[发明专利]一种含钒石煤灰渣直接酸浸提取五氧化二钒的方法

权利要求书

1.一种含钒石煤灰渣直接酸浸提取五氧化二钒的方法，所述方法包括如下顺序步骤：

(1)酸浸：在反应容器中加入强酸溶液和含钒石煤灰渣，所述强酸溶液中H⁺的浓度为8～12mol/L，所述强酸溶液的用量为2～3L/kg含钒石煤灰渣，加热至80～120℃浸渍3～9小时，过滤，取滤液A，得到酸浸液；

(2)铵明矾制取：在反应容器中加入酸浸液和硫酸铵，硫酸铵质量添加量为酸浸液中三氧化二铝质量的1.3～2倍，搅拌、冷却至5～40℃、结晶析出铵明矾晶体，过滤，滤渣B为粗铵明矾，滤液B为含钒母液；

(3)中间盐制备：在反应容器中加入含钒母液和铁单质，铁单质质量为含钒母液中五氧化二钒质量的1～60％，加热至130～150℃，浓缩至结晶完全，冷却至室温，过滤得滤液C和滤渣C，取滤渣C，得到中间盐固体；

(4)中间盐溶解：在反应容器中加入中间盐固体和水，水的加入量为1.5～4L/kg中间盐固体，升温至80～100℃搅拌溶解1.5～4小时，过滤得滤液D和滤渣D，取滤液D，得到中间盐溶解清液；

(5)萃原液制备：在反应容器中加入中间盐溶解清液，搅拌下加入还原剂，至用硫氰化钾指示剂测定溶液不变色为止，用碱溶液中和至pH值为1.8～3.0，得到萃原液；

(6)萃取：在反应容器中加入体积比为1∶1的萃原液和有机萃取剂进行萃取操作，分离有机相和水相，得到含钒有机相和萃余液，所述有机萃取剂为：2-乙基己基磷酸、磷酸三丁酯和磺化煤油体积比10：5：85的混合物；

(7)反萃取：在反应容器中加入体积比为5～10：1的含钒有机相和反萃取剂，进行反萃取，分离水相和有机相，得到含钒水相，所述的反萃取剂为：浓度1.25～1.75mol/L的硫酸溶液；

(8)氧化沉钒：在反应容器中加入含钒水相，加入沉钒剂于90～100℃下沉钒，冷却、结晶、过滤、脱水，得到多钒酸铵晶体；

(9)多钒酸铵热解：多钒酸铵晶体热解脱氨，得到五氧化二钒。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的步骤(1)所述的强酸溶液为硫酸溶液。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(2)中，滤渣B粗铵明矾经加水加热溶解、过滤去除杂质、重结晶，得到副产物铵明矾。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(3)中，所述铁单质来源于：铁粉或废铁屑。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述的滤液C回收应用于步骤(1)的强酸溶液配制；所述步骤(4)中，所述的滤渣D回收作为步骤(1)中含钒石煤灰渣组分。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(5)中，所述的还原剂为：硫代硫酸钠、亚硫酸铵、亚硫酸钠、硫化钠或铁。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(8)中，所述的沉钒剂为氯酸钠，所述步骤(8)为：在反应容器中加入含钒水相，50～60℃搅拌下加入氯酸钠至溶液由蓝色变为黄色为止，氨水调pH值为1.9～2.5，于90～100℃下沉钒2～4小时，冷却、结晶、过滤、脱水，得到多钒酸铵晶体。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(9)为：将多钒酸铵晶体于400～600℃下热解脱氨，得到粉末状五氧化二钒。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(9)为：将多钒酸晶体于780～820℃下热解脱氨，冷却得到片状五氧化二钒。

10.如权利要求1所述的方法，所述方法包括如下顺序步骤：

(1)酸浸：在反应容器中加入4～6mol/L硫酸溶液和含钒石煤灰渣，硫酸溶液用量为2～3L/kg含钒石煤灰渣，加热至80～120℃浸渍3～9小时，过滤，取滤液A，即为酸浸液；

(2)铵明矾制取：在反应容器中加入酸浸液和硫酸铵，硫酸铵质量添加量为酸浸液中三氧化二铝质量的1.3～2倍，搅拌、冷却至5～40℃结晶析出铵明矾晶体，过滤，得滤液B及滤渣B，滤渣B为粗铵明矾，滤液B为含钒母液；

(3)中间盐制备：在反应容器中加入含钒母液和铁粉，铁粉质量为含钒母液中五氧化二钒质量的1～60％，加热至130～150℃，浓缩至结晶完全，冷却至室温，过滤得滤液C和滤渣C，取滤渣C即为中间盐固体，滤液C回收应用于步骤(1)的硫酸溶液配制；

(4)中间盐溶解：在反应容器中加入中间盐固体和水，水的加入量为1.5～4L/kg中间盐固体，升温至80～100℃搅拌溶解1.5～4小时，过滤得滤液D和滤渣D，取滤液D即为中间盐溶解清液，滤渣D回收作为步骤(1)含钒灰渣组分；

(5)萃原液制备：在反应容器中加入中间盐溶解清液，搅拌下加入硫代硫酸钠或铁粉还原剂，至用硫氰化钾指示剂测定溶液不变色为止，用氨水中和至pH值为1.8～3.0，得到萃原液；

(6)萃取：在反应容器中加入体积比为1：1的萃原液和有机萃取剂进行萃取操作，分离有机相和水相，得到含钒有机相和萃余液，所述有机萃取剂为2-乙基己基磷酸、磷酸三丁酯和磺化煤油体积比10：5：85的混合物，所述萃取级数为3～5级；

(7)反萃取：在反应容器中加入含钒有机相和浓度1.25～1.75mol/L的硫酸溶液，进行反萃取，分离水相和有机相，得到含钒水相，所述反萃取级数为3～5级；

(8)氧化沉钒：在反应容器中加入含钒水相，50～60℃搅拌下加入氯酸钠至溶液由蓝色变为黄色为止，氨水调pH值为1.9～2.5，于90～100℃下沉钒2～4小时，冷却、结晶、过滤、脱水，得到多钒酸铵晶体；

(9)多钒酸铵热解：多钒酸铵晶体热解脱氨，得到五氧化二钒。