[发明专利]一种从含钒铬硅的浸出液中提钒并制备五氧化二钒的系统及其处理方法

说明书

本发明提供了一种从含钒铬硅的浸出液中提钒并制备五氧化二钒的系统及其在处理方法，所述系统依次包括除杂系统、萃取系统、反萃沉钒系统、洗涤系统和煅烧系统。本发明所述系统和方法在现有技术的基础上，针对硅、铝和铬等易于在五氧化二钒产品中沉积的元素进行了细致的研究，通过化学调控和设备强化，对萃原液、除杂液和萃余液中钒铬硅铝等杂质的不同聚合态进行了定量检测，并结合萃合物的结构，基于定量实验测试研究结果，科学预测了钒铬硅铝的萃取机理，并通过化学调控除杂、强化离心萃取设备和反萃定量控制等措施形成一套系统，实现低铬低硅低铝高纯五氧化二钒产品制备。

技术领域

本发明属于湿法冶金或废水处理领域，涉及一种从含钒铬硅的浸出液中提钒并制备五氧化二钒的系统及其处理方法，尤其涉及一种从含钒铬硅溶液中制备低铬低铝五氧化二钒的系统的系统及其处理方法。

背景技术

钒是一种有色金属，是十分重要的战略资源。五氧化二钒(V₂O₅)是钒重要的氧化物也是应用最为广泛的氧化物，应用范围已经从冶金，化工等行业扩展至航空航天、电子工业，电化学等，随着国内外对高纯V₂O₅的市场需求量不断增加，对V₂O₅的纯度要求也越来越高，尤其是钒液流电池和钒铝合金的发展，更是对高纯钒中钒的纯度及杂质硅的含量提出了更高的要求。然而，由于钒(V)和铬(VI)的化学性质十分相近，钒铬常共生存在于矿物中，分离难度大，从而难以得到高纯度的钒产品。

对于高纯V₂O₅的制备，一般以廉价易得的工业V₂O₅或其他钒酸盐为原料，经过一系列的提纯步骤和净化处理而获得。如朴昌林等以铬含量低的粗V₂O₅为原料，用熔融盐电解精炼法生产出铬、铁含量＜0.005％，钒品位＞99.9％的高纯钒。CN 102764894A以钒块为原料，经过氢化、研磨、脱氢制得高纯度钒粉。这些高纯钒的制备方法均以加工处理后的工业级产品为原料，来源有限且成本较高，对原料的高要求限制了这些方法的推广。而含钒铬的溶液来源广泛，对环境造成很大的影响，如何更有效的利用含钒铬的溶液也成为目前研究的课题之一。

到目前为止，人们已经开发研究出多种处理含钒铬溶液的技术。其中比较传统的方法是化学沉淀法，即在中性或弱碱性条件下，通过向溶液中添加各种除杂剂，比如氯化钙、氯化镁、氯化铝、硫酸铝、草酸和磺基水杨酸等，去除溶液中的杂质，然后加入硫酸铵和氯化铵等铵盐把钒沉淀下来，生成偏钒酸铵，偏钒酸铵再通过洗涤和重结晶制得高纯钒。此方法操作简单，但是步骤比较繁琐，产品纯度不高且钒损较大。还有一种离子交换法是比较新的方法，虽然其生产流程较为简单、试剂消耗量少和钒回收率高等优点，但是溶液中的杂质在离子交换过程中容易粘附在树脂表面，导致树脂交换容量下降，甚至会使树脂“中毒”，且操作条件苛刻，在工业中尚未得到普及。

萃取法是一种使用比较广泛的方法。萃取法有诸多优点，如分离效果好，高回收率，可回收利用的萃取剂，低廉的生产成本，极高的产品纯度等，但是由于杂质的影响较大，导致萃取体系形成第三相。已有报道萃取钒的萃取剂很多，包括：Cyanex 272、PC88A、TR-83、Adongen464、Aliquat 336、N263和季铵盐等。相关的技术有如CN 101121962A采用萃取、反萃和沉钒等操作将钒铬溶液中的钒铬完全回收，但是其产品钒酸盐的纯度只能达到99.5％。CN 103540745A采用胺类萃取钒溶液中的杂多酸来纯化钒溶液，加入铵盐沉钒并煅烧后得到纯度大于99.9％的五氧化二钒，但是其原料液中要求形成磷钼钨、硅钼钨等杂多酸以进行除杂，而对其它难以形成杂多酸的钒铬溶液不再适用。