本发明属于钒铁分离技术领域。具体涉及一种含钒溶液的钒铁分离方法。
背景技术：
通常，含钒溶液含有较多的杂质铁离子，铁离子的存在会影响钒后续的净化富集工艺以及最终钒产品的质量，因此对含钒溶液进行钒铁分离很有必要。
含钒溶液钒铁分离方法主要有中和法、萃取法和沉淀法等。中和法主要是通过添加碱使铁以氢氧化铁沉淀形式而实现钒铁分离；萃取法则是通过向含钒溶液中添加萃取剂萃取钒，不萃取铁，实现钒铁分离；结晶法主要是通过添加铁粉等还原剂，将溶液中的三价铁还原成二价铁，再通过与草酸根反应生成草酸亚铁结晶，实现钒铁分离。
“一种含钒石煤浸出液的除铁方法”(cn105695738a)专利技术，将含钒石煤经破碎、焙烧、磨矿得到含钒石煤焙砂，将含钒石煤焙砂与水搅拌，得含钒石煤矿浆，再加入浸出剂，加热搅拌，固液分离，得到含钒石煤浸出液和浸出渣；向含钒石煤浸出液中加入还原铁粉，调ph值至1.5～5，加热搅拌，固液分离，得除铁后浸出液和滤饼；滤饼烘干后得二水合草酸亚铁副产品。该发明尽管能有效分离含钒石煤浸出液中的钒和铁，钒损失率低，除铁率高，但除铁工艺复杂，流程长，除铁过程以铁粉为还原剂，会导致浸出液中铁离子含量升高，且其实质是以草酸亚铁副产品实现钒铁分离，但草酸亚铁工业品价格为1.0万元/吨左右，远低于草酸铁钾工业品价格(2.5-3.0万元/吨)，不利于生产应用。
两步溶剂萃取法除铁(yiqianma,xuewenwang,mingyuwang,et.al.separationofv(iv)andfe(iii)fromtheacidleachsolutionofstonecoalbyd2ehpa/tbp[j].hydrometallurgy,2015(153):38～45)，是对含v(ⅳ)2.87g/l、含fe(ⅲ)8.45g/l、含fe(ⅱ)2.71g/l的浸出液采用两步溶剂萃取法除铁，第一步用d2ehpa/tbp萃取剂除去含钒溶液中的三价铁，除铁后液通过调节ph后再用d2ehpa/tbp萃取剂将钒富集，采用该工艺fe(ⅲ)去除率达90％左右；尽管两步溶剂萃取法能分离酸浸液中的钒和铁，但分离流程复杂，药剂消耗量大，成本高，且没有回收铁资源。
祁栋(祁栋，王毅.含钒浸出液除铁工艺的探究[j].有色矿冶，2015，31(3)：37-39)对某地石煤物料直接酸浸液中除铁的工艺进行探究，以石灰中和含钒酸浸液，控制ph＝2左右，再加入铁屑，将fe3+还原成fe2+，将v5+还原成v4+，再以p204为萃取剂萃取钒，形成“中和－还原－溶剂萃取”联合处理技术，最终除铁率达到99％以上，钒回收率达到80％以上。尽管该方法钒铁分离效果好，但工艺流程长，药剂种类多，药剂用量大，成本高，且没有回收铁资源。
纵观国内外含钒溶液的钒铁分离方法现状，主要采用萃取法分离钒和铁，通过萃取剂选择性萃取钒，不萃取铁，实现钒铁分离。但萃取工艺复杂，萃取之后还需反萃，虽然钒铁得到分离，但分离后的萃余液中仍含有大量的铁杂质，不能直接排放，仍需对其进行再处理。
技术实现要素：
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单、成本低、钒铁分离效果好、资源综合利用率高和环保效益显著的含钒溶液的钒铁分离方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
(1)按钾盐中钾离子∶含钒溶液中铁离子的物质的量比为(1～6)∶1，将所述钾盐加入所述含钒溶液中，在80～95℃条件下搅拌1～3h，得到反应后液。
(2)将所述反应后液在0～10℃和避光条件下静置3～24h，固液分离，得到钒铁分离后液和滤饼；所述钒铁分离后液用于钒的进一步净化富集；所述滤饼用于草酸铁钾进一步提纯。
所述含钒溶液：钒浓度为1～4g/l；铁浓度为3～10g/l；草酸根浓度为10～30g/l；ph值为0～5。
所述钾盐为氯化钾、硫酸钾、草酸钾、硝酸钾中的一种以上。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下积极效果：
1、本发明通过在含钒溶液中添加钾盐，经加热搅拌后置于低温和避光环境下，析出晶体，实现了钒铁分离，得到钒铁分离后液，钒铁分离后液用于钒的进一步富集，工艺简单和成本低。
2、本发明不仅能有效分离含钒溶液中的钒和铁，而且能充分利用溶液中的杂质铁离子，变废为宝，得到滤饼，所述滤饼用于草酸铁钾(k3[fe(c2o4)3]·3h2o)进一步提纯，分离过程无废液和废渣产生，提高了资源综合利用率，环保效益显著。
3、本发明采用的含钒溶液：钒浓度为1～4g/l，铁浓度为3～10g/l，草酸根浓度为10～30g/l，ph值为0～5；经钒铁分离后的钒铁分离后液：钒浓度为1～4g/l，铁浓度仅为0.5～1.2g/l，除铁率达80～90％，且除铁过程中钒损失率低于2％；故钒损失率低、除铁率高和钒铁分离效果好，分离后液利于后续钒的进一步富集。
因此，本发明工艺简单和成本低，具有钒铁分离效果好、资源综合利用率高和环保效益显著的特点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对其保护范围的限制：
为避免重复，先将本具体实施方式中的钾盐统一描述如下，实施例中不再赘述。
所述钾盐为氯化钾、硫酸钾、草酸钾和硝酸钾中的一种以上。
实施例1
一种含钒溶液的钒铁分离方法。本实施例所述含钒溶液是：钒浓度为1～2g/l；铁浓度为3～6g/l；草酸根浓度为10～20g/l；ph值为2～5。
本实施例所述含钒溶液的钒铁分离方法是：
(1)按钾盐中钾离子∶含钒溶液中铁离子的物质的量比为(1～4)∶1，将所述钾盐加入所述含钒溶液中，在80～85℃条件下搅拌1～3h，得到反应后液。
(2)将所述反应后液在0～10℃和避光条件下静置3～10h，固液分离，得到钒铁分离后液和滤饼；所述钒铁分离后液用于钒的进一步净化富集；所述滤饼用于草酸铁钾进一步提纯。
本实施例得到的钒铁分离后液：钒浓度为1～2g/l；铁浓度为0.5～0.8g/l。本实施例的除铁率为90～95％，钒损失率低于2％。
实施例2
一种含钒溶液的钒铁分离方法。本实施例所述含钒溶液是：钒浓度为2～3g/l；铁浓度为5～8g/l；草酸根浓度为15～25g/l；ph值为1～4。
本实施例所述含钒溶液的钒铁分离方法是：
(1)按钾盐中钾离子∶含钒溶液中铁离子的物质的量比为(2～5)∶1，将所述钾盐加入所述含钒溶液中，在85～90℃条件下搅拌1～3h，得到反应后液。
(2)将所述反应后液在0～10℃和避光条件下静置10～16h，固液分离，得到钒铁分离后液和滤饼；所述钒铁分离后液用于钒的进一步净化富集；所述滤饼用于草酸铁钾进一步提纯。
本实施例得到的钒铁分离后液：钒浓度为2～3g/l；铁浓度为0.7～1.0g/l。本实施例的除铁率为87～92％，钒损失率低于2％。
实施例3
一种含钒溶液的钒铁分离方法。本实施例所述含钒溶液是：钒浓度为3～4g/l；铁浓度为7～10g/l；草酸根浓度为20～30g/l；ph值为0～3。
本实施例所述含钒溶液的钒铁分离方法是：
(1)按钾盐中钾离子∶含钒溶液中铁离子的物质的量比为(3～6)∶1，将所述钾盐加入所述含钒溶液中，在90～95℃条件下搅拌1～3h，得到反应后液。
(2)将所述反应后液在0～10℃和避光条件下静置16～24h，固液分离，得到钒铁分离后液和滤饼；所述钒铁分离后液用于钒的进一步净化富集；所述滤饼用于草酸铁钾进一步提纯。
本实施例得到的钒铁分离后液：钒浓度为3～4g/l；铁浓度为0.9～1.2g/l。本实施例的除铁率为85～90％，钒损失率低于2％。
本具体实施方式与现有技术相比具有以下积极效果：
1.本具体实施方式通过在含钒溶液中添加钾盐，经加热搅拌后置于低温和避光环境下，析出晶体，实现了钒铁分离，得到钒铁分离后液，钒铁分离后液用于钒的进一步富集，工艺简单和成本低。
2.本具体实施方式不仅能有效分离含钒溶液中的钒和铁，而且能充分利用溶液中的杂质铁离子，变废为宝，得到滤饼，所述滤饼用于草酸铁钾(k3[fe(c2o4)3]·3h2o)进一步提纯，分离过程无废液和废渣产生，提高了资源综合利用率，环保效益显著。
3.本具体实施方式采用的含钒溶液：钒浓度为1～4g/l，铁浓度为3～10g/l，草酸根浓度为10～30g/l，ph值为0～5；经钒铁分离后的钒铁分离后液：钒浓度为1～4g/l，铁浓度仅为0.5～1.2g/l，除铁率达80～90％，且除铁过程中钒损失率低于2％。故本具体实施方式钒损失率低、除铁率高和钒铁分离效果好，分离后液利于后续钒的进一步富集。
因此，本具体实施方式工艺简单和成本低，具有钒铁分离效果好、资源综合利用率高和环保效益显著的特点。