[发明专利]一种深度除铬生产高纯偏钒酸铵的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提钒除杂生产高纯钒产品的方法，属于钒的冶金化学领域，同样涉及钒电池电解液领域。

技术背景

高纯偏钒酸铵是指杂质含量极低、纯度高的偏钒酸铵，是市场上的高端产品，主要用于催化剂、钒电池电解液的生产，对各项杂质元素的要求极高。

通常情况下，高纯偏钒酸铵的生产，采用石油燃灰作为原料，该原料的杂质含量低，钒的含量较高，提取容易，是一种优质的原料。但由于石油飞灰的供应量有限，而且供应不稳定，不能满足高纯钒产品生产的需求。特别是随着钒电池的迅猛发展，高纯钒市场扩大，迫切需要寻找一种稳定的钒原料。

含钒铁矿在世界范围内广泛分布，如我国的承德、攀枝花地区，俄罗斯、澳大利亚、南非等国家都有丰富的矿藏。使用钒钛磁铁矿冶炼钢铁时产生的钢渣，是一种常见的含钒原料，它的钒含量高，供应稳定，目前主要用于冶金片钒的生产，提钒的主要流程是：

钠化焙烧——浸出——中和除杂——沉淀APV——冶炼片钒

钢渣中含有较高的铬、钛等元素，性质与钒相近，因此，使用钢渣生产APV、AMV和片钒时，产品中含有较高的铬。不能在钒电池领域直接应用。

六价铬是一种高毒性、致癌物质，国家环保部门对含铬废水的排放有严格的要求，需要将六价铬从溶液中深度去除。

发明内容

传统的钒原料包括钢渣、石煤、石油燃烧的飞灰。其中钢渣储量丰富，提钒成本低，是常见的大宗钒原料。通常市场上由钢渣及石煤提取的冶金级钒产品，如片钒、粗品AMV，含有较高的铬、铁、钠等杂质，不能在钒电池领域直接应用。本发明的目的在于提供了一种工艺，可以对含铬的钒原料进行深度除铬，并将其做成高纯的偏钒酸铵产品。

本发明的技术方案为：

一种深度除铬生产高纯偏钒酸铵的方法，在碱性环境中，向含钒、铬浸出液中溶入沉淀剂，加酸调整碱度，并使用还原剂将溶液中的六价铬离子还原至三价，以氢氧化铬的形式与沉淀剂共沉淀，可以将大部分铬除掉；继续加酸调整溶液至弱碱性，加入能够在弱碱性溶液中生成沉淀的物质，形成沉淀并吸附氢氧化铬，深度除铬。经过净化的溶液，加入铵盐生产偏钒酸铵(AMV)，具体方法如下：

a.将含有杂质铬的钒原料采用酸或碱溶液浸泡，过滤获得含钒和铬的浸出液；

b.加碱调整浸出液pH至10-14，溶入沉淀剂A；

c.加酸调整溶液pH至9-12，加入还原剂，保持温度T1、充分搅拌使铬还原，过滤；

d.向步骤c的滤液中加酸，调整溶液pH至7-9，并加入沉淀剂M，保持温度T2，搅拌充足的时间，降温至温度T3固液分离，渣返回步骤a，重新浸出，滤液进入步骤e；

e.调整溶液pH，并加入铵盐，生成偏钒酸铵沉淀，洗涤、烘干获得高纯偏钒酸铵粉末；

所述沉淀剂A为能够在碱性溶液中生成沉淀的物质；

所述沉淀剂M为能够在弱碱性溶液中生成沉淀的物质。

进一步地，在上述技术方案中，步骤a中，含杂质铬的钒原料包括铝工业中沉淀获得的钒铬渣，由钒磷矿提磷获得的钒铬原料，钒钛磁铁矿以及由其获得的钢渣，或者从其中提取得到的APV、AMV、片钒钒氧化物，石煤以及由其中提取得到的含铬的APV、AMV、片钒、钒氧化物。

进一步地，在上述技术方案中，步骤b中，所述沉淀剂A选自硅酸钠、硫酸镁、氯化镁、氢氧化钙、氯化钙、硫酸铝、氧化钙、硫酸钙、磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、γ-Al₂O₃、氢氧化铝、氧化锌、硫酸锌、氯化锌、氯化铝、硬脂酸镁、硫酸亚铁、硫酸亚铁铵、硫酸镁铵、硫酸铝钾、氯化铝、聚合氯化铝固体或溶液中的一种或几种。

进一步地，在上述技术方案中，步骤b中，所述沉淀剂A的加入量是1-100g/L；即为每升溶液加沉淀剂A1-100克。

进一步地，在上述技术方案中，步骤c中，所述还原剂选自含低价硫的化合物、亚铁盐、有机还原剂或钒的低价化合物中的一种或几种混合物。

进一步地，在上述技术方案中，步骤c中，所述还原剂与溶液中铬的物质量之比为1.1-2。

进一步地，在上述技术方案中，步骤c中，所述还原剂选自亚硫酸钠、亚硫酸铵、硫化钠、硫氢化钠、硫化铵、硫氢化铵、硫代硫酸钠、硫代硫酸铵、二氧化硫、硫酸亚铁、硫酸亚铁铵、氯化亚铁、VC、柠檬酸、酒石酸；硫酸氧钒、V2(SO₄)₃、VSO₄、草酸氧钒、三氯化钒、二氯氧钒中的一种或几种混合物。