專利名稱：一種制備高純度氧化釩的方法
技術領域：
本發明涉及冶金化工生產領域，更具體地講，涉及一種制備高純度氧化釩的方法。
背景技術：
釩是一種重要的戰略物資，隨著科技的發展，釩的應用領域不斷地擴大，對釩產品的純度要求也越來越高，所以對高純度精釩制備技術的研究是很有必要的。在釩產品的提取過程中，因各地的資源來源不同，制得的釩產品含的雜質元素也不相同，但絕大部分皆含部分金屬雜質及硅雜質。目前常用的提純氧化釩的方法有化學沉淀凈化法除雜、溶劑萃取法除雜及離子交換法除雜。目前從酸性溶液中分離提取五氧化二釩方法主要有溶劑萃取法，如《稀有金屬》2010年第34卷第3期的《P204從石煤浸出液中萃取釩及萃余廢水處理研究》，以及離子交換法，如《稀有金屬》2007年第34卷第3期的《離子交換法從含釩浸出液中提釩的研究》。上述兩種方法從含釩浸出液中回收釩時均主要有兩個目的一是使低濃度的釩得到富集；二是使浸出液中的釩與雜質分離，但上述兩種方法都比較適用于溶液中含釩濃度不高的釩溶液，通過使用萃取劑或者離子交換法將濃度較低的釩富集到一定濃度后再進行釩產品的生產。而對于高濃度含量的含釩浸出液，使用這兩種方法進行提純釩產品難度較高且對萃取劑的使用量極大，應用到工業化大生產的可能性小。

發明內容
針對現有技術中存在的不足，本發明的目的之一在于解決上述現有技術中存在的一個或多個問題。本發明的目的在于提供一種釩回收率高、氧化釩產品中各陽離子雜質元素含量低、環境友好、生產工藝簡單、工業化生產實施性大的制備高純度氧化釩的方法。為了實現上述目的，本發明提供了一種制備高純度氧化釩的方法，所述方法包括以下步驟采用第一萃取劑與含釩浸出液混合并進行一次多級萃取，萃取后將第一水相與第一有機相分離，其中，第一萃取劑的皂化度為15 30% ;采用第二萃取劑與第二水相混合并進行二次多級萃取，萃取后將第二水相與第二有機相分離，其中，第二萃取劑的皂化度為30 70% ;將所得第二水相用氨水調節pH值并進行沉釩，過濾沉淀物并將沉淀物洗滌、烘干、煅燒后得到高純度氧化釩。根據本發明的制備高純度氧化釩的方法的一個實施例，所述含釩浸出液為釩渣經酸浸后制備得到，且所述含釩浸出液的含釩濃度為10 70wt%。根據本發明的制備高純度氧化釩的方法的一個實施例，所述第一萃取劑或第二萃取劑是將萃取劑與稀釋劑按照I : 3 I : 6的體積比混合后，再加入濃氨水皂化后制備得到，其中，所述第一萃取劑的皂化度為25%，第二萃取劑的皂化度為50%。根據本發明的制備高純度氧化釩的方法的一個實施例，所述萃取劑為二 -(2-乙基己基)磷酸，所述稀釋劑為260#溶劑油。
根據本發明的制備高純度氧化釩的方法的一個實施例，所述一次多級萃取或二次多級萃取的具體步驟為將第一萃取劑與含釩浸出液或第二萃取劑與第二水相按照I : 3 I : 2的體積比進行混合并以100 200次/分鐘的振蕩頻率振蕩10 20分鐘后靜置，再分離所得水相與有機相。根據本發明的制備高純度氧化釩的方法的一個實施例，所述一次多級萃取或二次多級萃取均為三級萃取。根據本發明的制備高純度氧化釩的方法的一個實施例，在調節第二水相的pH值之前，將第二水相進行過濾，且過濾介質包括活性炭和脫脂棉。根據本發明的制備高純度氧化釩的方法的一個實施例，將所得第二水相在常溫下用氨水調節pH值至5 6。根據本發明的制備高純度氧化釩的方法的一個實施例，洗滌所述沉淀物時，使用pH值為2 3的水按照I : 3 I : 2的固液比洗滌2 4次。根據本發明的制備高純度氧化釩的方法的一個實施例，將洗滌后的沉淀物在70 100°C下烘干5 8小時，再將烘干后的沉淀物在550 600°C下煅燒2 3小時并在煅燒過程中每隔30 60分鐘進行均勻攪拌。本發明的制備高純度氧化釩的方法與現有技術相比，具有釩回收率高、操作簡單、工藝流程少、生產過程中不引入其它雜質元素和對環境污染小的優點。
具體實施例方式在下文中，將結合具體示例詳細說明本發明的制備高純度氧化釩的方法。本發明的思路在于使用不同皂化度的萃取劑對酸浸法制備的高濃度含釩浸出液進行陽離子雜質元素的去除，通過控制萃取劑的皂化度使含釩浸出液中的陽離子雜質元素進入萃取劑中后，再直接調節雜質元素含量極低的萃取液的PH值，并使釩沉淀出來，最后將釩沉淀進行洗滌、烘干、煅燒后即可以得到各陽離子雜質含量較低的高純度氧化釩。具體地，根據本發明的制備高純度氧化釩的方法包括以下步驟采用第一萃取劑與含釩浸出液混合并進行一次多級萃取，萃取后將第一水相與第一有機相分離，其中，第一萃取劑的皂化度為15 30% ；采用第二萃取劑與第二水相混合并進行二次多級萃取，萃取后將第二水相與第二有機相分離，其中，第二萃取劑的皂化度為30 70% ；將所得第二水相用氨水調節pH值并進行沉釩，過濾沉淀物并將沉淀物洗滌、烘干、煅燒后得到高純度氧化釩。其中，所述含釩浸出液為釩渣經酸浸后制備得到，但不限于此。優選地，本發明所使用的含釩浸出液的含釩濃度為10 70Wt%。上述第一萃取劑的皂化度為15 30%，在該皂化度范圍內進行萃取，可以保證萃取前后體系的PH值恒定，金屬陽離子雜質鐵、鋁在該PH值下易被萃取，經過在該皂化度范圍下進行多級萃取(如三級)后，浸出液中的含量可以達到小于O. 005g/L，但該皂化度下也有部分釩離子進入所得萃取液即第二水相中；第二萃取劑的阜化度為30 70%,在該阜化度范圍內進行萃取,每進行一次萃取,體系的PH值就會相應升高，但在該皂化度范圍內，升高的pH值有利于陽離子雜質如錳、鈣、鎂的去除，經過在該皂化度范圍下進行多級萃取(如三級)后，浸出液中的含量可以達到小于O.005g/L,同時釩離子不再參與萃取，保證了釩離子不再受到損失。進一步的，第一萃取劑或第二萃取劑是將萃取劑與稀釋劑按照I : 3 I : 6的體積比混合后，再加入氨水皂化后制備得到，優選地，所使用的第一萃取劑的皂化度為25%，第二萃取劑的皂化度為50%。其中，皂化處理可以使萃取劑上的可交換基團大部分轉變為NH4+,其余保持為H+。優選地，萃取劑為二- (2乙基己基)磷酸(即P204)，稀釋劑為260#溶劑油，其中260#溶劑油即為磺化煤油。本發明方法可適用酸性磷萃取劑，該系列的萃取劑為H3PO4分子中兩個羥基被烷氧基或烷基取代的產物，其具有萃取性能好、選擇性高、水溶性小及易反萃取等優點，常用的該系列萃取劑有P204、P507、Cyanex272、Cyanex301、Cyanex302等，該系列萃取劑不進行皂化同樣可以進行萃取反應，但會造成體系的PH值的變化，會造成釩損失大，進行多級萃取時因PH值升高且升高到一定程度后(大概進行到2級萃取時)，釩會被沉淀出來。在本發明中對所選用的萃取劑進行皂化，目的是為了調節或控制反應體系的PH值，從而控制雜質的去除率和釩的損失率，本發明優選地選用皂化后的P204作為萃取劑，但本發明不限于此。其中，稀釋劑除了選用260#溶劑油以外，還可以是煤油、200#溶劑油等，但其他的稀釋劑在使用時需要進行一些如脫硫等的特別處理，為了試驗的簡便，本發明優選地選用260#溶劑油，但本發明不限于此。萃取或多級萃取可以采用現有技術中常用的步驟，進一步的，本發明的一次多級萃取或二次多級萃取的具體步驟為將第一萃取劑與含釩浸出液或第二萃取劑與第二水相按照I : 3 I : 2的體積比進行混合并以100 200次/分鐘的振蕩頻率振蕩10 20分鐘后靜置，再分離所得水相與有機相。然后，再將所得水相進行后續的沉釩等處理步驟。其中，進行多級萃取具有更好的萃取效果，既可以有效的抑制萃取劑對釩的萃取，保證釩得率，同時可以使含釩浸出液中的陽離子雜質更好的進入到萃取劑中。優選地，本發明的一次多級萃取或二次多級萃取均為三級萃取。經過試驗驗證，每一種陽離子雜質的去除都是一個動態平衡過程，一級反應只能部分去掉雜質，只有經過多級萃取，才能將雜質的含量控制在符合要求的范圍。在本發明中，經過不同皂化度的萃取劑進行6級萃取基本可以將所有的陽離子雜質去除到符合要求的范圍，而采取不同皂化度的萃取劑進行萃取的原因是利用皂化度對體系PH值的影響來控制體系的反應pH值，確保最大程度地去除陽離子雜質的同時使f凡的損失最小。進一步的，在調節第二水相的pH值之前，將第二水相進行過濾，且過濾介質包括活性炭和脫脂棉。使用活性炭進行過濾，可以進一步取出雜質，有利于氧化釩純度的提高。優選地，將所得第二水相用氨水在常溫下調節pH值至5 6。使用氨水調節pH值，不會引入其它雜質，避免了在去除一種雜質的同時引入了其它雜質的問題，且所引入的銨根離子可以在最后的煅燒工藝中全部去除。其中，在常溫下且在該PH值范圍內進行沉釩對釩的沉淀最為徹底，PH值低于或高于上述范圍可能使釩沉淀率降低或者根本不能沉淀。進一步的，洗滌所述沉淀物時，使用pH值為2 3的水按照I : 3 I : 2的固液比洗滌2 4次。進一步的，將洗滌后的沉淀物在70 100°C下烘干5 8小時，再將烘干后的沉淀物在550 600°C下煅燒2 3小時并在煅燒過程中每隔30 60分鐘進行均勻攪拌。根據本發明的一個示例性實施例，所述制備高純度氧化釩的方法的具體步驟可以為
將萃取劑(P204)與稀釋劑(260#溶劑油)按照I : 4的體積比進行稀釋后，加濃氨水分別進行皂化度為25%和50%的皂化。首先用皂化度為25%的第一萃取劑按照第一萃取劑與含釩浸出液體積比為I : 3 I : 2進行一次萃取。萃取方法具體為將第一萃取劑和含fL浸出液放入分液漏斗，以100 200次/分鐘的振蕩頻率振蕩10分鐘,靜置10分鐘后,將下層的第一水相放出備用，上層的第一有機相放入回收瓶。按上述步驟重復進行3次萃取。再用皂化度為50%的第二萃取劑按照第二萃取劑與第二水相體積比為積比為I : 3 I : 2進行二次萃取。萃取方法具體為將第二萃取劑和第二水相放入分液漏斗,以100 200次/分鐘的振蕩頻率振蕩10分鐘,靜置10分鐘后,將下層的第二水相放出備用，上層的第一有機相放入回收瓶。按上述步驟重復進行3次萃取。取第二水相進行過濾，在漏斗的下層放入脫脂棉、上層放入活性炭，然后將第二水相加入。再將過濾后的第二水相在常溫下加入氨水，并將PH值調整至5 6，直接將釩沉淀出來。過濾，然后將所得的沉淀物用PH值為2的水按照固液比I : 3 I : 2的固液比洗滌3次。之后將洗滌后的沉淀物放入真空烘箱于90°C下烘干5小時，并將烘干后的沉淀物放入馬弗爐于550°C下煅燒2小時，煅燒過程中每隔30分鐘取出并攪拌均勻。煅燒完后，冷卻至室溫，即得到高純度氧化釩產品。下面結合具體示例進一步描述本發明。示例僅用于說明本發明，而不是以任何方式來限制本發明。示例一本示例分別使用含釩濃度分別為10 丨％、5(^丨％和70wt%的含釩浸出液制備氧化釩產品，并將所得的氧化釩分別對應命名為樣品一、樣品二和樣品三。具體的制備步驟如下選用P204作為萃取劑，選用260#溶劑油作為稀釋劑，并按照P204 260#溶劑油=I 4的體積比配制600ml的稀釋萃取劑，平分成兩份后分別加入濃氨水制備皂化度為25%的第一萃取劑和50%的第二萃取劑各300ml。將含fL浸出液加入到500ml的分液漏斗中，加入90ml第一萃取劑進行萃取,進行充分振蕩10分鐘并靜置10分鐘后，將下層的第一水相放入干凈的燒杯，將上層的第一有機相放入回收瓶，重復該步驟2次，共進行3次萃取。再將所得第一水相加入到500ml的分液漏斗中，加入90ml第二萃取劑再進行萃取，進行充分搖蕩10分鐘并靜置10分鐘后，將下層的第二水相放入干凈的燒杯，將上層的第二有機相放入回收瓶，重復該步驟2次，共進行3次萃取。在漏斗的下層放入脫脂棉、上層放入活性炭，然后將第二水相加入進行過濾。將過濾后的第二水相在常溫下加氨水調節PH值至5. 5，沉釩。過濾得到沉淀物，并將所得沉淀物放入PH值為2的洗水中攪拌30分鐘后過濾以進行洗滌，重復3次洗滌。之后將洗滌后的沉淀物放入真空烘箱于90°C下烘干5小時，再將烘干后的沉淀物用帶蓋瓷坩鍋裝好后放入馬弗爐里于550°C下煅燒，并每隔半小時取出攪拌，煅燒2小時后冷卻至室溫，送樣檢測，所得氧化釩的化學成分如表I所示。表I示例一所得的三組氧化釩產品的化學成分)
權利要求
1.一種制備高純度氧化釩的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟米用第一萃取劑與含f凡浸出液混合并進行一次多級萃取，萃取后將第一水相與第一有機相分離，其中，第一萃取劑的皂化度為15 30% ；采用第二萃取劑與第二水相混合并進行二次多級萃取，萃取后將第二水相與第二有機相分離，其中，第二萃取劑的皂化度為30 70% ;將所得第二水相用氨水調節PH值并進行沉釩，過濾沉淀物并將沉淀物洗滌、烘干、煅燒后得到高純度氧化釩。
2.根據權利要求I所述的制備高純度氧化釩的方法，其特征在于，所述含釩浸出液為釩渣經酸浸后制備得到，且所述含釩浸出液的含釩濃度為10 70wt%。
3.根據權利要求I所述的制備高純度氧化釩的方法，其特征在于，所述第一萃取劑或第二萃取劑是將萃取劑與稀釋劑按照I : 3 I : 6的體積比混合后，再加入濃氨水皂化后制備得到，其中，所述第一萃取劑的皂化度為25%，第二萃取劑的皂化度為50%。
4.根據權利要求3所述的制備高純度氧化釩的方法，其特征在于，所述萃取劑為二-(2-乙基己基)磷酸，所述稀釋劑為260#溶劑油。
5.根據權利要求I所述的制備高純度氧化釩的方法，其特征在于，所述一次多級萃取或二次多級萃取的具體步驟為將第一萃取劑與含釩浸出液或第二萃取劑與第二水相按照 I : 3 I : 2的體積比進行混合并以100 200次/分鐘的振蕩頻率振蕩10 20分鐘后靜置，再分離所得水相與有機相。
6.根據權利要求I所述的制備高純度氧化釩的方法，其特征在于，所述一次多級萃取或二次多級萃取均為三級萃取。
7.根據權利要求I所述的制備高純度氧化釩的方法，其特征在于，在調節第二水相的 PH值之前，將第二水相進行過濾，且過濾介質包括活性炭和脫脂棉。
8.根據權利要求I所述的制備高純度氧化釩的方法，其特征在于，將所得第二水相在常溫下用氨水調節pH值至5 6。
9.根據權利要求I所述的制備高純度氧化釩的方法，其特征在于，洗滌所述沉淀物時， 使用pH值為2 3的水按照I : 3 I : 2的固液比洗滌3次。
10.根據權利要求I所述的制備高純度氧化釩的方法，其特征在于，將洗滌后的沉淀物在70 100°C下烘干5 8小時，再將烘干后的沉淀物在550 600°C下煅燒2 3小時并在煅燒過程中每隔30 60分鐘進行均勻攪拌。
全文摘要
本發明公開了一種制備高純度氧化釩的方法，所述方法包括以下步驟采用第一萃取劑與含釩浸出液混合并進行一次多級萃取，萃取后將第一水相與第一有機相分離，其中，第一萃取劑的皂化度為15～30％；采用第二萃取劑與第二水相混合并進行二次多級萃取，萃取后將第二水相與第二有機相分離，其中，第二萃取劑的皂化度為30～70％；將所得第二水相用氨水調節pH值并進行沉釩，過濾沉淀物并將沉淀物洗滌、烘干、煅燒后得到高純度氧化釩。本發明的制備高純度氧化釩的方法具有釩回收率高、操作簡單、工藝流程少、生產過程中不引入其它雜質元素和對環境污染小的優點。
文檔編號C22B34/22GK102925684SQ20121043166
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月2日 優先權日2012年11月2日
發明者李道玉, 彭毅, 毛鳳嬌, 楊林江 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司