一种从含钒溶液中分步回收镁、铁和铝的方法技术

本发明专利技术涉及一种从含钒溶液中分步回收镁、铁和铝的方法。其技术方案是：将含钒溶液用碱调节pH，固液分离，洗涤，得到除镁后液和草酸镁。将钠盐加入除镁后液中，加热搅拌，在0～10℃和避光条件下结晶，固液分离，得到除铁后液和晶体I；将90～100℃的水加入晶体I中，搅拌至完全溶解，冷却，重结晶，固液分离，洗涤，得到草酸铁钠。将钾盐加入除铁后液中，90～95℃搅拌，在0～10℃条件下结晶，固液分离，得到除铝后液和晶体II；将90～100℃的水加入晶体II中，搅拌至完全溶解，冷却，重结晶，固液分离，得到草酸铝钾。本发明专利技术具有工艺简单、钒与杂质离子分离效果好和资源综合利用率高的特点。

A Method of Recovering Magnesium, Iron and Aluminum from Vanadium-Containing Solution by Step

The invention relates to a method for recovering magnesium, iron and aluminium step by step from vanadium-containing solution. The technical scheme is to adjust the pH of vanadium-containing solution with alkali, separate solid from liquid and wash it to get the liquid after magnesium removal and magnesium oxalate. Sodium salt is added to the liquid after magnesium removal, heated and stirred, crystallized at 0-10 ~C and under the condition of dark, solid-liquid separation, the liquid after iron removal and crystal I are obtained; water from 90-100 ~C is added to crystal I, stirred until completely dissolved, cooled, recrystallized, solid-liquid separation and washing, sodium ferric oxalate is obtained. Potassium salt is added to the liquid after iron removal, stirred at 90-95 (?) C, crystallized at 0-10 (?) C, solid-liquid separation, liquid and crystal II after aluminium removal are obtained; water from 90-100 (?) C is added to crystal II, stirred to dissolve completely, cooled, recrystallized, solid-liquid separation, and aluminium potassium oxalate is obtained. The invention has the advantages of simple process, good separation effect of vanadium and impurity ions and high comprehensive utilization rate of resources.

【技术实现步骤摘要】
一种从含钒溶液中分步回收镁、铁和铝的方法
本专利技术属于有回收镁、铁和铝
具体涉及一种从含钒溶液中分步回收镁、铁和铝的方法。
技术介绍
钒是一种战略稀有金属，主要应用于钢铁领域，近年来在航空、化学、电池、颜料、玻璃、光学和医药等领域也有广泛应用。在我国，钒资源主要有钒钛磁铁矿和含钒页岩，其中，含钒页岩储量巨大，V2O5储量约为钒钛磁铁矿的6.7倍。含钒页岩主要由云母、石英、方解石及少量黄铁矿等矿物组成，钒主要以类质同象形式取代铝氧二八面体结构中的铝而赋存于云母矿中。从含钒页岩中提取钒，通常需要在高温下焙烧，脱除其中的炭质和有机质，并破坏含钒矿物结构，使低价钒氧化为可溶于水或酸的高价钒氧化物，再通过水或酸浸出，使钒转入溶液中，进一步净化富集，可获得钒产品。但在焙烧和浸出过程中，随着钒的溶出，大量的铝、铁、镁等杂质离子也被溶出，导致含钒溶液性质复杂，难以提纯。Kim等人(Hong-InKim,Ki-WoongLee,DebarajMishra,et.al.Separationofmolybdenumandvanadiumfromoxalateleachedsolutionofspentresiduehydridesulfurization(RHDS)catalystbyliquid-liquidextractionusingamineextractant.JournalofIndustrialandEngineeringChemistry21(2015)1265–1269)在草酸体系下采用酸化的三辛烷基叔胺(Alamine-336)从废催化剂的浸出液中分离和回收钒和钼，在pH＝3.8的条件下，采用10％Alamine-336共萃钼和钒，钼和钒的萃取率分别达到99％以上，然后采用硫酸反萃钒，氨水反萃钼，实现了钼和钒的分离。尽管该工艺钼和钒的回收效果较好，但铝作为杂质离子进入萃余液中没有回收，资源综合利用率低。魏莉等人(魏莉，田宇楠，吕国志，等.从钒钛磁铁矿渣的废酸浸出液中萃取钒的研究[J].稀有金属，2015,39(3)：244-250)对钒钛磁铁矿渣的废酸浸出液进行了萃取钒的研究，以P204为萃取剂，在初始pH为2.5等最佳条件下，钒的一级萃取率达到97.71％，其他主要金属元素铁、镁、锰、铝(萃取率依次为35.90％、14.91％、16.45％、16.87％)被抑制在水相中，使钒与其他金属元素得以分离。尽管该方法钒的萃取率高，但杂质离子的共萃率也偏高，且未回收有价金属，资源综合利用率低，造成资源浪费。QihuaShi等人(QihuaShi,YiminZhang,TaoLiu,JingHuang,HongLiu.Two-StageSeparationofV(IV)andAl(III)byCrystallizationandSolventExtractionfromAluminum-RichSulfuricAcidLeachingSolutionofStoneCoal.JOM.2017,69(10):1950-1957)采用结晶-溶剂萃取法从富铝的石煤浸出溶液中分离回收钒和铝，首先向浸出液中加入硫酸钾，使铝以硫酸铝钾形式析出，初步除铝，同时回收了一部分铝，再以D2EHPA为萃取剂萃取结晶后液，钒进入负载有机相中，铝等大部分杂质离子留在萃余液中，实现了钒与铝的两段分离。尽管该工艺钒与铝分离效果好，同时回收了部分铝，但萃取法分离钒与杂质离子成本高，且该工艺只回收了一种有价金属铝，铁、镁等有价金属未回收，资源综合利用率低，造成资源浪费。王学文提供了“一种石煤提钒铝、钾综合回收方法”专利技术(CN102424914A)，其方法是向石煤硫酸浸出液中加入硫酸钾，使溶液中的铝以硫酸铝钾形式结晶沉淀，实现铝、钾高效分离和回收。尽管该方法具有铝和钾回收率高，环境友好等特点，但其工艺流程繁琐，反应时间长，结晶过程钒损失高，且未回收其他有价金属，资源综合利用率低，造成资源浪费。综上所述，对于含钒溶液的提纯人们大多数采用萃取法分离钒与杂质离子(镁、铁、铝等)，也有少量文献采用化学沉淀法或结晶法在与钒的分离过程中回收1～2种有价金属，但没有文献在分离钒的过程中同时回收镁、铁、铝等有价金属。综合来看，目前对于含钒溶液的提纯过程资源综合利用率低，造成资源浪费。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种钒与杂质离子分离效果好、资源综合利用率高的从含钒溶液中分步回收镁、铁和铝的方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案的步骤是：步骤1、回收镁步骤1.1、将含钒溶液用氢氧化钠调节pH至1.5～2.5，静置2～4h，固液分离，得到除镁后液和滤饼I。步骤1.2、将所述滤饼I用去离子水洗涤4～5次，烘干，得到草酸镁。步骤2、回收铁步骤2.1、按钠盐中钠离子∶除镁后液中铁离子的物质的量比为(3～8)∶1，将所述钠盐加入所述除镁后液中，在50～60℃条件下搅拌1～2h，得到反应后液I。步骤2.2、将所述反应后液I在0～10℃和避光条件下结晶24～48h，固液分离，得到除铁后液和晶体I。步骤2.3、按照(1～2)m3/Kg的液固比，将90～100℃的水加入所述晶体I中，搅拌至完全溶解，冷却，再置于0～10℃和避光条件下重结晶12～24h，固液分离，得到滤饼II。步骤2.4、将所述滤饼II用0～10℃的去离子水洗涤4～5次，烘干，得到草酸铁钠。步骤3、回收铝步骤3.1、按钾盐中钾离子∶除铁后液中铝离子的物质的量比为(3～8)∶1，将所述钾盐加入所述除铁后液中，在90～95℃条件下搅拌1～2h，得到反应后液II。步骤3.2、将所述反应后液II在0～10℃条件下结晶24～48h，固液分离，得到除铝后液和晶体II；除铝后液用于钒的进一步净化富集。步骤3.3、按照液固比为(1～2)m3/Kg，将90～100℃的水加入所述晶体II中，搅拌至完全溶解，置于0～10℃条件下重结晶12～24h，固液分离，得到滤饼III。步骤3.4、将所述滤饼III用0～10℃的去离子水洗涤4～5次，烘干，得到草酸铝钾。所述含钒溶液是：钒浓度为1～10g/L；镁浓度为1～10g/L；铁浓度为3～20g/L；铝浓度为5～50g/L；草酸根浓度为100～400g/L。所述钠盐为草酸钠和草酸氢钠中的一种以上。所述钾盐为草酸钾、草酸氢钾和草酸三氢钾中的一种以上。由于采用上述技术方案，本专利技术与现有技术相比具有以下积极效果：1、本专利技术采用碱调节含钒溶液pH值，使镁以草酸镁沉淀析出；再向除镁溶液中加入钠盐，在低温避光条件下结晶，使铁以草酸铁钠(Na3[Fe(C2O4)3]·3H2O)晶体析出；然后向除铁溶液中加入钾盐，在低温条件下结晶，使铝以草酸铝钾(K3[Al(C2O4)3]·3H2O)晶体析出。本专利技术采用“中和-结晶法”从含钒溶液中分别回收镁、铁和铝，不仅工艺简单，还获得了高附加值产品，提高了资源综合利用率。2、本专利技术中的含钒溶液：钒浓度为1～10g/L，镁浓度为1～10g/L，铁浓度为3～20g/L，铝浓度为5～50g/L，草酸根浓度为100～400g/L；经本专利技术分步回收镁、铁和铝后，除铝后液中：钒浓度为1～10g/L，镁浓度为0.1～2g/L，铁浓度为0.15～2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从含钒溶液中分步回收镁、铁和铝的方法，其特征在于所述分步回收镁、铁和铝的方法是：步骤1、回收镁步骤1.1、将含钒溶液用氢氧化钠调节pH至1.5～2.5，静置2～4h，固液分离，得到除镁后液和滤饼I；步骤1.2、将所述滤饼I用去离子水洗涤4～5次，烘干，得到草酸镁；步骤2、回收铁步骤2.1、按钠盐中钠离子∶除镁后液中铁离子的物质的量比为(3～8)∶1，将所述钠盐加入所述除镁后液中，在50～60℃条件下搅拌1～2h，得到反应后液I；步骤2.2、将所述反应后液I在0～10℃和避光条件下结晶24～48h，固液分离，得到除铁后液和晶体I；步骤2.3、按照(1～2)m

【技术特征摘要】
1.一种从含钒溶液中分步回收镁、铁和铝的方法，其特征在于所述分步回收镁、铁和铝的方法是：步骤1、回收镁步骤1.1、将含钒溶液用氢氧化钠调节pH至1.5～2.5，静置2～4h，固液分离，得到除镁后液和滤饼I；步骤1.2、将所述滤饼I用去离子水洗涤4～5次，烘干，得到草酸镁；步骤2、回收铁步骤2.1、按钠盐中钠离子∶除镁后液中铁离子的物质的量比为(3～8)∶1，将所述钠盐加入所述除镁后液中，在50～60℃条件下搅拌1～2h，得到反应后液I；步骤2.2、将所述反应后液I在0～10℃和避光条件下结晶24～48h，固液分离，得到除铁后液和晶体I；步骤2.3、按照(1～2)m3/Kg的液固比，将90～100℃的水加入所述晶体I中，搅拌至完全溶解，冷却，再置于0～10℃和避光条件下重结晶12～24h，固液分离，得到滤饼II；步骤2.4、将所述滤饼II用0～10℃的去离子水洗涤4～5次，烘干，得到草酸铁钠；步骤3、回收铝步骤3.1、按钾盐中钾离子∶除铁后液中铝离子的物质的量比为(3～8)∶1，将所述钾盐加...

【专利技术属性】
技术研发人员：张一敏，刘子帅，黄晶，刘涛，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42