碱性钒液的净化方法与流程

1.本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种碱性钒液的净化方法。


背景技术：

2.在钠化提钒工艺中，钒渣添加钠盐焙烧得到熟料，熟料再经过间歇或连续式浸出得到碱性含钒溶液。在浸出过程中，许多杂质也进入钒液中，如铬、铝、磷、硅、钠等，其中尤以硅、磷两种杂质对沉淀工序和产品质量影响最大。在后续的沉淀、煅烧、还原或冶炼工序中，硅、磷杂质很难脱出，从而直接影响到五氧化二钒、三氧化二钒和钒铁的产品质量，因此需对碱性钒液进行除杂。
3.目前，工业应用多采用氯化钙溶液进行除杂，此法可以除去溶液中的磷和部分硅，而且氯化钙还可以破坏钒液中具有双电子层结构的悬浮物，使之聚集沉降。但氯化钙除杂，适宜的ph在9-10，超出此范围则不但造成氯化钙的浪费，而且除硅率低，并生成大量钒酸钙，钒损大，还会引入氯离子。
4.除采用氯化钙溶液进行除杂之外，现有的碱性钒液净化技术还采用铝盐、镁盐、铁盐等作为单一除杂剂，或复合其它试剂进行使用，这些技术存在着工艺流程长、钒损大等问题，具有一定的使用局限。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种碱性钒液的净化方法，以解决上述技术问题的至少一个方面。
6.根据本发明的一个方面，提出一种碱性钒液的净化方法，包括：将脱硫石膏加水打浆，在打浆过程中加入聚乙烯醇，制成料浆；其中，所述脱硫石膏为对含硫燃料燃烧后产生的烟气进行脱硫净化处理而得到的副产物，按caso4·
2h2o计，所述脱硫石膏的纯度至少为75％；将碱性钒液和所述料浆进行混合搅拌，使得两者发生反应，获得反应后物料；其中所述碱性钒液为钒渣钠化焙烧熟料浸出液；对所述反应后物料进行过滤、洗涤，获得净化钒液与除杂渣。
7.根据本发明的一个实施例，所述水为工业新水、沉钒废水、系统冷凝水中的一种或多种。
8.根据本发明的一个实施例，所述聚乙烯醇的质量用量为所述脱硫石膏质量用量的0.02％～0.1％。
9.根据本发明的一个实施例，按质量百分比计，所述料浆的浓度为20％～40％。
10.根据本发明的一个实施例，所述碱性钒液的ph值为10～14。
11.根据本发明的一个实施例，按照下式确定所述料浆以及所述碱性钒液的用量比例：n(ca)/[n(si)+n(p)]＝4.0～8.0，其中n表示物质的量。
[0012]
根据本发明的一个实施例，在反应过程中，通过添加硫酸调节反应体系的ph值为8.5～9.5。
[0013]
根据本发明的一个实施例，控制反应温度为20～40℃，反应时间为10～30min。
[0014]
根据本发明的一个实施例，所述将碱性钒液和所述料浆进行混合搅拌，包括：向除杂罐中以并流方式同时泵入所述碱性钒液和所述料浆。
[0015]
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：对所述净化钒液进行沉钒、煅烧，得到五氧化二钒产品。
[0016]
在根据本发明实施例的碱性钒液的净化方法中，采用脱硫石膏作为除杂剂，利用其高含量的caso4·
2h2o组分与钒液中的硅酸钠、磷酸钠反应，生成硅酸钙与磷酸钙沉淀，从而达到净化目的；采用聚乙烯醇作为分散剂，有助于增大caso4·
2h2o在打浆过程中的溶解程度，提高除杂过程中固液反应效率，利于获得较好的净化效果。本发明实施例的方法净化效果好，钒损小，且可实现脱硫石膏的资源化利用，在一定程度上缓解堆存环保压力。
附图说明
[0017]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]
图1示出根据本发明实施例的碱性钒液的净化方法的流程图。
具体实施方式
[0019]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
[0020]
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
[0021]
图1示出根据本发明实施例的碱性钒液的净化方法的流程图。如图1所示，所述方法包括：
[0022]
步骤s1，将脱硫石膏加水打浆，在打浆过程中加入聚乙烯醇，制成料浆；其中，所述脱硫石膏为对含硫燃料燃烧后产生的烟气进行脱硫净化处理而得到的副产物，按caso4·
2h2o计，所述脱硫石膏的纯度至少为75％；
[0023]
步骤s2，将碱性钒液和所述料浆进行混合搅拌，使得两者发生反应，获得反应后物料；其中所述碱性钒液为钒渣钠化焙烧熟料浸出液；
[0024]
步骤s3，对所述反应后物料进行过滤、洗涤，获得净化钒液与除杂渣。
[0025]
在根据本发明实施例的碱性钒液的净化方法中，采用脱硫石膏作为除杂剂，脱硫石膏来自于烟气脱硫工业，是经过细分的湿态晶体，是高品位的二水硫酸钙，其纯度通常在75％～90％之间，脱硫石膏的碱含量低，有害杂质较少，酸碱度基本呈中性。利用脱硫石膏高含量的caso4·
2h2o组分在弱碱性条件下与钒液中的硅酸钠、磷酸钠反应，生成硅酸钙与磷酸钙沉淀，从而达到净化目的。采用聚乙烯醇作为分散剂，有助于增大caso4·
2h2o在打浆过程中的溶解程度，提高除杂过程中固液反应效率，利于获得较好的净化效果。本发明实施例的方法净化效果好，钒损小，且不引入其它杂质，还可实现脱硫石膏的资源化利用，在一
定程度上缓解堆存环保压力。
[0026]
现有技术的多种净化方法中，一些方法采用氯化铝、氯化钙等作为除杂剂，由于氯离子的引入，对设备的要求高，存在着后道工序对管道的腐蚀风险；一些方法采用硝酸镁作为除杂剂，试剂成本相对较高，且硝酸根的引入，不便于后续的废水处理；一些方法采用不同净化剂分步除硅、磷，工艺流程相对较长。本发明的净化方法能够在一定程度上克服这些缺点。
[0027]
在步骤s1中，所述水可以为工业新水、沉钒废水、系统冷凝水中的一种或多种混合。系统冷凝水是指在包含碱性钒液净化工艺以及后续沉钒工艺的整个工艺系统中产生的冷凝水。在进行打浆时，先在打浆罐中泵入预定体积的水，并在搅拌条件下加入预定质量的脱硫石膏，再配加计量好的聚乙烯醇，混合得到所述料浆。
[0028]
所述聚乙烯醇的质量用量为所述脱硫石膏质量用量的0.02％～0.1％，从而保证良好的分散效果。按质量百分比计，所述料浆的浓度为20％～40％。料浆浓度是指：在料浆中，料浆总干重的含量。20％～40％的浓度可以避免料浆太稀而造成水的浪费，同时避免料浆太浓稠而影响反应效果。
[0029]
在步骤s2中，所述碱性钒液的ph值为10～14。可以按照下式确定所述料浆以及所述碱性钒液的用量比例：n(ca)/[n(si)+n(p)]＝4.0～8.0，其中n表示物质的量，从而保证相应的反应物充分反应。
[0030]
在反应过程中，通过添加硫酸调节反应体系的ph值为8.5～9.5，从而保证相应的沉淀物充分析出。
[0031]
在本发明的实施例中，控制反应温度为20～40℃，反应时间为10～30min，保证良好的反应速率以及物料充分反应。可以通过水浴的方式控制反应温度。
[0032]
所述将碱性钒液和所述料浆进行混合搅拌，包括：向除杂罐中以并流方式同时泵入所述碱性钒液和所述料浆，保证快速进料。可以采用适宜的流速以控制好反应ph值及料浆用量。
[0033]
在步骤s3中，可以采用板框或带式过滤机进行过滤洗涤，得到净化钒液及除杂渣。所述方法还包括：对所述净化钒液进行沉钒、煅烧，得到五氧化二钒产品。
[0034]
根据以上描述，本发明以钒渣钠化焙烧熟料-水浸得到的碱性含钒溶液为原料，采用工业固废脱硫石膏作为除杂剂，配加聚乙烯醇作为分散剂，在弱碱性条件下对溶液中的硅、磷杂质进行脱出。在优化的工艺参数下，可实现80％以上的除磷率和95％以上的除硅率，钒损失率在3％以下，净化液用于后续制备多钒酸铵，产品质量合格。该方法操作简单，易于控制，投入成本低；可实现脱硫石膏的资源化利用，且不引入其它杂质；整个净化过程钒损小。
[0035]
下面根据具体的实施例进行说明。
[0036]
各实施例中的碱性钒液成分以及脱硫石膏主要成分如表1和表2所示。
[0037]
表1碱性钒液成分/g
·
l-1
[0038][0039]
表2脱硫石膏主要成分/wt％
[0040][0041]
实施例1
[0042]
脱硫石膏采用新水打浆，加入质量为脱硫石膏质量的0.02％的聚乙烯醇，配制成质量百分比浓度为30％的脱硫石膏料浆；量取500ml碱性钒液(ph值为10.08)，按n(ca)/[n(si)+n(p)]＝4.0，加入相应量的脱硫石膏料浆，添加硫酸维持反应体系ph为9.5，在40℃水浴下搅拌反应10min；反应完毕，对料浆进行过滤、洗涤，得520ml净化钒液。净化液中p含量为0.007g/l、si含量0.021g/l、v含量27.60g/l，p、si去除率分别为81.80％、96.61％，v损2.83％。
[0043]
实施例2
[0044]
脱硫石膏采用系统冷凝水打浆，加入质量为脱硫石膏质量的0.06％的聚乙烯醇，配制成质量百分比浓度为20％的脱硫石膏料浆；量取1000ml碱性钒液(ph值为11.95)，按n(ca)/[n(si)+n(p)]＝8.0，加入相应量的脱硫石膏料浆，添加硫酸维持反应体系ph为9.0，在30℃水浴下搅拌反应20min；反应完毕，对料浆进行过滤、洗涤，得1170ml净化钒液。净化钒液中p含量为0.010g/l、si含量0.025g/l、v含量28.02g/l，p、si去除率分别为80.50％、97.24％，v损2.31％。
[0045]
实施例3
[0046]
脱硫石膏采用新水打浆，加入质量为脱硫石膏质量的0.1％的聚乙烯醇，配制成质量百分比浓度为40％的脱硫石膏料浆；量取2000ml碱性钒液(ph值为13.36)，按n(ca)/[n(si)+n(p)]＝6.0，加入相应量的脱硫石膏料浆，添加硫酸维持反应体系ph为8.5，在20℃水浴下搅拌反应30min；反应完毕，对料浆进行过滤、洗涤，得2160ml净化钒液。净化钒液中p含量为0.008g/l、si含量0.030g/l、v含量35.23g/l，p、si去除率分别为87.66％、97.92％，v损2.89％。
[0047]
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。