[发明专利]一种从钒和铬的混合溶液中分离制备三氧化二钒的方法

说明书

本发明公开了一种从钒(V)和铬(VI)混合溶液中分离制备三氧化二钒的方法，通过加入催化剂，使含钒(V)和铬(VI)混合溶液与氢气反应，然后沉淀分离，最终得到三氧化二钒。根据本发明的方法利用清洁型气体氢气，可直接对钒铬混合溶液进行还原沉淀获得低价钒沉淀，该沉淀经简单的洗涤作业后即可获得合格的三氧化二钒产品，与现有工艺相比，省去了复杂的铵盐沉淀制备中间产品钒酸铵或多聚钒酸铵，再通过煅烧获得五氧化二钒产品的工序，简化了工艺；同时，避免了氨氮废水的产生；且获得三氧化二钒产品较五氧化二钒产品附加值更高。

技术领域

本发明属于金属冶金领域，尤其涉及一种从钒(V)和铬(VI)的混合溶液中分离制备三氧化二钒的方法。

背景技术

钒和铬性质相似，常以共生的方式赋存于钒钛磁铁矿中，钒钛磁铁矿经高炉-转炉冶炼得到的含铬钒渣是五氧化二钒生产的主要原料。从含铬钒渣中提钒的主流工艺为钠化焙烧-水浸工艺。含铬钒渣经钠化焙烧-水浸工艺，钒与铬分别以五价V(V)和六价Cr(VI)的形式同时进入溶液。由于V(V)和Cr(VI)的溶液化学性质相似，如何从含Cr(VI)的溶液中分离制备出高纯度的钒产品，成为行业内的共性难题。

目前，工业上普遍采用铵盐沉钒方法先从V(V)和Cr(VI)混合溶液中选择性沉淀钒，实现钒和铬的初步分离，但该方法对于铬含量较高的溶液适用性不强，铬容易与钒发生共沉淀，影响最终钒产品的质量，要获得合格的钒产品，往往需要对钒产品进行深度净化处理，工艺复杂，且铵盐沉钒产生大量的氨氮废水，处理难度大，成本高。为解决上述问题，国内外开发了多种从含钒铬溶液中分离回收钒和铬的方法，主要包括化学沉淀法、溶剂萃取法、离子交换法等。

中国专利CN112442595A公开了一种从钒渣钠化焙烧水浸出液中分离提取钒、铬的方法，该方法通过向钒渣钠化焙烧水浸出液中加入铵盐，并将溶液体系的pH控制在7.5～9.5，搅拌反应，然后固液分离得偏钒酸铵晶体和滤液A；将有机相B与滤液A进行萃取，得萃余液A1和负载有机相B1；负载有机相B1采用氢氧化钠溶液进行反萃取，得到反萃液A2；萃余液A1循环利用；向反萃液A2中加入沉钒剂并室温球磨，过滤得含钒滤渣C1和含铬滤液A3；向含钒滤渣C1加入萃余液A1，然后球磨，过滤得到滤渣C2和含钒滤液A4；滤渣C2煅烧后继续作为沉钒试剂使用，含钒滤液A4采用铵盐沉钒法分离回收其中的钒，含铬滤液A3除杂后蒸发结晶获得铬酸钠产品。本发明能实现钒铬的分离回收，但工艺复杂，且铵盐沉钒存在沉钒后液氨氮浓度高，氨氮回收成本高的缺点。

中国专利CN104556522A公开了一种从钒、铬混合液中分离钒、铬的方法，包括以下步骤：A、调节混合液的pH值为3.0-4.0，用离子交换树脂吸附法吸附混合液中的钒与铬，获得含钒、铬树脂；B、用3％-4％硫酸-乙醇溶液洗脱含钒、铬树脂，获得含钒树脂和含铬溶液；C、解吸含钒树脂获得含钒解吸液，对含钒解吸液进行铵盐沉钒处理以获得钒酸盐；D、对钒酸盐进行煅烧处理，得到五氧化二钒；E、含铬溶液调节pH进行中和，铬以水合物沉淀Cr(OH)₃·nH₂O的形式析出，经过锻烧处理制取三氧化二铬。该工艺有利于钒铬资源的分离回收，但是使用了离子交换树脂，一次性投资大，操作条件苛刻，而且树脂易中毒影响交换效率，需及时更换，同时该过程采用铵盐沉钒进行钒产品的制备，同样存在沉钒废水氨氮含量高，处理难度大的缺点，且获得的五氧化二钒产品附加值较低。

中国专利CN103602819A采用先加还原剂将溶液中的五价钒和六价铬在一定的pH条件下还原成四价钒和三价铬，然后共沉淀四价钒和三价铬，最后采用碱浸出和酸浸出的方式分离回收钒和铬，其中所述还原剂选自二氧化硫、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、甲醛、甲酸、铁粉中的一种或几种，还原剂的加入量按五价钒和六价铬分别还原成四价钒和三价铬化学计量总数的理论用量的1-3倍加入。该方法分离效果好，但是存在流程长，还原剂及酸碱耗量大，并且容易引入新的杂质的问题。