一种从含钒高浓度盐酸溶液中提取钒的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于湿法冶金领域，具体地，本发明涉及一种从含钒高浓度盐酸溶液中提取钒的方法。
【背景技术】
[0002]钒是一种重要的过渡金属，以其优良的特性被广泛应用于合金、催化剂、电池、先进材料等领域，钒钛磁铁矿是钒的主要来源。随着防腐技术的进步，盐酸浸出钒钛磁铁矿由于其具有的高反应活性、高效性、能耗低、盐酸可以回收利用等优点越来越吸引人们的注意。如何从盐酸浸出钒钛磁铁矿的浸出液中分离利用钒具有重要意义。化学沉淀法主要是控制条件使钒发生选择性沉淀，工艺简单但是钒的沉淀率不高，同时沉淀会夹带其它杂质，产品纯度低。离子交换法可以实现钒的分离，但是存在树脂吸附容量有限、再生性能不好、生产成本高、操作比较复杂、不易大规模连续化生产等问题。萃取法分离钒具有分离效果好、萃取容量大、易连续化生产等优点，所以选择萃取的方法分离钒钛磁铁矿盐酸浸出液中的钒。
[0003]目前钒的萃取分离一般是使用胺类萃取剂或者酸性萃取剂，在pH= 0?14条件下进行萃取(见中国专利CN103276196A，CN104532017A，CN102628101A)，仅有一篇专利论述了用螯合萃取剂从高浓度硫酸溶液中萃取钒(见中国专利CN102851500A)。而钒钛磁铁矿的浸出液通常为强酸性溶液，酸度不在pH = 0?14范围内，用通常的萃取剂进行萃取，浸出液的中和过程需要消耗大量的碱，工艺过程复杂，产品成本高。由于高浓度盐酸溶液中的钒离子的存在形态复杂，钒离子有多种存在形态，对于高浓度盐酸溶液中的钒萃取分离比较困难。为了解决上述问题，本发明提出了一种从含钒高浓度盐酸溶液中提取钒的方法。已有的关于提取钒的专利文献未见有使用胺类萃取剂和中性萃取剂选择性提取高浓度盐酸溶液中钒的专利或文献报道。
【发明内容】
[0004]针对文献报道高浓度盐酸溶液中钒难以分离利用的问题，本发明的目的是提供一种从高浓度盐酸溶液中提取钒的方法，该方法能实现钒的选择性高效分离，钙、铝、镁、铬、钛、锰和硅等杂质留在萃余液中，萃取剂经反萃后可以循环利用。
[0005]本发明的从含钒高浓度盐酸溶液中提取钒的方法，包括以下步骤:
[0006](1)将胺类萃取剂和中性萃取剂混合，得到混合有机萃取剂；所述胺类萃取剂与中性萃取剂的体积比为1:1?1:8 ;
[0007](2)将步骤⑴得到的混合有机萃取剂和含钒高浓度盐酸溶液进行混合萃取，静置后分相；所述混合有机萃取剂与含钒高浓度盐酸溶液体积比为3:1?1:10 ;
[0008](3)将步骤(2)得到的负载钒的有机相与反萃剂进行混合反萃，静置后分相，获得上层有机相和反萃液；所述负载钒的有机相与反萃剂体积比为10:1?1:5 ;
[0009](4)将步骤(3)得到的反萃液经沉淀、煅烧后，得到五氧化二钒产品。
[0010]根据本发明的从高浓度盐酸溶液中提取钒的方法，步骤(1)所述的胺类萃取剂为三辛基甲基氯化铵或三烷基胺，所述三烷基胺例如可以优选使用N235。
[0011]根据本发明的从高浓度盐酸溶液中提取钒的方法，步骤(1)所述的中性萃取剂为Cyanex 923、氧化三辛基膦和磷酸三丁酯中的一种或两种以上的组合。当中性萃取剂是两种以上组合时，所述中性萃取剂之间可以任意比例混合。
[0012]根据本发明的从含钒高浓度盐酸溶液中提取钒的方法，步骤(2)所述的含钒高浓度盐酸溶液中盐酸浓度为2.5?4.5mol/L0所述含钒高浓度盐酸溶液可以是含钒矿物提钒后盐酸浸出液，例如钒钛磁铁矿的盐酸浸出液等。本发明尤其适用于含盐酸2.5?4.5mol/L，同时含钒的溶液。
[0013]根据本发明的从含钒高浓度盐酸溶液中提取钒的方法，步骤(2)所述的萃取过程中，使用稀释剂溶解混合有机萃取剂，溶解后溶液中的混合有机萃取剂的体积浓度为10%?70%，萃取时间为0.1?15min，萃取温度为15?65°C。
[0014]根据本发明的从含钒高浓度盐酸溶液中提取钒的方法，所述稀释剂为磺化煤油或者260#溶剂油。
[0015]根据本发明的从含钒高浓度盐酸溶液中提取钒的方法，优选地，将步骤(3)得到的上层有机相，返回步骤(2)作为萃取剂用于萃取。
[0016]根据本发明的从含钒高浓度盐酸溶液中提取钒的方法，步骤(3)所述的反萃剂为硫酸溶液、盐酸溶液、氯化钠溶液、氨水溶液和水中的一种或两种以上的组合。所述各反萃剂溶液可以是任意浓度。当反萃剂是两种以上组合时，所述反萃剂之间可以任意比例混合。
[0017]根据本发明的从含钒高浓度盐酸溶液中提取钒的方法，步骤(3)所述的反萃过程中，反萃时间为0.2?30min，反萃温度为15?65°C。
[0018]根据本发明的从含钒高浓度盐酸溶液中提取钒的方法，步骤(4)所述的沉淀pH值为0.5?3.5，沉淀温度为60?110°C，沉淀时间为0.2?4h。具体操作为:调节反萃液的pH值到0.5?3.5后，60?110°C保温经0.2?4h搅拌沉淀。
[0019]根据本发明的从含钒高浓度盐酸溶液中提取钒的方法，步骤(4)所述的煅烧温度为400?700 °C，煅烧时间为0.2?4h。
[0020]本发明的优点在于:
[0021](1)本发明利用胺类萃取剂和中性萃取剂选择性提取高浓度盐酸溶液中的钒，反应条件温和，解决了目前强盐酸浸出液中钒难以利用的问题。
[0022](2)本发明利用胺类萃取剂和中性萃取剂萃取钒，同时钙、铝、镁、铬、钛、锰和硅等杂质不被萃取，钒与杂质元素的分离系数大。
[0023](3)本发明实现了三级萃取后钒的萃取率达90%以上，一级反萃后钒的反萃率达92%以上。
[0024](4)本发明使用的胺类萃取剂和中性萃取剂经反萃后可以实现萃取剂的循环使用。
【附图说明】
[0025]图1为本发明的从含钒高浓度盐酸溶液中提取钒的方法的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0027]实施例1
[0028]把盐酸浓度2.5mol/L的含钒酸浸液与复合有机萃取剂(胺类萃取剂(三辛基甲基氯化铵)与中性萃取剂(磷酸三丁酯)的体积比为1:1)混合进行萃取，复合有机萃取剂与含钒的高浓度盐酸溶液体积比为3:1，使用260#溶剂油作为稀释剂，复合有机萃取剂浓度为10%，萃取时间为15min，萃取温度为15°C，静置后分相；负载钒的有机相与反萃剂l.0mol/L盐酸溶液混合进行反萃，负载钒的有机相与反萃剂体积比为10:1，反萃时间为30min，反萃温度为15°C，静置后分相获得上层有机相与反萃液；反萃液经pH值为0.5、温度60°C、时间4h沉淀，经温度400°C、时间4h煅烧，得到五氧化二钒产品。反萃后获得的上层有机相可以作为萃取剂用于萃取，循环利用。此工艺中，钒的一级萃取率为52%，钒的一级反萃率为92%。
[0029]实施例2
[0030]把盐酸浓度4.5mol/L的含钒酸浸液与复合有机萃取剂(胺类萃取剂(三辛基甲基氯化铵)与中性萃取剂(氧化三辛基膦)的体积比为1:8)混合进行萃取，复合有机萃取剂与含钒的高浓度盐酸溶液体积比为1:10，使用磺化煤油作为稀释剂，复合有机萃取剂浓度为70%，萃取时间为0.lmin，萃取温度为65°C，静置后分相；负载钒的有机相与反萃剂l.0mol/L硫酸溶液混合进行反萃，负载钒的有机相与反萃剂体积比为1:5，反萃时间为0.2min，反萃温度为65°C，静置后分相获得上层有机相与反萃液；反萃液经pH值为3.5、温度110°C、时间0.2h沉淀，经温度700°C、时间0.2h煅烧，得到五氧化二钒产品。反萃后获得的上层有机相可以作为萃取剂用于萃取，循环利用。此工艺中，钒的一级萃取率为63%，钒的一级反萃率为76%。
[0031]实施例3
[0032]把盐酸浓度2.5mol/L的含钒酸浸液与复合有机萃取剂(胺类萃取剂(三辛基甲基氯化铵)与中性萃取剂(氧化三辛基膦和磷酸三丁酯按1:1混合)的体积比为3:7)混合进行萃取，复合有机萃取剂与含钒的高浓度盐酸溶液体积比为2:1，使用磺化煤油作为稀释剂，复合有机萃取剂浓度为50%，萃取时间为15min，萃取温度为30°C，静置后分相；负载钒的有机相与反萃剂0.5mol/L氨水溶液混合进行反萃，负载钒的有机相与反萃剂体积比为1: 1，反萃时间为lOmin，反萃温度为20°C，静置后分相获得上层有机相与反萃液；反萃液经pH值为2.1、温度105°C、时间2h沉淀，经温度500°C、时间4h煅烧，得到五氧化二钒产品。反萃后获得的上层有机相可以作为萃取剂用于萃取，循环利用。此工艺中，钒的一级萃取率为50 %，钒的一级反萃率为85 %。
[0033]实施例4
[0034]把盐酸浓度4.5mol/L的含钒酸浸液与复合有机萃取剂(胺类萃取剂(三辛基甲基氯化铵)与中性萃取剂(Cyanex 923和磷酸