专利名称：一种萃取法提取拜耳法种分母液中五氧化二钒的方法
一种萃取法提取拜耳法种分母液中五氧化二钒的方法技术领域一种提取拜耳法种分母液中五氧化二钒的方法，具体涉及一种用萃取的方法从拜耳法种 分母液中提取五氧化二钒的方法。
技术背景钒是一种重要的战略物资，具有高熔点及容易变形加工的特性，主要应用于钢铁工业、 国防尖端技术、化学工业及轻纺工业等领域。钒在钢中起到细化晶粒的作用，钢中加入万分 之五的钒就能明显提高钢的强度和防腐蚀性能。在铸件中加入0.1% 0.15%的钒可以提高铸 件的强度、韧性及耐磨性。钛基合金中加入6%铝和4%钒，对其强度和焊接性能有明显的改 善。这种合金是制造战斗机燃气涡轮的材料。钒镓合金是重要的超导材料。V20s是硫酸工业、 石油裂解工业和合成某些高分子化合物的催化剂。世界上有20多个国家和地区生产五氧化二 钒及钒铁等产品。但主要产钒国为南非、前苏联、美国和中国。世界上钒的资源丰富，分布 广泛，但无单独可供开采的富矿，而是以低品位与其它矿物共生。目前提取五氧化二钒的主要资源有石煤、低钒钢渣、废钒催化剂等。其来源广、总量大。 我国含钒石煤主要分布于南方诸省，总储量丰富，赋存的钒估计超过世界其它国家钒的总储 量。含钒石煤中钒品位为0.3% 1.0%(以￥205计，下同)，钒以变价形态赋存，其矿物组成复 杂，分离和提取困难。低钒钢渣产生于含钒铁水的炼钢过程，钒品位一般为2% 4%，其余 为铁、钙、镁、铝等的氧化物，其中钒全部弥散分布于多种矿物相中，难以直接选、冶分离， 我国(四川攀枝花、河北承德、安徽马鞍山)每年总排量达数百万吨。废钒催化剂来源于化学 和石油工业。特点是来源广、数量大，钒品位为8%左右，其中钒多以V205和VOS04的形态 相对集中于一些特定相中。现行的从各种原料中的传统提钒技术，往往由于高成本、高污染、 长流程、低回收率，所以应用一直受到限制，而已出现的一些绿色分离新技术，如选择性析 出技术、微生物浸出技术、矿浆电解技术等，有望在该领域获得成功应用。铝土矿中都不同程度地含有V205，在烧结法生产氧化铝过程中，由于炉料中配入了大量 石灰，使绝大部分钒成为不溶性钒酸钙而进入赤泥。在拜耳法中石灰也使V205的溶出率降低， 钒在种分母液中循环积累并达到一定浓度， 一般为28% 45%。实践证明，钒化合物对氧化铝 生产有着不良影响，如果在保证氧化铝生产正常进行的同时，从流程中把钒提取出来，不但 可消除钒的危害，而且可大大提髙氧化铝厂的经济效益，具有十分重要的意义。
从氧化铝生产中提取钒的方法和工艺按原理可分为结晶法、萃取法和离子交换法三种。 结晶法工艺成熟、设备简单，但钒的回收率较低。萃取法和离子交换法成本较低、钒的回收 率高，但目前的工艺流程不够成熟，投资较高，还需做进一步改进。发明内容本发明的目的是对上述从氧化铝生产中提取钒的方法的进行改进，提供一种流程简单、 成本较低、钒回收率高的萃取法从拜耳法种分母液中提取五氧化二钒的方法。 本发明的目的是通过以下技术方案实现的。一种萃取法提取拜耳法种分母液中五氧化二钒的方法，其征在于其过程包括以下步骤(1) 在拜耳法种分母液中加入CaO，搅拌反应使种分母液中的钒以钒酸钙形式沉淀；(2) 将钒酸钙形式沉淀用Na2C03溶液溶解，使钒以钒酸钠的形式进入溶液中制得钒酸 钠溶液；(3) 用有机萃取液对钒酸钠溶液进行萃取，V20s进入上层萃取相，其他杂质进入下层萃 余相水相；(4) 用氨水反萃取有机相，上层为萃取液可循环使用，下层水相析出多钒酸铵；水相经过滤得到多钒酸铵晶体，经焙烧而得粗V205;5)将粗V205用氢氧化钠水溶液煮沸过滤后，滤液加氯化铵，析出的偏钒酸铵经焙烧制 得纯度精制V205。本发明的方法，其特征在于在拜耳法种分母液中加入CaO制取钒酸钙形式沉淀时，CaO 加入量为10 25g/L，在温度为90 110'C下，搅拌反应1 4h后将沉淀物过滤、洗涤、烘干 制得含钒沉淀物；本发明的方法，其特征在于是将钒酸钙沉淀加入Na2C03溶液中溶解时，钒酸钙沉淀加入 Na2C03溶液的量为20 50g/L，在温度为95 105'C下，搅拌反应1 4h，得到钒浸出液；本发明的方法，其特征在于对钒酸钠溶液进行萃取时的萃取液由萃取剂和稀释剂组成， 萃取剂为三基胺R3N (其中R为Cu C,3的垸基)，稀释剂用煤油、C6醇或苯；萃取剂与稀释剂 的(体积)比为30: 70，调节浸取液p^3;相比为l: 1 4: 1;本发明的方法，其特征在反萃取有机相的氨水重量百分比浓度为5% 8%，相比为1: l 4: 1，反萃取温度40 60'C，上层为萃取液循环使用，下层水相析出多钒酸铵；水相经过滤 得到多钒酸铵晶体，在400 600'C焙烧1 4h，制得纯度为88% 92%的粗V205。本发明的方法，其特征在于制得的粗V205是用重量浓度为15 30%的氢氧化钠水溶液煮 沸2 5h，过滤后，在滤液加入氯化铵10 20g/L，析出偏钒酸铵，偏钒酸铵在500 700'C焙
烧l 4h，制得精制V205。本发明的方法是将拜耳法生产氧化铝过程中的种分母液经种分母液沉钒、含钒沉淀浸出、 有机萃取液萃取、反萃、水相结晶、多钒酸铵晶体焙烧、粗钒精制等过程回收其中的V20s。流程简单、成本较低、钒回收率高。
图1为本发明的方法的工艺流程图。
具体实施方式
一种萃取法提取拜耳法种分母液中五氧化二钒的方法，其过程包括以下步骤(1)在拜耳法种分母液中加入CaO，搅拌反应使种分母液中的钒以钒酸钙形式沉淀；(2)将钒酸钙形式 沉淀用Na2C03溶液溶解，使钒以钒酸钠的形式进入溶液中制得钒酸钠溶液；G)用有机萃取 液对钒酸钠溶液进行萃取，V20s进入上层萃取相，其他杂质进入下层萃余相水相；(4)用氨 水反萃取有机相，上层为萃取液可循环使用，下层水相析出多钒酸铵；水相经过滤得到多钒 酸铵晶体，经焙烧而得粗V20s; (5)将粗V20s用氢氧化钠水溶液煮沸过滤后，滤液加氯化 铵，析出的偏钒酸铵经焙烧制得纯度精制V205。在拜耳法种分母液中加入CaO制取钒酸钙形式沉淀时，CaO加入量为10 25g/L，在温 度为卯 110'C下，搅拌反应1 4h后将沉淀物过滤、洗涤、烘干制得含钒沉淀物；将钒酸 钙沉淀加入Na2C03溶液中溶解时，钒酸钙沉淀加入Na2CCV溶液的量为20 50g/L，在温度 为95 105'C下，搅拌反应l 4h，得到钒浸出液；对钒酸钠溶液进行萃取时的萃取液由萃取 剂和稀释剂组成，萃取剂为三基胺R3N (其中R为Cn d3的垸基)，稀释剂用煤油、Q醇或苯；萃取剂与稀释剂的(体积)比为30: 70，调节浸取液p^3;相比为1:] 4: 1;反萃取有机相的氨水重量百分比浓度为5% 8%，相比为l: 1 4: 1，反萃取温度40 6(TC，上层为萃取液循环使用，下层水相析出多钒酸铵；水相经过滤得到多钒酸铵晶体，在400 60(TC焙烧1 4h，制得纯度为88% 92%的粗V205;制得的粗V20s是用重量浓度为15 30% 的氢氧化钠水溶液煮沸2 5h，过滤后，在滤液加入氯化铵10 20g/L，析出偏钒酸铵，偏钒 酸铵在500 700。C焙烧1 4h，制得精制V205。 实施例1在含丫2050.42%的种分母液中加入CaO10g/L，在温度为10(TC下，搅拌反应2h后将沉 淀物过滤、洗涤、烘干即得含钒沉淀物，其化学成分为CaO 51.32%， A1203 29.52%， Si02 4.61%, Na20 0.68%， V205 0.76o/o;在IO(TC下，将钒酸钙沉淀(CaO 51.32%， A1203 29.52%， Si02 4.61%, Na20 0.68%，V205 0.76%)以200g/L的量加入40g/L的Na2C03溶液中，搅拌反应2h，得到钒浸出液， 浸出液钒浓度为1.42g/L;用有机萃取液对钒浸出液进行萃取，萃取液为三烷基胺煤油=30: 70，调 节浸取液PH=3，计算得钒的回收率为95.8%;用6%的氨水反萃取有机相，上层为萃取液循环使用，下层水相析出多钒酸铵。水相经过 滤得到多钒酸铵晶体，在400'C焙烧2h后得V205的纯度为89.5%;将纯度为89。/。的V2O5用20。/。的氢氧化钠水溶液煮沸4h，过滤后，滤液加氯化铵15g/L， 析出偏钒酸铵，偏钒酸铵在500'C焙烧2h,得￥205纯度为99.2%的精制丫205。实施例2在含丫2050.42%的种分母液中加入Ca015g/L，在温度为102'C下，搅拌反应2h后将沉 淀物过滤、洗涤、烘干即得含钒沉淀物，其化学成分为CaO 50.36%， A1203 30.53%， Si02 4.08%, Na20 0.60%, V205 0.70%;在IOO'C下，将钒酸^沉淀(CaO 50.36%， A1203 30.53%， Si02 4,08°/。， Na20 0.60%， V205 0.70%)以200g/L的量加入40g/L的Na2C03溶液中，搅拌反应2h,得到钒浸出液， 浸出液钒浓度为1.10 g/L;用有机萃取液对钒浸出液进行萃取，萃取液为三烷基胺C6醇二30: 70，调 节浸取液pH-3，计算得钒的回收率为93.8%;用7%的氨水反萃取有机相，上层为萃取液循环使用，下层水相析出多钒酸铵。水相经过 滤得到多钒酸铵晶体，在500'C焙烧2h后得V205的纯度为91.6%;将纯度为91.6%的V20s用20%的氢氧化钠水溶液煮沸4h，过滤后，滤液加氯化铵20 g/L， 析出偏钒酸铵，偏钒酸铵在600'C焙烧2h，得V205纯度为99.4%的精制V205。实施例3在含￥2050.42%的种分母液中加入CaO20g/L，在温度为105'C下，搅拌反应2h后将沉 淀物过滤、洗涤、烘干即得含钒沉淀物，其化学成分为CaO 50.54%， A1203 30.16%， Si02 3.32%， Na20 0..30%， V205 0.69%;在IO(TC下，将钒酸铐沉淀(CaO 50.54%, A1203 30.16%, Si02 3.32%， Na20 0.30%， V205 0.69%)以200g/L的量加入40g/L的Na2C03溶液中，搅拌反应2h，得到钒浸出液， 浸出液钒浓度为0.89g/L;用有机萃取液对钒浸出液进行萃取，萃取液为三垸基胺苯=30: 70，调 节浸取液pH=3，计算得钒的回收率为91.2%; 用8%的氨水反萃取有机相，上层为萃取液循环使用，下层水相析出多钒酸铵。水相经过 滤得到多钒酸铵晶体，在55(TC焙烧2h后得V205的纯度为91.8%;将纯度为91.8%的V20s用20%的氢氧化钠水溶液煮沸4h，过滤后，滤液加氯化铵20 g/L， 析出偏钒酸铵，偏钒酸铵在65(TC焙烧2h,得V20s纯度为99.3。/。的精制V205。
权利要求
1.一种萃取法提取拜耳法种分母液中五氧化二钒的方法，其征在于其过程包括以下步骤(1)在拜耳法种分母液中加入CaO，搅拌反应使种分母液中的钒以钒酸钙形式沉淀；(2)将钒酸钙形式沉淀用Na2CO3溶液溶解，使钒以钒酸钠的形式进入溶液中制得钒酸钠溶液；(3)用有机萃取液对钒酸钠溶液进行萃取，V2O5进入上层萃取相，其他杂质进入下层萃余相水相；(4)用氨水反萃取有机相，上层为萃取液可循环使用，下层水相析出多钒酸铵；水相经过滤得到多钒酸铵晶体，经焙烧而得粗V2O5；5)将粗V2O5用氢氧化钠水溶液煮沸过滤后，滤液加氯化铵，析出的偏钒酸铵经焙烧制得纯度精制V2O5。
2. 根据据权利要求1所述的方法，其特征在于在拜耳法种分母液中加入CaO制取钒酸 钙形式沉淀时，CaO加入量为10 25g/L，在温度为90 11(TC下，搅拌反应l 4h后将沉淀 物过滤、洗涤、烘干制得含钒沉淀物。
3. 根据据权利要求1所述的方法，其特征在于将钒酸钙沉淀加入Na2C03溶液中溶解时， 钒酸钙沉淀加入Na2C03溶液的量为20 50g/L，在温度为95 105。C下，搅拌反应1 4h， 得到钒浸出液。
4. 根据据权利要求l所述的方法，其特征在于对钒酸钠溶液进行萃取时的萃取液由萃取剂和稀释剂组成，萃取剂为三基胺R3N(其中R为Cn C,3的烷基)，稀释剂用煤油、C6醇或苯； 萃取剂与稀释剂的(体积)比为30: 70，调节浸取液pH4，相比为l: 1 4: 1。
5. 根据据权利要求1所述的方法，其特征在反萃取有机相的氨水重量百分比浓度为5% 8%，相比为1: 1 4: 1，反萃取温度40 60°C，上层为萃取液循环使用，下层水相析出多 钒酸铵；水相经过滤得到多钒酸铵晶体，在400 60(TC焙烧1 4h，制得纯度为88% 92% 的粗V205。
6. 根据据权利要求1所述的方法，其特征在于制得的粗V205是用重量浓度为15 30% 的氢氧化钠水溶液煮沸2 5h,过滤后，在滤液加入氯化铵10 20 g/L，析出偏钒酸铵，偏钒 酸铵在500 700'C焙烧1 4h，制得精制V205。
全文摘要
一种提取拜耳法种分母液中五氧化二钒的方法，具体涉及一种用萃取的方法从拜耳法种分母液中提取五氧化二钒的方法。，其征在于其过程包括以下步骤(1)在拜耳法种分母液中加入CaO制得钒酸钙沉淀；(2)将沉淀用Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>溶液溶解制得钒酸钠溶液；(3)用有机萃取液对钒酸钠溶液进行萃取，V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>进入上层萃取相，其他杂质进入下层萃余相水相；(4)用氨水反萃取有机相，水相经过滤得到多钒酸铵晶体，经焙烧而得粗V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>；(5)将粗V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>用氢氧化钠水溶液煮沸过滤后，滤液加氯化铵，析出的偏钒酸铵经焙烧制得纯度精制V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>。本发明的方法流程简单、成本较低、钒回收率高。
文档编号C01G31/00GK101117238SQ20071011867
公开日2008年2月6日 申请日期2007年7月12日 优先权日2007年7月12日
发明者周吉奎, 曹慧君, 卓 赵 申请人:中国铝业股份有限公司