專利名稱：一種由釩渣制備低硅低磷偏釩酸鉀溶液的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及偏釩酸鹽溶液制備技術領域，具體地講，本發(fā)明涉及一種偏釩酸鉀溶液的制備方法，尤其是涉及一種由釩渣制備低硅低磷偏釩酸鉀溶液的方法。
背景技術：
偏釩酸鉀(KVO3)主要用作化學試劑、催化劑、催干劑、媒染劑等，廣泛用于釉料、化學觸媒、高級陶瓷制品等。目前，有代表性的偏釩酸鉀溶液的制備方法有以下一種制備偏釩酸鉀的方法是煅燒合成法，通過氫氧化鉀溶液與五氧化二釩作用煅 燒后制得偏釩酸鉀。該方法得到的產(chǎn)品純度高，操作簡單，是目前生產(chǎn)上主要采用的方法，但是該方法對V2O5純度要求較高，而高純度的V2O5價格較貴，因此生產(chǎn)成本高。另一種方法是以鉀化提釩浸出液為原料制備偏釩酸鉀溶液的方法，主要有以下幾種工藝①通過溶解濕的多釩酸銨和固體KOH濃縮制得。該方法須對產(chǎn)生的污染廢氣(氨氣)進行回收，操作復雜且酸、堿消耗量大，產(chǎn)品質量不穩(wěn)定；②在公開號為CN102531055A的中國專利文獻中所提到的，以鉀化提釩浸出液為原料，加入氯化鈣，在加熱攪拌情況下得到釩酸鈣沉淀，然后通過加入碳酸氫鉀溶液得到偏釩酸鉀溶液。此工藝適用于含釩濃度較低釩液，并且，在釩酸鈣的沉淀過程中，需要加入大量助沉劑，工藝復雜，操作要求高；③在公開號為CN101723455A的中國專利文獻中所提到的，利用提釩浸出液先浸出多釩酸鈉，然后用氫氧化鈉溶解法來制取偏釩酸鈉。該方法的是制取偏釩酸鈉的方法，但偏釩酸鉀與偏釩酸鈉的制備類似，所以可以采取此的工藝制取。此工藝的缺點是在沉淀多釩酸鈉的過程中需將PH值調(diào)至I. I I. 6，酸的消耗量較大，沉釩過程控制難度大并且釩收率低。上述幾種工藝各有優(yōu)勢和缺陷，而它們的制備原料，鉀化提釩浸出液的制備通常采用鉀化焙燒-水浸的方法(即以鉀鹽為添加劑，通過高溫焙燒將多價態(tài)的釩轉化為水溶性五價釩的鉀鹽，再對鉀化焙燒產(chǎn)物直接水浸，從而得到含釩及少量雜質的鉀化提釩浸出液)，因為焙燒過程加入的鉀鹽，如氯化鉀，使得煙氣中產(chǎn)生CldPHCl氣體排出，對環(huán)境產(chǎn)生嚴重污染；并且需要加入氯化鈣等進行除硅和磷步驟，若不進行凈化除硅和磷處理，會影響產(chǎn)品的純度。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術在制備偏釩酸鉀時存在的問題，本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術中存在的問題。本發(fā)明提供了一種低雜質、高收率、環(huán)境污染小的由釩渣制備低硅低磷偏釩酸鉀溶液的方法。本發(fā)明提供了一種由釩渣制備低硅低磷偏釩酸鉀溶液的方法。所述方法包括以下步驟a、將釩渣經(jīng)焙燒得到五價釩氧化物；b、將所述五價釩氧化物用鉀堿液進行加壓恒溫條件下的堿浸，然后過濾洗滌，得到鉀化提釩浸出液；C、向所得的鉀化提釩浸出液中添加K2CO3，使溶液中的鉀釩摩爾比為I I. 2，然后加入有機酸將溶液的pH值調(diào)節(jié)至8 8. 5，得到所述低硅低磷偏釩酸鉀溶液。在步驟a中，將所述釩渣在600°C 700°C的溫度條件下倍燒 90min 150min。在步驟b中，將所述五價鑰;氧化物浸泡30min 60min,浸出液固比為2:1 4: I。其中，所述加壓的壓力為0. 6MPa 0. SMp ;對所述堿浸的過程進行加熱并將溫度控制在100°C 170°C。所述過濾洗滌的洗滌用液為鉀堿液，在堿浸之后過濾洗滌3次，液固比均為0.6:1 ;所述鉀堿液為碳酸鉀溶液或氫氧化鉀溶液,優(yōu)選地,所述鉀堿液為質量濃度為1% 5%的氫氧化鉀溶液。在步驟c中，需要不斷添加有機酸并攪拌，直至溶液的pH值穩(wěn)定在8 8. 5。其中，所述有機酸為草酸或檸檬酸。本發(fā)明能夠制得低硅低磷的偏釩酸鉀溶液，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果包括硅和磷等雜質含量低、釩收率高、對環(huán)境污染小等。
具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明的由釩渣制備低硅低磷偏釩酸鉀溶液的主要技術思想為以釩渣為原料，經(jīng)過空白焙燒、加壓恒溫堿浸得到鉀化提釩浸出液，再加AK2CO3調(diào)溶液鉀釩比，并用有機酸調(diào)PH值，制得低硅低磷偏釩酸鉀溶液。其中，空白焙燒是指釩渣在不添加任何添加劑的情況下進行氧化焙燒；堿浸是指用堿液作為浸出液對焙燒后的物料進行浸出；另外，本發(fā)明要得到的是偏釩酸鉀溶液，不能帶入其它陽離子，所以采用鉀堿液而不采用其它堿液。具體來講，根據(jù)本發(fā)明的由釩渣制備低硅低磷偏釩酸鉀溶液包括以下步驟a、將釩渣經(jīng)焙燒得到五價釩氧化物；b、將所述五價釩氧化物用鉀堿液進行加壓恒溫條件下的堿 浸，然后過濾洗滌，得到鉀化提釩浸出液；c、向所得的鉀化提釩浸出液中添加K2CO3，使溶液中的鉀釩摩爾比為I I. 2，然后加入有機酸將溶液的pH值調(diào)節(jié)至8 8. 5，得到所述低硅低磷偏釩酸鉀溶液。根據(jù)本發(fā)明，所述低硅低磷偏釩酸鉀溶液是相對于釩渣的鉀化焙燒水浸得到的高硅高磷偏釩酸鉀溶液來說的，釩渣在鉀化焙燒過程中，硅和磷會和鉀結合成水溶性鹽，而采用空白焙燒，釩渣中的硅和磷就不會形成水溶性鹽，所以，在所述堿浸步驟中也不會被大量浸出。根據(jù)本發(fā)明，在步驟b中，將所述五價釩氧化物進行加壓恒溫條件下的堿浸目的是將空白焙燒后的含釩物料中的釩以鉀鹽的形式浸出到溶液中。；在步驟c中，向所得的鉀化提釩浸出液中添加K2CO3，使溶液中的鉀釩摩爾比為在I I. 2，其中，調(diào)節(jié)鉀釩摩爾比在I I. 2的范圍內(nèi)是為使溶液中的V離子生成KVO3提供足夠的K離子；然后加入有機酸將溶液的PH值調(diào)節(jié)至8 8. 5，在此pH范圍內(nèi)，V以偏釩酸根(V3O93' V40124_，又稱V03_)形式存在，得到所述低硅低磷偏釩酸鉀溶液。在本發(fā)明的一個示例性實施例中，在步驟a中，將所述釩渣在600°C 700°C的溫度條件下焙燒90min 150min。在焙燒步驟中，將溫度控制為600°C 700°C是為了防止溫度過高而引起爐料熔化結球，影響正常操作，溫度過低，釩轉化率將降低，影響偏釩酸鉀產(chǎn)品質量。焙燒時間控制為90min 150min，若焙燒時間少于90min，反應不充分，影響釩焙燒轉化率；焙燒達到150min后，釩轉化完全，再增加焙燒時間不能提高釩轉化率，反而會增加焙燒成本。在本發(fā)明的一個示例性實施例中，在步驟b中，將所述五價釩氧化物用鉀堿液浸泡30min 60min，浸出液固比為2:1 4: I。將浸泡時間控制在30min 60min是因為若時間少于30min，反應不充分，影響釩轉浸率；浸泡達到60min后，浸出完全，再增加浸泡時間不能提高釩轉浸率；浸出液固比為2:1 4:1，若小于2:1則浸出劑不夠，浸出不完全；若大于4:1則浸出劑過量。 在本發(fā)明的一個示例性實施例中，在步驟b中，所述加壓的壓力為0. 6MPa
0.8Mpa。將壓力控制在0. 6MPa 0. 8Mpa能夠提高堿浸反應的浸出率，當壓力小于0. 6MPa時，提高浸出率不明顯；當壓力達到0. SMpa時，加壓增加的浸出率達到最大，再增大壓力沒有明顯效果。在本發(fā)明的一個示例性實施例中，在步驟b中，對所述堿浸的過程進行加熱并將溫度控制在100°c 170°C，加壓恒溫堿浸過程中，將溫度控制在10(TC 170°C有利于堿浸反應的進行，提聞I凡轉浸率。在本發(fā)明的一個示例性實施例中，在步驟b中，所述過濾洗滌的洗滌用液為鉀堿液，在堿浸之后過濾洗滌3次，液固比均為0. 6:1 I: I，以提高浸出的釩收率。在本發(fā)明的一個示例性實施例中，在步驟b中，所述鉀堿液為碳酸鉀溶液或氫氧化鉀溶液；優(yōu)選地，所述鉀堿液為質量濃度為1% 5%的氫氧化鉀溶液，若濃度太低不利于堿浸反應的進行；若濃度過高、堿性太強會給浸出液帶入更多的雜質和過量的鉀離子，同時對設備的腐蝕性更大。在本發(fā)明的一個示例性實施例中，在步驟c中，所述有機酸為草酸或檸檬酸。有機酸受熱可分解，相比無機酸不會給產(chǎn)品帶來其他元素雜質。優(yōu)先選取草酸，因為草酸比檸檬酸易分解。在本發(fā)明的一個示例性實施例中，在步驟c中，不斷添加有機酸并攪拌，直至溶液的PH值穩(wěn)定在8 8. 5。攪拌的目的是提高擴散速度，使溶液和酸混合均勻，達到調(diào)節(jié)PH值的目的。此外，本發(fā)明的由釩渣制備低硅低磷偏釩酸鉀溶液的方法也可采用如下的步驟來實施A、將I凡洛在600°C 700°C的溫度條件下焙燒90min 150min,得到五價I凡氧化物；B、在壓力為0. 6MPa 0. 8Mpa、溫度為100°C 170°C的條件下，將所述五價釩氧化物用鉀堿液浸泡30min 60min,浸出液固比為2:1 4:1,浸泡后用鉀堿液過濾洗漆3次，液固比均為0.6:1 ;C、向所得的鉀化提釩浸出液中添加K2CO3，使溶液中的鉀釩摩爾比為I I. 2，然后加入有機酸并攪拌，將溶液的PH值調(diào)節(jié)至8 8. 5，得到偏釩酸鉀溶液。下面結合實施例對本發(fā)明的由釩渣制備低硅低磷偏釩酸鉀溶液的方法進行詳細描述。實施例I取200g釩渣(含釩9. 15%)，在600°C焙燒90min，焙燒后熟料加1%氫氧化鉀溶液400ml，恒溫100°C、恒壓0. 6MPa浸泡30min，浸出液固比2:1，過濾并用1%氫氧化鉀溶液洗滌3次，每次120ml，得到含釩浸出液731ml (V5+濃度為24. 82g/L，K+濃度為15. 70g/L, Si元素濃度0. 57g/L，P元素濃度0. 03g/L)。加4. 26gK2C03固體，用草酸調(diào)節(jié)溶液pH值為8，不斷添加草酸并攪拌，直至溶液PH穩(wěn)定在8為止，得到偏釩酸鉀溶液740ml。偏釩酸鉀溶液中V5+濃度為24. 52g/L，K+濃度為18. 75g/L，Si元素濃度0. 56g/L，P元素濃度0. 03g/L, V元素收率為91%。實施例2
取200g釩渣(含釩9. 15%)，在600°C焙燒150min，焙燒后熟料加5%氫氧化鉀溶液800ml，恒溫170°C、恒壓0. 8MPa浸泡60min，浸出液固比4:1，過濾并用1%氫氧化鉀溶液洗滌3次，每次120ml，得到鉀化提釩浸出液1040ml (V5+濃度為17. 45g/L，K+濃度為12. Hg/L，Si元素濃度0. 34g/L，P元素濃度0. 01g/L)。加2. 27gK2C03固體，用草酸調(diào)節(jié)溶液pH值為8. 5，不斷添加草酸并攪拌，直至溶液pH穩(wěn)定在8. 5為止，得到偏釩酸鉀溶液1050ml。偏釩酸鉀溶液中V5+濃度為17. 28g/L，K+濃度為13. 21g/L，Si元素濃度0. 33g/L，P元素濃度
0.01g/L，V元素收率為95%。實施例3取200g釩渣(含釩9. 15%)，在650°C焙燒90min，焙燒后熟料加5%碳酸鉀溶液400ml，恒溫140°C、恒壓0. 7MPa浸泡60min，浸出液固比2:1，過濾并用1%氫氧化鉀溶液洗滌3次，每次120ml，得到鉀化提釩浸出液720ml (V5+濃度為25. 21g/L，K+濃度為15. 94g/L，Si元素濃度0. 55g/L，P元素濃度0. 02g/L)。加4. 25gK2C03固體，用草酸調(diào)節(jié)溶液pH值為8. 3，不斷添加草酸并攪拌，直至溶液pH穩(wěn)定在8. 3為止，得到偏釩酸鉀溶液729ml。偏釩酸鉀溶液中V5+濃度為24. 90g/L, K+濃度為19. 04g/L, Si元素濃度0. 54g/L，P元素濃度
0.02g/L，V元素收率為93%。通過將本發(fā)明的實施例可知，根據(jù)本發(fā)明的方法制備得到的偏釩酸鉀溶液中P含量小于0. 05g/l, Si含量小于lg/1，V收率大于90%，采用空白焙燒法，焙燒過程沒有Cl2和HCl氣體排出，加壓恒溫堿浸過程中，沒有氨氣(NH4)等廢氣的產(chǎn)生。綜上所述，本發(fā)明的由釩渣制備低硅低磷偏釩酸鉀溶液的方法具有如下優(yōu)點1)所制得的偏釩酸鉀(KVO3)溶液釩收率高，V收率大于90% ；2)以釩渣為原料，可有效的對釩渣中的釩資源進行回收利用，成本低；3)所制得的偏釩酸鉀溶液中硅和磷等雜質含量低，P含量小于0. 05g/l，Si含量小于lg/1 ；4)本發(fā)明沒有C12、HC1、NH4等廢氣的產(chǎn)生，對環(huán)境污染小。
權利要求
1.一種由釩渣制備低硅低磷偏釩酸鉀溶液的方法，所述制備方法包括以下步驟 a、將釩渣經(jīng)焙燒得到五價釩氧化物； b、將所述五價釩氧化物用鉀堿液進行加壓恒溫條件下的堿浸，然后過濾洗滌，得到鉀化提釩浸出液； C、向所得的鉀化提釩浸出液中添加K2CO3，使溶液中的鉀釩摩爾比為I I. 2，然后加入有機酸將溶液的PH值調(diào)節(jié)至8 8. 5，得到所述低硅低磷偏釩酸鉀溶液。
2.根據(jù)權利要求I所述的由釩渣制備低硅低磷偏釩酸鉀的方法，其特征在于，在步驟a中，將所述釩渣在600°C 700°C的溫度條件下焙燒90min 150min。
3.根據(jù)權利要求I所述的由釩渣制備低硅低磷偏釩酸鉀的方法，其特征在于，在步驟b中，將所述五價鑰;氧化物浸泡30min 60min,浸出液固比為2 : I 4 : I。
4.根據(jù)權利要求I或3所述的由釩渣制備低硅低磷偏釩酸鉀的方法，其特征在于，在步驟b中，所述加壓的壓力為0. 6MPa 0. 8Mpa。
5.根據(jù)權利要求I或3所述的由釩渣制備低硅低磷偏釩酸鉀的方法，其特征在于，在步驟b中，對所述堿浸的過程進行加熱并將溫度控制在100°C 170°C。
6.根據(jù)權利要求I所述的由釩渣制備低硅低磷偏釩酸鉀的方法，其特征在于，在步驟b中，所述過濾洗滌的洗滌用液為鉀堿液，在堿浸之后過濾洗滌3次，液固比均為0.6 I。
7.根據(jù)權利要求I或6所述的由釩渣制備低硅低磷偏釩酸鉀的方法，其特征在于，在步驟b中,所述鉀堿液為碳酸鉀溶液或氫氧化鉀溶液。
8.根據(jù)權利要求7所述的由釩渣制備低硅低磷偏釩酸鉀的方法，其特征在于，所述鉀堿液為質量濃度為1% 5%的氫氧化鉀溶液。
9.根據(jù)權利要求I所述的由釩渣制備低硅低磷偏釩酸鉀的方法，其特征在于，在步驟c中，所述有機酸為草酸或檸檬酸。
10.根據(jù)權利要求I所述的由釩渣制備低硅低磷偏釩酸鉀的方法，其特征在于，在步驟c中，不斷添加有機酸并攪拌，直至溶液的pH值穩(wěn)定在8 8. 5。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種由釩渣制備低硅低磷偏釩酸鉀溶液的方法。該方法包括以下步驟a、將釩渣經(jīng)焙燒得到五價釩氧化物；b、將所述五價釩氧化物用鉀堿液進行加壓恒溫條件下的堿浸，然后過濾洗滌，得到鉀化提釩浸出液；c、向所得的鉀化提釩浸出液中添加K2CO3，使溶液中的鉀釩摩爾比為1～1.2，然后加入有機酸將溶液的pH值調(diào)節(jié)至8～8.5，得到所述低硅低磷偏釩酸鉀溶液。本發(fā)明能夠制得硅和磷等雜質含量低、釩收率高的偏釩酸鉀溶液，具有低雜質、高收率且對環(huán)境污染小等特點。
文檔編號C01G31/00GK102828037SQ201210288350
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月14日 優(yōu)先權日2012年8月14日
發(fā)明者高官金, 付自碧, 伍珍秀, 陳文龍, 殷兆遷, 萬龍飛, 楊雄 申請人:攀鋼集團研究院有限公司, 攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司, 攀鋼集團西昌鋼釩有限公司