[发明专利]一种从钒渣钙化酸浸所得钒溶液中选择性脱除杂质P的方法

说明书

本发明涉及酸性钒溶液净化脱磷领域，公开了一种从钒渣钙化酸浸所得钒溶液中脱除杂质磷的方法。所述方法包括以下步骤：将粉状硅酸钙煅烧活化；将煅烧活化后的粉状硅酸钙加入到钒渣钙化酸浸所得钒溶液中，调节溶液体系pH值为2.5～5.0，搅拌反应后过滤得到低磷钒液。本发明所述的从钒渣钙化酸浸所得钒溶液中脱除杂质磷的方法，脱磷效率高，成本低，其允许杂质磷浓度范围大，能选择性的脱除磷，且钒损失率较小。

技术领域

本发明涉一种在酸性条件下从钒溶液中脱除杂质P的方法。

背景技术

特殊钢种对P的要求日益严格，而铁水脱磷的基本条件是低温、高氧化性、高碱度以及大渣量，在转炉铁水提钒的同时加入石灰或石灰石，为冶炼低磷钢创造了条件，但同时得到的是高钙高磷钒渣。由于钒酸钙盐的生成，高钙高磷钒渣不适于作为传统钠化焙烧-水浸提钒工艺的含钒原料。钙化提钒工艺对钒原料中Ca含量无特殊限制，可采用钙化焙烧-硫酸浸出处理该原料，高钙高磷钒渣中的P大部分以磷酸二钙或磷酸三钙的形式存在，在硫酸浸出过程中会转化为溶解态P进入酸性含钒溶液中。酸性钒溶液中磷的存在对后续沉钒工序和氧化钒产品质量造成极大的危害。磷与钒会形成稳定的络合物H₇[P(V₂O₅)₆]，影响钒的沉淀率，同时P还会与Fe³⁺、Al³⁺生成磷酸盐沉淀，影响五氧化二钒的质量，限制了氧化钒产品的应用范围，因此在沉钒工序前必须对酸性钒溶液中的P进行脱除分离。

目前，碱性含钒溶液常采用化学沉淀除P，该技术成熟稳定、操作简单。常用除磷剂为可溶性镁盐(适宜pH～10.0)、可溶性钙盐(适宜pH 8～10)，可溶性铝盐(适宜pH＝8～9)或这几种盐的复合盐(如CaCl+AlCl₃，适宜pH 8.5～11.0)。其基本原理是在溶液中加入Ca²⁺、Mg²⁺、NH⁴⁺、Al³⁺等阳离子，通过调节溶液的pH值，使之形成磷酸盐沉淀，达到除磷的目的。有时可加入聚丙烯酰胺(PAM)以改善磷酸盐沉淀的沉降效果。除此之外基于碱性含钒溶液中P(Ⅴ价)阴离子与V(Ⅴ价)多核阴离子的半径和所带电荷的差异，可采用离子交换法分离碱性含钒溶液中V与P。

若将碱性含钒溶液采用的化学沉淀除磷方法应用到酸性含钒溶液体系中，必须先调节溶液的pH值至碱性，而随着溶液pH升高，酸性钒溶液中Ca²⁺、Mn²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺会与钒酸根形成钒酸盐沉淀，同时Al³⁺、Si⁴⁺发生水解作用而产生的胶体状沉淀会吸附大量的钒，导致钒损失较高。且后续沉钒又需将溶液调为酸性，导致操作过程繁琐、酸碱消耗大、处理费用高。

对于中性和酸性溶液介质中P的去除主要采用固体材料物理化学吸附法(木质颗粒、藻类、介孔硅质纳米颗粒、炉渣等)、生物法、电絮凝法、膜分离技术等。电絮凝的原理是在电流作用下使铝和铁水解、聚合转化为羟基络合物，多核羟基络合物使溶液中杂质P絮凝而沉淀分离，同时阴极析出的氢气起到浮选作用。在P浓度20mg/L，槽电压25V的条件下，对于pH为3和7的含P废水，P去除率分别为85％和95％。Xudong Zheng等制备的介孔掺La膜在P浓度200mg/L，溶液初始pH 3.0～7.0范围内均表现出良好的除P性能，且在F^-、SO₄^2-、Cl^-、NO₃^-阴离子存在的条件下，对P仍表现出较强的选择性。但这些研究主要针中性和酸性废水，而对于酸性含钒溶液中P的脱除研究则鲜有报道。