[发明专利]一种高铬钒溶液联产高品质五氧化二钒和三氧化二铬的方法

说明书

本发明公开了高铬钒溶液联产高品质五氧化二钒和三氧化二铬的方法，包括：高铬钒渣钠化焙烧得到熟料，将熟料用水浸取得到高铬钒溶液，向高铬钒溶液中加入脱杂剂；向所得溶液中加入含钙沉钒剂，调节溶液pH值，搅拌保温后，固液分离，固体为钒酸钙，液体为不含钒的纯净溶液；向所得溶液中加入还原剂，搅拌反应，固液分离，固体为用于煅烧制备高纯三氧化二铬的氢氧化铬，液体为不含还原性物质的硫酸钠溶液；将所得钒酸钙固体经硫酸钠溶液制浆后，制备得到用于制备高纯五氧化二钒的高纯钒溶液。本发明成功实现高铬钒溶液体系耦合联产高品质五氧化二钒和三氧化二铬，钒、铬资源均能得到高值化利用。

技术领域

本发明属于化工技术领域，更具体地说，本发明涉及一种高铬钒溶液联产高品质五氧化二钒和三氧化二铬的方法。

背景技术

钒与铬都是重要的战略资源，皆具有广泛的应用领域和应用前景，且钒与铬同属第四周期过渡元素，其化学性质相似，在自然界中常以共生形式存在于矿物中，致使钒与铬难以分离。钒钛磁铁矿中的钒与铬经火法提钒后进入钒渣，且以尖晶石形态存在于钒渣中。目前国内钒渣钠化焙烧和钙化焙烧工艺主要针对钒的提取与回收，铬元素则进入沉钒废水，经废水处理工艺后转化为低价值铬废物堆存于渣场或低价外销。铬元素未能有效回收利用，其潜在经济效益未能被发掘，且铬废物的处置需增加大量“三废”处理成本。由此，中国专利CN110436523A采用有机酸调节钒铬溶液pH值后加入沉钒剂，固液分离，固体经煅烧制备五氧化二钒产品，液体中加入氧化剂和除钒剂后通入大量二氧化碳除杂后浓缩结晶制备铬酸钠。此法虽有效分离钒铬且将铬转化为高价值铬酸钠产品，但工艺流程较长，且需消耗大量有机酸，成本较高。中国专利CN105506285A采用钙盐或铁盐作沉钒剂分离钒后，再加入碳酸钡或氢氧化钡作为沉铬剂，将铬转化为铬酸钡后再经硫酸浸出得铬的酸性溶液。此法引入重金属元素钡，且因硫酸钡无法回收循环利用，成本高，经济效益低，不适于大型工业生产。中国专利CN104357671A采用硫酸调节钒铬溶液pH值后加入三聚氰胺作为沉钒剂，固液分离，固体经煅烧制备五氧化二钒，液体经除杂后蒸发浓缩制备铬酸钠晶体。此法工艺流程较短，且可有效回收铬元素，但需消耗有机物三聚氰胺，成本较高。中国专利CN103773956A采用还原剂将钒铬溶液中钒与铬全部还原沉淀后，再将沉淀高温煅烧，用盐酸溶液浸出煅烧产物中的钒，使绝大部分钒进入液体中，此液体经氧化后可制备五氧化二钒产品；而铬以三氧化二铬形式留存于固相中，经洗涤干燥后可作为铬产品。此法工艺流程较短，工艺过程简单，但钒铬同时还原沉淀导致后续工艺难以彻底分离钒与铬，所得铬产品质量不高。

综合现有钒铬资源利用工艺，未能有效实现钒铬分离和产品高值化，回收铬资源的工艺复杂、产品质量差、废水产生量大，无法实现钒、铬资源的有效分离和耦合联产。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种高铬钒溶液联产高品质五氧化二钒和三氧化二铬的方法，包括以下步骤：

步骤一、高铬钒渣钠化焙烧得到熟料，将熟料用水浸取得到高铬钒溶液，向高铬钒溶液中加入脱杂剂，将高铬钒溶液中的硅、磷杂质转化为不溶性沉淀除去；

步骤二、向步骤一所得溶液中加入含钙沉钒剂，调节溶液pH值，搅拌保温后，溶液中的钒转化为钒酸钙，固液分离，固体为钒酸钙，液体为不含钒的纯净溶液；

步骤三、向步骤二所得溶液中加入还原剂，在一定温度下搅拌反应，溶液中的六价铬转化为氢氧化铬，固液分离，固体为用于煅烧制备高纯三氧化二铬的氢氧化铬，液体为不含还原性物质的硫酸钠溶液；

步骤四、将步骤二所得钒酸钙固体经步骤三所得硫酸钠溶液制浆后，制备得到用于制备高纯五氧化二钒的高纯钒溶液。

优选的是，其中，其特征在于，所述步骤一中使用的脱杂剂为硫酸铝，其中，加入硫酸铝的量为按单质铝∶单质硅和单质磷的摩尔比＝2～10∶1；高铬钒溶液中铬含量为5～150g/L。