的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及从含钒来源提取五氧化二钒V2O5的方法。
【背景技术】
[0002]五氧化二钒V2O5主要在化学工业中用作催化剂和用于生产铁钒。
[0003]在过去，已经有很大的兴趣从不同来源回收钒或者氧化钒。具体地，用于从铁原料选择性预氧化钒的不同途径已经受到很多关注，例如，EP 235 291、EP 134 351、US 4 071355和GB I 281 203披露了从熔融的金属回收氧化钒。
【发明内容】
[0004]本发明的一般目的是提供用于从各种来源以五氧化二钒的形式提取钒的可选生产途径。该目的和其它目的通过权利要求1中限定的方法实现。本发明的优选实施方案在从属权利要求中指定。
[0005]本发明的发明人已经发现，可通过蒸发这种氧化物以五氧化二钒V2O5的形式提取钒。具体而言，要求保护的方法包括以下步骤:
[0006]提供含钒的来源，
[0007]如果需要的话，将所述来源中的至少部分的钒转化成V2O5,由此提供V2O5来源，
[0008]将所述来源加热至至少1000°C的温度，
[0009]从所述经加热的来源蒸发V2O5,和
[0010]回收所述经蒸发的V205。
[0011]在权利要求中限定本发明。
【具体实施方式】
[0012]基本上，任何含钒的来源可在要求保护的方法中使用。然而，从实践的观点来看，含钒的来源适合选自:矿石、矿渣、灰烬和通过煅烧来自废石油炼制催化剂的硫化钒形成的V2O5，因为这些是最重要的来源。如果在所述来源中的钒不是五氧化二钒V2O5的形式，那么必须将至少部分的钒转化成v205。在大部分情况中，将所有的钒转化成v2o5。这通过煅烧硫化物或者通过将低级氧化物(v3+/v4+)氧化成五氧化物(V5+)进行。
[0013]优选地，所述矿石选自铁砂、磁铁矿、赤铁矿、钛-铁磁铁矿和钒-钛磁铁矿；矿渣选自转化器矿渣、埋弧炉矿渣、铸钢桶渣和通过从铁原料选择性氧化钒得到的矿渣；和灰烬选自石油焦炭灰烬，具体为飞灰和锅炉灰烬。
[0014]蒸发受氧化气氛促进，并且蒸发随着氧气分压的增加而增加，使得氧气富集的空气和纯氧气得到比空气高的蒸发能力。
[0015]蒸发可从固体和/或液体的含V2O5的来源进行。主要供应来源是来自钢铁工业的矿渣。在这种情况中，矿渣应为液体并且优选将氧化气体吹入或者吹过液体矿渣浴，所述液体矿渣浴保持在1200°C至1900°C，优选为1450°C至1700°C。矿渣通常包含以下组分CaO、MgO, MnO, S12, T12, FeOjP VOx中的至少三种，其中x表示氧不需要化学计量和可存在超过一个价态。钒可具有三个价态:V3+、V4+和V5+。高矿渣碱度使高级钒氧化态稳定，使得应预期V4+/V5+成为主要氧化还原对。
[0016]灰烬如石油焦炭灰烬可任选与一种或者多种组分混合，所述组分选自CaO、MgO、MnO, S12, T12, Al2O3和FeO x，并经受至少部分熔融，其中所述灰烬/矿渣混合物为液体或者固体-液体混合物并保持在1200°C至1900°C，优选为1450°C至1700°C，以及其中将氧气或者氧气富集的空气吹过矿渣浴，从而产生和蒸发V205。
[0017]具体地，当使用矿石时，从固体含钒来源蒸发V2O5是可行的备选方案。例如，瑞典磁铁矿矿石含有约1.5% Vo在一个优选实施方案中，将磁铁矿矿石通过使用氧气作为载体气体在流化床反应器中在1100-1300 0C的温度煅烧成赤铁矿。在这种情况中，应将温度调节至刚好位于含钒铁矿石的软化温度以下，以避免与粘连有关的问题。作为氧气的替代方案，可使用空气或者含22-99%氧气的氧气富集的空气。
[0018]作为V2O5来源的前体，可使用来自废催化剂的硫化钒V 3S4。V3S4以很高的量沉积在用于脱硫的石油炼制催化剂上。当这些催化剂消耗时，所述硫化物可通过煅烧处理转化成氧化物，并因此提供V2O5来源。煅烧可通过本领域已知的常规方法进行。V3S4的煅烧和V2O5的蒸发可通过以下方法在单一步骤中实施:在至少1000°C的温度氧化V3S4，使得V2O5在形成时蒸发。
[0019]经蒸发的V2O5通过以下方法回收:将含V2O5的气体凝结。可使用任何类型的凝结。可使用常规冷阱。
[0020]实施例1
[0021 ] 将来自高合金工具钢的生产的含钒矿渣根据本发明处理。矿渣以重量百分比计具有以下组成:5% V205、37.5% CaO,20% FeO 和 37.5% Si02。
[0022]将矿渣分为两份样品。将样品在空气中在实验室条件下在铂坩祸中分别在1853K和1873K加热120分钟。将从炉子离开的气体冷却，过滤，并收集形成的氧化物颗粒。对于加热至1823K的样品，回收了 80重量％ V2O5。对于加热至1873K的样品，回收了 90重量％V205。五氧化二钒的纯度超过95重量％。
[0023]实施例2
[0024]将石油焦炭矿渣(pet coke slag)在氧化铝坩祸中加热并在电弧炉中熔融。矿渣具有以下以重量百分数表示的组成:42.8% V2O3> 12.5% CaOU0.7% FeO,7.4% Al2O3和26.6% Si02。
[0025]将矿渣在炉中从室温加热至1480°C的温度。将空气吹入液体矿渣中。这导致FeO氧化成Fe2O3和V 203氧化成V 205。将矿渣在氧化条件下保持液态400分钟。发现在氧气吹入的情况下反应更快。离开的气体在冷阱中凝结。
[0026]在冷阱中发现的V2O5的量等于石油焦炭矿渣中的原始量的92重量％。五氧化二钒的纯度超过98重量％。
[0027]实施例3
[0028]将瑞典磁铁矿矿石(含95% Fe3O4U.5% V2O5和其余主要为S1 2)在氧化铝坩祸中在含50%氧气的氧气富集的空气流下在1623K加热2小时。磁铁矿矿石中的V2O5的含量在2小时加工后从1.5%降低至0.3%。五氧化二钒的纯度为95重量％。
【主权项】
1.从含V205的来源提取五氧化二钒V 205的方法，所述方法包括以下步骤: 提供含钒的来源， 如果需要的话，将所述来源中的至少部分的钒转化成V2O5,由此提供V2O5来源， 将V2O5来源加热至至少1000°C的温度， 从所述经加热的来源蒸发V2O5,并 回收所述经蒸发的v205。
2.权利要求1的方法，其中所述含钒的来源选自:矿石、矿渣、灰烬和硫化钒，所述硫化钒具体来自废石油炼制催化剂。
3.权利要求2的方法，其中所述矿石选自铁砂、磁铁矿、赤铁矿、钛-铁磁铁矿和钒-钛磁铁矿；所述矿渣选自转化器矿渣、埋弧炉矿渣、铸钢桶渣和通过从铁原料选择性氧化钒得到的矿渣；并且所述灰烬选自石油焦炭灰烬，具体为飞灰和锅炉灰烬。
4.前述权利要求中的任一项的方法，其中所述蒸发通过使用气体进行，具体为空气或者含22-99%氧气的氧气富集的空气，可选择地，仅氧气。
5.权利要求4的方法，其中将所述气体吹入或者吹过含V205来源的液体浴。
6.权利要求5的方法，其中所述液体浴包括矿渣浴，以及所述矿渣温度为1200°C至1900 °C，优选为 1450 0C S 1700 0C ο
7.权利要求6的方法，其中所述矿渣包含以下组分Ca0、Mg0、Mn0、Si02、Ti02、Al203、Fe0x和VOx中的至少三种。
8.权利要求4的方法，其中所述V205来源为固态以及所述蒸发通过使用气体作为载体介质进行，其中所述气体优选为空气、含22-99%氧气的氧气富集的空气或者纯氧气。
9.权利要求8的方法，其中所述蒸发在流化床反应器中进行，具体地，在1100°C至1300 °C的温度。
10.权利要求9的方法，其中所述钒来源为铁矿石，具体为磁铁矿矿石，其在处理期间在流化床反应器中煅烧成赤铁矿。
11.权利要求2的方法，其中所述V205来源为通过煅烧来自废石油炼制催化剂的硫化钒V3S4形成的V 205并且其中所述煅烧在所述蒸发步骤之前作为单独的步骤进行。
12.权利要求3的方法，其中所述矿渣选自转化器矿渣和通过从铁原料选择性氧化钒得到的矿渣，其中所述矿渣为液体并保持在1450 °C至1700 °C并且其中将氧气或者氧气富集的空气吹过所述矿渣浴。
13.权利要求3的方法，其中所述灰烬为石油焦炭灰烬，任选混合有一种或者多种组分，所述组分选自CaO、MgO、MnO, S12, T12, Al2O3和FeOx，，其中所述灰烬/矿渣混合物为液体并保持在1200°C至1900°C，优选为1450°C至1700°C并且其中将氧气或者氧气富集的空气吹过所述矿渣浴。
14.前述权利要求中的任一项的方法，其中所述经蒸发的V2O5通过以下方法回收:将含V2O5的气体凝结。
15.前述权利要求中的任一项的方法，其中将所述含V205的气体供应至冷阱以回收固体 V205。
【专利摘要】本发明涉及以五氧化二钒V2O5的形式从各种来源，从含钒的来源提取钒的方法。所述方法包括以下步骤：提供V2O5的来源，将来源加热至至少1000℃的温度，从经加热的来源蒸发V2O5并回收经蒸发的V2O5。
【IPC分类】C22B7-00, C21B3-04, C22B34-22
【公开号】CN104603304
【申请号】CN201380035686
【发明人】西沙德里.西萨拉曼, 斯里达尔.西萨拉曼, L.滕, 皮奥特.谢勒
【申请人】杰恩康托里特公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2013年7月3日
【公告号】CA2878231A1, EP2875162A1, EP2875162A4, US20150139873, WO2014007744A1