利用磁性氧化铁作为吸附剂深度分离钼酸盐中钒的方法
【专利摘要】本发明涉及化工、冶金领域无机物提纯技术，特别是一种利用磁性氧化铁作为吸附剂深度分离钼酸盐中钒的方法。首先制备磁性氧化铁细颗粒，之后将其加入到含钒的钼酸盐溶液中并进行搅拌混合，磁性氧化铁颗粒可选择性地从溶液中吸附钒，反应结束后在外加磁场的作用下将负载吸附剂与溶液分离，从而得到纯净的钼酸盐溶液。由于采用上述技术方案，本方法具有钼钒分离效果好，钒的去除率可达95%以上，钼的共吸附损失低于5%；且吸附剂磁性能好，固液分离可在10秒内完成，流程短、设备简单、成本低，适合大范围推广。
【专利说明】
利用磁性氧化铁作为吸附剂深度分离钼酸盐中钒的方法
技术领域
[0001]本发明涉及化工、冶金领域无机物提纯技术，特别是用于纯钼酸盐产品制备的利用磁性氧化铁作为吸附剂深度分离钼酸盐中钒的方法。
【背景技术】
[0002]目前，稀有金属钼以其优良的物理化学性质，在国民经济和国防军工等诸多领域发挥着难以替代的重要作用，被视为攸关国家安全的战略金属。当前随着钼需求量的持续增长以及传统钼矿资源的消耗，镍钼矿和二次资源中的废铝基钼催化剂等非传统原料也成为钼的生产原料。这些原料中均含有微量的钒元素，而钼和钒的性质本身又较为相似，二者在提取冶金过程中往往具有相似的行为和走向，无法通过简单方法加以分离。但是钒又是钼冶金产品中需要严格控制的杂质元素，因此当前亟需开发经济、有效的从钼酸盐溶液中深度除钒的方法。
[0003]传统除钒工艺主要有硫化沉淀法、铵盐沉淀法等，但是这些方法并不能对钼酸盐溶液中的钒进行深度去除，只能做为一种初步分离钼钒的方法。针对从钼酸盐中深度除钒，中国专利CN1792819A采用螯合树脂来吸附钒，但是该方法所使用的螯合树脂对钒的吸附容量略低。中国专利CN101062785A采用强碱性阴离子交换树脂可从钼酸盐中选择地吸附钒，从而得到纯净的钼酸盐溶液，但是该法需要对溶液进行预调PH至近中性。
[0004]由于操作简单，吸附法受到许多研究者的青睐。中国专利CN101492181A在钼酸盐溶液中加入高价锰盐或低价锰盐，并调节溶液PH为7?11，之后再加入还原剂或氧化剂，通过“原位生成” MnO2的方法将溶液中的钨、银、磷、砷以吸附共沉淀的方式除去。无独有偶，陈星宇等(《中国有色金属学报》2014，24 (7): 1883-1887)报道了在一定的pH条件下通过加入三价铁盐“原位生成”氢氧化铁，同时将溶液中的钒去除。但是上述方法中锰盐、铁盐的加入不可避免地带入了杂质，并且生成的胶体二氧化锰、水合氧化铁使得固液分离也变得异常困难。
【发明内容】
[0005]为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种含钒钼酸盐溶液深度除钒方法。本发明的提出受地球化学中钼、钒的成矿行为差异的启发:钒在地球化学中为亲铁元素，其广泛地以类质同象的方式富集于含铁的氧化矿中。有研究表明在几类主要的含铁氧化矿(包括磁铁矿、赤铁矿、镜铁矿、揭铁矿)中，以磁铁矿含I凡为最尚。众所周知，I凡钦磁铁矿是储量最大的含钒矿物，大约占钒资源总储量的46%。根据我国几个主要钒钛磁铁矿矿床的研究资料，矿石中V2O5含量一般为0.2?0.3%，高者为0.4?0.5%(钒的地壳丰度仅为135ppm)，可见磁性铁氧化物是钒的良好载体。而对于钼来说，其具有很强的亲硫性，主要的工业矿物为硫化矿辉钼矿，而在磁铁矿中钼极为少见。因此，这些现象启发我们，采用磁性氧化铁作为吸附剂载体，可望对钼酸盐中的钒进行选择性吸附。
[0006]同时，磁性铁氧化物是具有磁性的，在外加磁场作用下可快速定向移动。
[0007]由此，发明人提出一种从钼酸盐溶液中深度分离钒的新方法，即采用制备好的磁性氧化铁作为吸附剂，这样在吸附时不会在溶液中带入杂质，再通过搅拌吸附一磁分离的方式，对钼酸盐溶液中的钒进行快速、深度分离。
[0008]为达到上述目的，本发明采取的技术方案是:
一种利用磁性氧化铁作为吸附剂深度分离钼酸盐中钒的方法，，该方法具体包括以下步骤:
步骤I:制备磁性氧化铁作为吸附剂；
步骤2:调节含钒的钼酸盐溶液的pH值，将步骤I制备得到磁性氧化铁吸附剂加入到含隹凡的钼酸盐溶液中混合均勾，在一定温度下持续搅拌一定时间后，在外加磁场作用一定时间后，使负载钒的吸附剂与溶液分离，得到纯净的钼酸盐溶液。
[0009]进一步，该方法还包括以下步骤3:解吸，将负载钒的吸附剂加入到NaOH溶液或NH4OH溶液中，得到磁性氧化铁吸附剂和含钒、钼的溶液。
[0010]进一步，所述磁性氧化铁吸附剂为具有磁性的Fe3O4颗粒或γ-Fe2O3颗粒或二者的混合物，形态为溶胶或溶胶经干燥后的颗粒。
[0011 ]进一步，所述的钼酸盐溶液为钼酸钠溶液或钼酸铵溶液，钼浓度为5?200 g/L、钒浓度为0.1?10 g/L O
[0012]进一步，所述步骤2中，含钒钼的酸盐溶液pH控制在8.0?10.5之间。
[0013]进一步，所述步骤2中吸附剂的加入量为磁性氧化铁中铁质量为钼酸盐溶液中钒质量的30-100倍。
[0014]进一步，所述步骤2中温度为5_60°C，时间为30分钟-3小时。
[0015]本发明有益效果是:由于采用上述技术方案，本方法具有钼钒分离效果好，钒的去除率可达95%以上，钼的共吸附损失低于5%;且吸附剂磁性能好，固液分离可在10秒内完成，流程短、设备简单、成本低，适合大范围推广。
【附图说明】
[0016]图1为本发明制备吸附剂的磁性能曲线及吸附结束后在磁场作用下固液分离的示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面通过实施例具体说明本发明的实施方式，以下实施旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
[0018]实施例1:
含钒钼酸钠溶液中Mo=50g/L，V=0.5g/L，pH控制为9.0，加入新制的Fe3O4溶胶，其中的Fe与溶液中钒的质量比为70。在温度为25°C、搅拌时间I小时的条件下进行吸附反应，反应结束后在外加磁场作用下经I Os固液完全分离，磁场强度为0.35T。溶液中含Mo=48.3 g/L, V=0.012 g/L;负载吸附剂用lmol/L的NaOH溶液解吸，钼的解吸率为95.4%，钒的解吸率98.5%，解吸后的吸附剂可继续使用。如图1所示为所制备吸附剂的磁性能曲线及吸附后在外加磁场作用下固液分离的示意图。可以看到吸附剂的饱和磁化强度约为70emu/g，且具有超顺磁性。在外加磁场下经过10秒即可实现负载吸附剂与溶液的完全分离。
[0019]实施例2:
含钒钼酸钠溶液中Mo=6.8g/L，V=0.1 g/L，pH控制为8.0，加入新制Fe3O4溶胶经干燥后得到的粉末，其中的Fe与溶液中钒的质量比为95。在温度为10°C、搅拌时间30分钟的条件下进行吸附反应，反应结束后在外加磁场作用下经15s固液完全分离，磁场强度为0.6T。溶液中含Mo=6.4 g/L,V=0.008 g/L;负载吸附剂用lmol/L的NH4OH溶液解吸，钼的解吸率为96.3%，钒的解吸率99.5%，解吸后的吸附剂可继续使用。
[0020]实施例3:
含钒钼酸钠溶液中Mo=198g/L，V=I g/L，pH控制为10.5，加入新制的γ -Fe2O3溶胶，其中的Fe与溶液中钒的质量比为62。在温度为35°C、搅拌时间2小时的条件下进行吸附反应，反应结束后在外加磁场作用下经1s固液完全分离，磁场强度为0.5T。溶液中含Mo=190.3g/L,V=0.019 g/L;负载吸附剂用1.5mol/L的NaOH溶液解吸，钼的解吸率为93.7%，钒的解吸率97.2%，解吸后的吸附剂可继续使用。
[0021]实施例4:
含钒钼酸钠溶液中Mo=180g/L，V=5g/L，pH控制为10.1，加入新制γ -Fe2O3溶胶，其中的Fe与溶液中钒的质量比为40。在温度为60°C、搅拌时间3小时的条件下进行吸附反应，反应结束后在外加磁场作用下经28s固液完全分离，磁场强度为1T。溶液中含Mo=172.9 g/L,V=
0.11 g/L;负载吸附剂用lmol/L的NaOH溶液解吸，钼的解吸率为96.2%，钒的解吸率93.9%，解吸后的吸附剂可继续使用。
[0022]实施例5:
含钒钼酸钠溶液中Mo=150g/L，V=8.3g/L，pH控制为9.5，加入新制的Fe3O4溶胶，其中的Fe与溶液中钒的质量比为42。在温度为45°C、搅拌时间2小时的条件下进行吸附反应，反应结束后在外加磁场作用下经33s固液完全分离，磁场强度为1.2T。溶液中含Mo=142.6 g/L,V=0.19 g/L ;负载吸附剂用lmol/L的NH4OH溶液解吸，钼的解吸率为94.7%，钒的解吸率95.9%，解吸后的吸附剂可继续使用。
[0023]实施例6:
含钒钼酸钠溶液中Mo=49g/L，V=2.3g/L，pH控制为9.0，加入新制γ -Fe2O3溶胶经干燥后得到的粉末，其中的Fe与溶液中钒的质量比为80。在温度为25 °C、搅拌时间I小时的条件下进行吸附反应，反应结束后在外加磁场作用下经1s固液完全分离，磁场强度为1.5T。溶液中含Mo=44.3 g/L,V=0.030 g/L;负载吸附剂用lmol/L的NaOH溶液解吸，钼的解吸率为95.8%，钒的解吸率97.3%，解吸后的吸附剂可继续使用。
[0024]实施例7:
含钒钼酸钠溶液中Mo=I 24g/L，V=9.5g/L，pH控制为9.8，加入新制Fe3O4溶胶，其中的Fe与溶液中钒的质量比为34。在温度为25°C、搅拌时间3小时的条件下进行吸附反应，反应结束后在外加磁场作用下经32s固液完全分离，磁场强度为1.8T。溶液中含Mo=117.8 g/L,V=
0.21 g/L;负载吸附剂用1.5mo 1/L的NaOH溶液解吸，钼的解吸率为94.9%，钒的解吸率96.5%，解吸后的吸附剂可继续使用。
[0025]实施例8:
含钒钼酸钠溶液中Mo=64g/L，V=0.4g/L，pH控制为8.5，加入新制γ -Fe2O3溶胶，其中的Fe与溶液中钒的质量比为82。在温度为5°C、搅拌时间I小时的条件下进行吸附反应，反应结束后在外加磁场作用下经1s固液完全分离，磁场强度为2T。溶液中含Mo=60.2 g/L,V=
0.012 g/L;负载吸附剂用lmol/L的NaOH溶液解吸，钼的解吸率为95.9%，钒的解吸率97.8%，解吸后的吸附剂可继续使用。
【主权项】
1.一种利用磁性氧化铁作为吸附剂深度分离钼酸盐中钒的方法，其特征在于:该方法具体包括以下步骤: 步骤I:制备磁性氧化铁作为吸附剂； 步骤2:调节含钒的钼酸盐溶液的pH值，将步骤I制备得到磁性氧化铁吸附剂加入到含隹凡的钼酸盐溶液中混合均勾，在一定温度下持续搅拌一定时间后，在外加磁场作用一定时间后，使负载钒的吸附剂与溶液分离，得到纯净的钼酸盐溶液。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤:解吸，将负载钒的吸附剂加入到NaOH溶液或NH4OH溶液中，得到磁性氧化铁吸附剂和含钒、钼的溶液。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁性氧化铁吸附剂为具有磁性的Fe3O4颗粒或γ -Fe2O3颗粒或二者的混合物，形态为溶胶或溶胶经干燥后的颗粒。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的钼酸盐溶液为钼酸钠溶液或钼酸铵溶液等，钼浓度为5?200 g/L、钒浓度为0.1?10 g/Lo5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述pH控制在8.0-10.5之间。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中吸附剂的加入量为磁性氧化铁中铁质量为钼酸盐溶液中钒质量的30-100倍。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中温度为5-60°C，时间为0.5-3小时。
【文档编号】C22B3/24GK105950864SQ201610333695
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月19日
【发明人】张家靓, 胡军涛
【申请人】北京科技大学