控，减少“坏料”“粘料”发生，提高成品率；多钒酸铵以结构完整的大颗粒晶体状态析出，减少了液相中的可溶性NH4+、Na+、K+、Fe3+、SO42-、SiO32-等有害杂质夹带，提高产品质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种沉钒方法，尤其是一种低温结晶多钒酸铵的方法。
技术介绍
工业上，以钒钛磁铁矿、钒渣、石煤、废催化剂等含钒物料为原料生产钒氧化物（包括三氧化二钒、五氧化二钒等）的工艺流程包括以下主要步骤：（1）活化：经焙烧或酸化过程将固相原料中的钒元素转化为可溶性钒酸盐或钒酸；（2）浸出：由酸、中或碱性水溶液将可溶性钒酸盐浸出至液相；（3）沉钒（结晶）：净化除杂后得到钒浸出液，加入沉淀药剂，使钒酸盐转化为不溶物，脱离液相；（4）成品：经干燥、脱氨或还原制备钒氧化物产品。其中，沉钒工艺通常采用以下几种方式：（1）酸性铵盐沉钒：专利公开号CN102351245A公开了一种钒酸铵的连续生产方法，该方法将钒液（钒浸出液）用蒸汽加热至50～80℃，第一次加酸调节钒液pH=4～6，在钒液中加入硫酸铵，加入的质量系数为(NH4)2SO4/V=0.8～1.5，钒液继续搅拌并用蒸汽加热到80～100℃；第二次加入酸调节钒液pH值1.8～2.5钒液用蒸汽加热至沸腾，保持沸腾状态；固液料浆的上清液V≤0.1g/L 后输送至浓密池中，最终制得多钒酸铵产品。（2）弱碱性铵盐沉钒：专利公开号CN103146930A公开了一种制备钒氧化物的方法。该方法将钒浸出液除硅后，向钒浸出液中加入草酸铵，调节NH4+/TV 的摩尔比在2～3.5范围内沉淀偏钒酸铵。（3）钙法沉钒：即向钒液内加入氯化钙、氢氧化钙等沉淀药剂，使钒液中的钒元素转化为钒酸钙沉淀析出。上述方法中，弱碱性铵盐沉钒存在沉钒后液残钒高（V≥2g/L），偏钒酸铵含氨较高，脱氨过程能耗大等缺陷；钙法沉钒存在以产出的钒酸钙为原料制备钒氧化物流程链长，工艺较复杂，成本高的瓶颈，限制了其工业应用的前景。酸性铵盐沉钒因具有其沉钒后液残钒低(V≤0.08g/L)，生产工艺流程链较短，生产成本较低等优势，为国内外各主要生产厂家广泛应用。然而，酸性铵盐沉钒工艺仍存在一系列不可忽视的问题：（1）沉钒过程始终保持80～100℃之间，需消耗大量蒸汽，能耗成本较高。（2）高温沉钒过程通常要求钒液中钒元素浓度≤30g/L（钒浓度过高引起产出的多钒酸铵为无定型态，结构疏松，易于可溶性NH4+、Na+、K+、Fe3+、SO42-、SiO32-等有害杂质，难于去除，产品合格率），使得沉钒产出大量高盐、高氨氮废水。（3）由于采用蒸汽直接加热，蒸汽在液相中凝结，稀释了液相中的钒元素浓度，必然导致沉钒废水产出量升高，增加了后续废水处理压力。（4）工艺参数要求苛刻，二次加酸须严格控制pH=1.8～2.5之间，轻微波动就容易产生“粘料”、“坏料”现象。（5）沉钒时间长，自开始升温至沉钒后液残钒≤0.2g/L ，工业生产通常需要反应3h以上，大大制约了生产效率的提高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种高效、环保的低温结晶多钒酸铵的方法。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：在钒液中加入引晶剂，搅拌溶解；然后加酸调节钒液的pH 值至1.0～7.0；继续搅拌使多钒酸铵晶体析出，过滤得到多钒酸铵晶体；所述引晶剂为水溶性有机胺类及其衍生物的一种或几种的混合。本专利技术优选的有机胺类为伯胺、仲胺、叔胺、季铵盐或多元胺。本专利技术更优选的引晶剂为甲胺、乙二胺、哌嗪、六次甲基四胺和二乙基胺的一种或几种的混合物。本专利技术所述引晶剂的加入量为铵盐质量的2%～40%。本专利技术所述调节钒液pH 值的酸为硫酸、硝酸、盐酸、草酸和醋酸中的一种或几种混合物。本专利技术在-5～50℃搅拌使多钒酸铵晶体析出。本专利技术所述多钒酸铵晶体析出至固液料浆的结晶母液V≤1g/L后进行过滤。本专利技术所述钒液采用下述工艺得到：（1）含钒物料经活化、浸出后得到含钒溶液；（2）含钒溶液中加入铝盐和镁盐，40～100℃下搅拌反应，过滤得到滤液；铝盐加入量为按铝盐中铝:含钒溶液中硅的物质的量比=1:1～3:1投加，镁盐加入量为按镁盐中镁:含钒溶液中磷的物质的量比=1:1～2.5:1投加；（3）所述滤液中加入铵盐，浸出得到钒液；投料量为铵盐:滤液内钒元素的质量比＝0.6:1～1.3:1。本专利技术所述步骤（3）中的铵盐为硫酸铵、氯化铵、醋酸铵、硝酸铵、草酸铵的一种或几种混合物。本专利技术的构思如下：酸性条件下，多钒酸铵水中溶解度很小，但含钒溶液中加入铵盐、调酸后，形成的多钒酸铵过饱和溶液却相当稳定，不宜结晶。常规工艺采用加热的方法破坏其亚稳定结构，使其在高温下析出。高温作用下，同时析出大量晶核，使多钒酸铵难于生成为结构完整的大颗粒晶体，而是以结构松散的无定型态析出，沉淀过程中夹带大量可溶性NH4+、Na+、K+、Fe3+、SO42-、SiO32-等有害杂质。本专利技术通过向体系中引入少量引晶剂，该类引晶剂可与V（Ⅴ）形成稳定配合物，作为晶核优先析出，诱导多钒酸铵以晶核为中心生长为大颗粒晶体。多钒酸铵脱氨制备钒氧化合物时，该类引晶剂可分解为氨气、二氧化碳等气体组分，对钒氧化物质量不会造成任何影响。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：（1）本专利技术可有效实现高浓沉钒，成倍降低沉钒废水产出量。（2）本专利技术可以室温下结晶多钒酸铵晶体，有效减少蒸汽等能源消耗，降低清洁生产成本；有效解决直接通入蒸汽造成的钒液浓度下降、增加废水处理量的问题。（3）本专利技术过程具有更宽的pH值、温度窗口，使沉钒过程条件更易操控，减少“坏料”“粘料”发生，提高成品率。（4）本专利技术产品多钒酸铵以结构完整的大颗粒晶体状态析出，减少了液相中的可溶性NH4+、Na+、K+、Fe3+、SO42-、SiO32-等有害杂质夹带，提高产品质量。（5）多钒酸铵脱氨制备钒氧化合物时，该类引晶剂可分解为氨气、二氧化碳等气体组分，对钒氧化物质量不会造成任何影响。综上所述，本专利技术能成倍降低沉钒废水产出量，有效减少蒸汽等能源消耗，降低清洁生产成本，减少了有害杂质夹带，提高了产品质量；具有节能、环保、生产成本低、产品质量好的特点。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1是本专利技术的工艺流程示意图。具体实施方式图1所示，本低温结晶多钒酸铵的方法采用下述工艺步骤：（1）含钒溶液中加入铝盐、镁盐去除溶液中的硅、磷杂质，40～100℃下，搅拌反应0.5～2h后过滤；铝盐加入量：按铝盐中铝与含钒溶液中硅的物质的量比计算，铝:硅=1:1～3:1（mol）；镁盐加入量：按镁盐中镁与含钒溶液中磷的物质的量比计算，镁:磷=1:1～2.5:1（mol）。所述铝盐可选用硫酸铝、氯化铝、硝酸铝等常规铝盐；镁盐可选用硫酸镁、氯化镁、硝酸镁等常规镁盐。所述含钒溶液为钒钛磁铁矿、钒渣、石煤、废催化剂等含钒物料钠化焙烧、钙化焙烧、酸浸、碱浸等方法制得的含可溶性钒酸盐的溶液，钒元素浓度5～100g/L。（2）除杂后的含钒溶液中加入铵盐，浸出得到钒液（钒浸出液）；投料量：按铵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温结晶多钒酸铵的方法，其特征在于：在钒液中加入引晶剂，搅拌溶解；然后加酸调节钒液的pH 值至1.0～7.0；继续搅拌使多钒酸铵晶体析出，过滤得到多钒酸铵晶体；所述引晶剂为水溶性有机胺类及其衍生物的一种或几种的混合。

【技术特征摘要】
1.一种低温结晶多钒酸铵的方法，其特征在于：在钒液中加入引晶剂，搅拌溶解；然后加酸调节钒液的pH 值至1.0～7.0；继续搅拌使多钒酸铵晶体析出，过滤得到多钒酸铵晶体；所述引晶剂为水溶性有机胺类及其衍生物的一种或几种的混合。
2.根据权利要求1所述的一种低温结晶多钒酸铵的方法，其特征在于：所述有机胺类为伯胺、仲胺、叔胺、季铵盐或多元胺。
3.根据权利要求2所述的一种低温结晶多钒酸铵的方法，其特征在于：所述引晶剂为甲胺、乙二胺、哌嗪、六次甲基四胺和二乙基胺的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种低温结晶多钒酸铵的方法，其特征在于：所述引晶剂的加入量为铵盐质量的2%～40%。
5.根据权利要求1所述的一种低温结晶多钒酸铵的方法，其特征在于：所述调节钒液pH 值的酸为硫酸、硝酸、盐酸、草酸和醋酸中的一种或几种混合物。
6.根据权利要求1所述的一种低温结晶多钒酸铵的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈东辉，祁健，
申请(专利权)人：河北钢铁股份有限公司承德分公司，
类型：发明
国别省市：河北;13