专利名称：从提钒浸出液制取偏钒酸铵的方法
技术领域：
本发明涉及一种从提钒浸出液制取偏钒酸铵的方法。
背景技术：
目前，国内外制备偏钒酸铵主要是从含钒的钠化焙烧浸出液中提取。《钒钛材料》 (杨绍利著，冶金工业出版社于2007年8月31日出版)介绍了偏钒酸铵沉淀法，其方法是 在经过净化处理后的提钒浸出液中加入氯化铵或硫酸铵，沉淀时溶液的pH值控制在8左 右，温度控制在20-3(TC，得到偏钒酸铵沉淀，反应原理为NaV03+NH4Cl = NH4V03 I +NaCl。 这种方法工艺简单，操作方便，但废液中含钒1-2. 5g/L，耗铵量大，并且浸出液成分复杂，净 化不完全，容易使杂质在沉淀过程中进入产品，因此得到的偏钒酸铵产品杂质含量高，无法 得到高纯度NHJ03产品。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种生产效率高、钒沉淀率高、酸 碱消耗少、产品纯度高、并且物料能够实现循环利用的从提钒浸出液中制取偏钒酸铵的方 法。 本发明提供了一种从提钒浸出液中制取偏钒酸铵的方法，所述方法包括以下步 骤用无机酸将提钒浸出液的pH值调节至5-5.5，然后加热至3(TC-4(TC，此后按照NH/ : V =2. 0-3.0的质量比向溶液中加入可溶性铵盐，充分搅拌均匀，反应完成后得到含钠多钒 酸铵；将所得含钠多钒酸铵置于密封反应器中，按照NH/ : V二3.0-5.0的摩尔比向反应器 中加入可溶性铵盐，控制pH值在7. 5-8. 5范围内，室温下缓慢搅拌均匀，反应完成后将所得 溶液过滤得到偏钒酸铵固体。
图1示出了根据本发明实施例的从提钒浸出液中制取偏钒酸铵的方法。
具体实施例方式
本发明提供了一种从提钒浸出液中制取高纯度偏钒酸铵的方法，所述方法包括以 下步骤 (1)用无机酸将提钒浸出液([V5+] :20-30g/L， [Na+] :15-20g/L， [Cr6+] :H.5g/ L， [Si] :0. 5-lg/L)的pH值调节至5-5. 5，然后加热至3(TC-4(rC，此后按照MV : V = 2. 0-3. 0的质量比向溶液中加入可溶性铵盐，充分搅拌均匀，反应120-160分钟，反应过程 中补加无机酸使得溶液PH值保持恒定，反应完成后将所得溶液过滤，快速洗涤得到含钠多 钒酸铵。化学反应原理如下 V100286—+4NH4++2Na++10H20 = (NH4)4Na2V10028. 10H20 I (2)将所得含钠多钒酸铵置于密封反应器中，按照NH4+ : V = 3. 0_5. 0的摩尔比向反应器中加入可溶性铵盐，控制pH值在7. 5-8. 5范围内，室温下缓慢搅拌均匀，溶液中不 断析出浅白色或浅黄色固体；反应完成后将所得溶液过滤，快速洗涤过滤，干燥，即可得到 偏钒酸铵固体，偏钒酸铵含量在99. 9%以上。化学反应原理如下
(NH4)4Na2V1Q028. 10H20+6NH4++40H—= 10NH4V03 I +2Na++12H20 在根据本发明的从提钒浸出液中制备偏钒酸铵的方法中，在步骤(1)中，无机酸 可以为硫酸、盐酸、硝酸中的至少一种。 在根据本发明的从提钒浸出液中制备偏钒酸铵的方法中，在步骤(1)中使用的可 溶性铵盐可以为碳酸氢铵或者碳酸铵。 在步骤(2)中，可溶性铵盐可以为碳酸氢铵或碳酸铵。 根据本发明的从提钒浸出液制备偏钒酸铵的方法，在步骤(1)中，沉淀含钠多钒 酸铵温度为30°C -40°C 。温度高于40°C ，碳酸氢铵分解放出C02，温度低于30°C ，反应变慢。
根据本发明的从提钒浸出液制备偏钒酸铵的方法，在步骤(1)中，沉淀含钠多钒 酸铵的pH值为5-5. 5之间。pH值高于5. 5沉淀收率低，pH值小于5，碳酸氢铵分解放出 C(^，使溶液pH值上升。 根据本发明的从提钒浸出液制备偏钒酸铵的方法，在步骤(2)中，沉淀偏钒酸铵 的pH值控制在7. 5-8. 5范围内。pH值大于8. 5时，氨挥发造成损失；pH值小于7. 5时，偏
钒酸铵沉淀率低。 根据本发明的从提钒浸出液制备偏钒酸铵的方法，在步骤(2)中，沉淀偏钒酸铵 得到的废液经过真空冷冻结晶处理，得到碳酸氢铵、碳酸氢钠和冷凝水，返回沉淀和钠化焙 烧工序循环利用。 下面结合附图和具体实施方式
对本发明作出进一步描述
实施例1 取500mL的钠化焙烧浸出液(钒浓度为30. Og/L)，用浓硫酸将溶液pH值调节至 5.0，将溶液加热至3(TC，按照MV : V = 2的质量比，向溶液中加入131.7g碳酸氢铵固 体，充分搅拌，反应过程中补加无机酸保持溶液PH值恒定，反应160分钟后将所得固体过 滤，快速洗涤得到36. Og含钠多钒酸铵结晶。将所得含钠多钒酸铵置于密封反应器中，按照 NH4+ : V二5的摩尔比，向反应器中加入碳酸氢铵并控制溶液的pH值在8.5，在室温条件 下搅拌，溶液中析出浅黄色固体，反应完成后将溶液过过滤，干燥，即可得到偏钒酸铵固体 33. lg，产品纯度为99.9%，收率为96%。
实施例2 取500mL的钠化焙烧浸出液(钒浓度为25. Og/L)，用浓盐酸将溶液pH值调节至 5. 2，将溶液加热至35t:，按照NH/ : V = 3.0的质量比，向溶液中加入100.0g碳酸铵固 体，充分搅拌，反应过程中补加无机酸保持溶液PH值恒定，反应140分钟后将所得固体过 滤，快速洗涤得到29. 7g含钠多钒酸铵结晶。将所得含钠多钒酸铵置于密封反应器中，按 照NH4+ : V = 4. 0的摩尔比，向反应器中加入NH4HC03并控制溶液的pH值在8. 0，在室温条 件下搅拌，溶液中析出浅黄色固体，反应完成后将溶液过滤，干燥，即可得到偏钒酸铵固体 26. 7g，产品纯度为99. 9%，收率为93%。
实施例3 取500mL的钠化焙烧浸出液( 浓度为21. 3g/L)，用浓硝酸将溶液pH值调节至5. 5，将溶液加热至4(TC，按照MV : V = 2. 5的质量比，向溶液中加入116.9g碳酸氢铵固 体，充分搅拌，反应过程中补加无机酸保持溶液pH值恒定，反应120分钟后将所得固体过 滤，快速洗涤得到25. 2g含钠多钒酸铵结晶。将所得含钠多钒酸铵置于密封反应器中，按照 NH4+ : V = 5. 0的摩尔比，向反应器中加入碳酸氢铵并控制溶液的pH值在8. 3，在室温条 件下搅拌，溶液中析出浅黄色固体，反应完成后将溶液过滤，干燥，即可得到偏钒酸铵固体 23. 0g，产品纯度为99. 9%，收率为94%。
实施例4 取500mL的钠化焙烧浸出液(钒浓度为21. 3g/L)，用浓硫酸将溶液pH值调节至 5. 3，将溶液加热至4(TC，按照NH/ : V = 2. 7的质量比，向溶液中加入76. 7g碳酸铵固体，充 分搅拌，反应过程中补加无机酸保持溶液PH值恒定，反应130分钟后将所得固体过滤，快速 洗涤得到25. lg含钠多钒酸铵结晶。将所得含钠多钒酸铵置于密封反应器中，按照NH/ : V =4. 5的摩尔比，向反应器中加入碳酸氢铵并控制溶液的pH值在7. 5，在室温条件下搅拌， 溶液中析出浅黄色固体，反应完成后将溶液过滤，干燥，即可得到偏钒酸铵固体22. 8g，产品 纯度为99. 9%，收率为93%。
对比实施例1 : 取500mL的钠化焙烧浸出液(钒浓度为30. Og/L)，用浓硫酸将溶液pH值调节至 5.0，将溶液加热至27t:，按照MV : V = 2的质量比，向溶液中加入131.7g碳酸氢铵固 体，充分搅拌，反应过程中补加无机酸保持溶液pH值恒定，若反应160分钟后将所得固体过 滤，快速洗涤得到25.9g含钠多钒酸铵结晶。将所得含钠多钒酸铵置于密封反应器中，按 照NH/ : V二5的摩尔比，向反应器中加入碳酸氢铵并控制溶液的pH值在8.5，在室温条 件下搅拌，溶液中析出浅黄色固体，反应完成后将溶液过滤，干燥，即可得到偏钒酸铵固体 23. 4g，产品纯度为99. 9%，收率为68%。若反应420分钟后将所得固体过滤，快速洗涤得 到36.0g含钠多钒酸铵结晶。将所得含钠多钒酸铵置于密封反应器中，按照NH/ : V = 5 的摩尔比，向反应器中加入碳酸氢铵并控制溶液的pH值在8. 5，在室温条件下搅拌，溶液中 析出浅黄色固体，反应完成后将溶液过过滤，干燥，即可得到偏钒酸铵固体33. Og，产品纯度 为99. 9%，收率为96%。
对比实施例2: 取500mL的钠化焙烧浸出液(钒浓度为30. Og/L)，用浓硫酸将溶液pH值调节至 5.0，将溶液加热至3(TC，按照MV : V = 2的质量比，向溶液中加入131.7g碳酸氢铵固 体，充分搅拌，反应过程中补加无机酸保持溶液PH值恒定，反应160分钟后将所得固体过 滤，快速洗涤得到36.0g含钠多钒酸铵结晶。将所得含钠多钒酸铵置于密封反应器中，按 照NH4+ : v = 5的摩尔比，向反应器中加入碳酸氢铵并控制溶液的pH值在8. 8，在室温条 件下搅拌，溶液中析出浅黄色固体，反应完成后将溶液过滤，干燥，即可得到偏钒酸铵固体 25. lg，产品纯度为99.9X，收率为73%。
对比实施例3: 取500mL的钠化焙烧浸出液(钒浓度为21. 3g/L)，用浓硝酸将溶液pH值调节至 5.5，将溶液加热至43t:，按照NH/ : V二2.5的质量比，向溶液中加入116.9g碳酸氢铵固 体，充分搅拌，反应过程中补加无机酸保持溶液pH值恒定，反应120分钟后将所得固体过 滤，快速洗涤得到15. 2g含钠多钒酸铵结晶。将所得含钠多钒酸铵置于密封反应器中，按照NH4+ : V = 5. 0的摩尔比，向反应器中加入碳酸氢铵并控制溶液的pH值在8. 3，在室温条件 下搅拌，溶液中析出浅黄色白色固体，溶液中析出浅黄色固体，反应完成后将溶液过滤，干 燥，即可得到偏钒酸铵固体13. 7g，产品纯度为99. 9%，收率为56%。
对比实施例4: 取500mL的钠化焙烧浸出液(钒浓度为21. 3g/L)，用浓硝酸将溶液pH值调节至 5.7，将溶液加热至4(TC，按照NH/ : V二2.5的质量比，向溶液中加入116.9g碳酸氢铵固 体，充分搅拌，反应过程中补加无机酸保持溶液pH值恒定，反应120分钟后将所得固体过 滤，快速洗涤得到13. lg含钠多钒酸铵结晶。将所得含钠多钒酸铵置于密封反应器中，按照 NH4+ : V = 5. 0的摩尔比，向反应器中加入碳酸氢铵并控制溶液的pH值在8. 3，在室温条 件下搅拌，溶液中析出浅黄色固体，反应完成后将溶液过滤，干燥，即可得到偏钒酸铵固体 12. 0g，产品纯度为99. 9%，收率为49%。
对比实施例5: 取500mL的钠化焙烧浸出液(钒浓度为21. 3g/L)，用浓硫酸将溶液pH值调节至 5. 3，将溶液加热至4(TC，按照NH/ : V = 2. 7的质量比，向溶液中加入76. 7g碳酸铵固体，充 分搅拌，反应过程中补加无机酸保持溶液PH值恒定，反应130分钟后将所得固体过滤，快速 洗涤得到25. lg含钠多钒酸铵结晶。将所得含钠多钒酸铵置于密封反应器中，按照NH/ : V =4. 5的摩尔比，向反应器中加入碳酸氢铵并控制溶液的pH值在7. 3，在室温条件下搅拌， 溶液中析出浅黄色固体，反应完成后将溶液过滤，干燥，即可得到偏钒酸铵固体18. 4g，产品 纯度为99. 9%，收率为75%。 通过将根据本发明实施例1至实施例4与对比实施例1至对比实施例5进行比较
可知，根据本发明的从提钒浸出液中制备偏钒酸铵的方法的产品纯度高，回收率高。 本发明所述的高纯度偏钒酸铵制备方法的优势主要体现在(l)偏钒酸铵纯度
高，达99.9%以上；(2)沉淀偏钒酸铵时，沉淀剂只含有碳酸氢铵或碳酸铵这一种物质；(3)
产生的废液经真空冷冻结晶处理后得到碳酸氢铵、碳酸氢钠和冷凝水，可以返回沉淀和钠
化焙烧工序循环利用，达到清洁化生产目的；(4)反应操作简单可靠，便于工业化生产。
权利要求
一种从提钒浸出液中制取偏钒酸铵的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤(1)用无机酸将提钒浸出液的pH值调节至5-5.5，然后加热至30℃-40℃，此后按照NH4+∶V＝2.0-3.0的质量比向溶液中加入可溶性铵盐，充分搅拌均匀，反应完成后得到含钠多钒酸铵；(2)将所得含钠多钒酸铵置于密封反应器中，按照NH4+∶V＝3.0-5.0的摩尔比向反应器中加入可溶性铵盐，控制pH值在7.5-8.5范围内，室温下缓慢搅拌均匀，反应完成后将所得溶液过滤得到偏钒酸铵固体。
2. 根据权利要求1所述的从提钒浸出液中制取偏钒酸铵的方法，其特征在于所述无机酸为硫酸、盐酸、硝酸中的至少一种。
3. 根据权利要求1所述的从提钒浸出液中制取偏钒酸铵的方法，其特征在于在步骤(1) 中使用的可溶性铵盐为碳酸氢铵或者碳酸铵。
4. 根据权利要求1所述的从提钒浸出液中制取偏钒酸铵的方法，其特征在于在步骤(2) 中使用的可溶性铵盐为碳酸氢铵或碳酸铵。
5. 根据权利要求1所述的从提钒浸出液中制取偏钒酸铵的方法，其特征在于所述提钒浸出液中含有20-30g/L的V5+、15-20g/L的Na+、H. 5g/L的Cr6+以及0. 5-lg/L的Si。
全文摘要
本发明公开了一种从提钒浸出液中制取偏钒酸铵的方法，所述方法包括以下步骤用无机酸将提钒浸出液的pH值调节至5-5.5，然后加热至30℃-40℃，此后按照NH4+∶V＝2.0-3.0的质量比向溶液中加入可溶性铵盐，充分搅拌均匀，反应完成后得到含钠多钒酸铵；将所得含钠多钒酸铵置于密封反应器中，按照NH4+∶V＝3.0-5.0的摩尔比向反应器中加入可溶性铵盐，控制pH值在7.5-8.5范围内，室温下缓慢搅拌均匀，反应完成后将所得溶液过滤得到偏钒酸铵固体。
文档编号C22B34/22GK101748297SQ20091021572
公开日2010年6月23日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者李千文, 李大标, 陈亮 申请人:攀钢集团攀枝花钢钒有限公司;攀枝花新钢钒股份有限公司