低钠多钒酸铵的制备方法与流程

1.本发明涉及化工技术领域，具体涉及一种低钠多钒酸铵的制备方法。


背景技术：

2.在钒渣钠化提钒工艺中，钒渣经焙烧、水浸、除杂，得到钠化合格钒液，合格钒液再采用酸性铵盐沉钒工艺，得到多钒酸铵(apv)。多钒酸铵的主要用途之一是用于制备钒铁冶炼的氧化钒产品，但通常只有密度在0.6g/cm3以上的多钒酸铵才能满足后续冶炼要求，并且如果多钒酸铵的钠含量过高，会对冶炼耐材造成腐蚀。此外也有部分多钒酸铵用于精细化工，但由于一般沉淀的多钒酸铵中na2o的质量分数在0.7％～1.5％的范围内，如果将该多钒酸铵用于生产对钠含量要求极低的钒精细产品，需要再次返溶并沉淀获得相应的产品，经济成本显著增加。
3.因此，有必要研究一种制备低钠多钒酸铵的方法。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种低钠多钒酸铵的制备方法，以解决现有技术中制备的多钒酸铵尚不能满足低钠含量要求的问题。
5.根据本发明的一个方面，提出一种低钠多钒酸铵的制备方法，包括如下依次进行的步骤：s1，调节钒液的ph值为4～6；s2，向钒液中加入硫酸铵；s3，将钒液在40～60℃保温预定时间；s4，调节钒液的ph值为2～3；s5，将钒液在90～95℃保温预定时间；s6，将钒液静置预定时间，之后去除部分上层液；s7，向钒液中加入脱钠剂并进行搅拌，之后静置、过滤、洗涤，得到多钒酸铵。
6.根据本发明的一个实施例，步骤s2中，所加入硫酸铵的质量与钒液中全钒质量的比值为0.4～0.6。
7.根据本发明的一个实施例，步骤s3中，保温时间为40～60min。
8.根据本发明的一个实施例，步骤s5中，保温时间为20～30min。
9.根据本发明的一个实施例，步骤s6中，静置时间为20～40min。
10.根据本发明的一个实施例，步骤s6中，所去除上层液的体积占上层液全部体积的70％～80％。
11.根据本发明的一个实施例，步骤s7中，所述脱钠剂为碳酸氢铵、碳酸铵中的一种或两种。
12.根据本发明的一个实施例，步骤s7中，所加入脱钠剂的质量与钒液中钒总质量的比值为0.2～0.3。
13.根据本发明的一个实施例，步骤s7中，搅拌时间为5～10min，静置时间为10～20min。
14.根据本发明的一个实施例，所述多钒酸铵中氧化钠的质量分数小于等于0.06％。
15.在根据本发明实施例的低钠多钒酸铵的制备方法中，通过进行两次调节ph值的操
作以及两次控温操作，使得钒和铵先充分反应生成钒酸铵钠，之后钒酸铵钠高温溶解并转换为多钒酸铵，可以在一定程度上减少多钒酸铵中的钠含量，然后通过加入脱钠剂可以进一步减少多钒酸铵中的钠含量，最终实现获得钠含量较低的多钒酸铵，可以减少对冶炼耐材的腐蚀，并有利于应用到其他要求低钠的钒精细化工中。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1示出根据本发明实施例的低钠多钒酸铵的制备方法的流程图。
具体实施方式
18.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
19.通常情况下，钠化钒液中na2o的质量分数为0.7％～1.5％，制备高纯钒时，还需把多钒酸铵返溶除杂脱钠再重结晶。现有技术中存在制备高密度且na2o质量分数小于0.10％的多钒酸铵的工艺，该工艺需要加入晶种，且适宜于采用钒含量为20～30g/l的钠化钒液。本技术的发明人意识到，现有技术的方案能够实现的低钠程度有限，并且需要加入晶种、返溶重结晶等复杂化处理，此外对钒液的钒含量也有要求。基于以上认识，本技术提出如下将要描述的制备方法来作出进一步改进。
20.图1示出根据本发明实施例的低钠多钒酸铵的制备方法的流程图。如图1所示，所述方法包括如下依次进行的步骤：
21.s1，调节钒液的ph值为4～6；
22.s2，向钒液中加入硫酸铵；
23.s3，将钒液在40～60℃保温预定时间；
24.s4，调节钒液的ph值为2～3；
25.s5，将钒液在90～95℃保温预定时间；
26.s6，将钒液静置预定时间，之后去除部分上层液；
27.s7，向钒液中加入脱钠剂并进行搅拌，之后静置、过滤、洗涤，得到多钒酸铵。
28.本发明限定了以上各步骤依次进行，即步骤s2中的钒液为经过步骤s1处理之后的钒液，也就是将ph值调节为4～6之后的钒液。类似地，步骤s3中的钒液为经过步骤s1和步骤s2处理之后的钒液，也就是先经过调节ph值至4～6而后又向其中加入硫酸铵之后的钒液。其他步骤中的钒液可以类似地进行理解。经过步骤s3处理之后的钒液可以为其中含有部分沉淀物的溶液，经过步骤s5处理之后的钒液可以为其中含有部分沉淀物的溶液。
29.本发明中的钒液可以为钒渣经焙烧、水浸之后得到的钠化钒液。本发明的制备方法对钒液的钒浓度没有严格限制，适合采用钒浓度范围广的钒液，钒浓度为15～65g/l的钠化钒液均可适用。在本发明的实施例中，钒液中磷浓度小于等于0.015g/l。
30.在根据本发明实施例的低钠多钒酸铵的制备方法中，通过进行两次调节ph值的操
作以及两次控温操作，使得钒和铵先充分反应生成钒酸铵钠，之后钒酸铵钠高温溶解并转换为多钒酸铵，可以在一定程度上减少多钒酸铵中的钠含量，然后通过加入脱钠剂可以进一步减少多钒酸铵中的钠含量，最终实现获得钠含量较低的多钒酸铵，可以减少对冶炼耐材的腐蚀，并有利于应用到其他要求低钠的钒精细化工中。并且，通过上述方法，还能保证多钒酸铵较高的密度以及减少铵盐用量。在本发明的实施例中，所述多钒酸铵中氧化钠的质量分数可以低至小于等于0.06％。多钒酸铵的密度能够达到大于等于0.70g/cm3的水平。
31.在本发明上述方法的步骤s1中，通过将钒液的ph值调节到4～6，使得钒液中的钒处于合适的聚集状态，该聚集状态对减少铵盐用量和制备高密度多钒酸铵有利。可以通过向钒液中加入硫酸来调节钒液的ph值。
32.在步骤s3中，通过将温度控制在40～60℃，使得钒和铵充分反应生成钒酸铵钠，钒酸铵钠具有高温溶解的特性。在步骤s4中，将钒液的ph值调节到适于沉钒的ph值(即ph＝2～3)，之后在步骤s5中，将钒液升温至90～95℃，在此温度条件下，钒酸铵钠发生溶解，并转化生成多钒酸铵。经过步骤s3至步骤s5，能够在一定程度上减少多钒酸铵中的钠含量。
33.在步骤s6中，去除多余的上层液，保证之后加入的脱钠剂高效利用。在步骤s7中，采用脱钠剂进一步减少多钒酸铵的钠含量，从而通过前后两方面关于实现低钠的操作处理，最终使得多钒酸铵中的钠含量可以达到非常低的水平，例如多钒酸铵中氧化钠的质量分数可以低至小于等于0.06％。
34.在本发明的上述方法中，可以实现铵盐高效利用，从而可以减少铵盐用量。在本发明的实施例中，在步骤s2中，所加入硫酸铵的质量与钒液中全钒质量的比值为0.4～0.6即可。
35.在一些实施例中，步骤s3中，保温时间为40～60min。
36.在一些实施例中，步骤s5中，保温时间为20～30min。
37.在一些实施例中，步骤s6中，静置时间为20～40min。
38.在一些实施例中，步骤s6中，所去除上层液的体积占上层液全部体积的70％～80％，即保留占上层液全部体积为20％～30％的上层液。在一些实施例中，可以去除距沉淀物与上层液分界线5～8cm位置处以上的上层液，即保留液面距沉淀物与上层液分界线的高度为5～8cm的上层液。
39.在一些实施例中，步骤s7中，所述脱钠剂为碳酸氢铵、碳酸铵中的一种或两种，即可以单独加入碳酸氢铵或碳酸铵，也可以加入碳酸氢铵和碳酸铵的混合物。
40.在一些实施例中，步骤s7中，所加入脱钠剂的质量与钒液中钒总质量的比值为0.2～0.3。
41.在一些实施例中，步骤s7中，搅拌时间为5～10min，静置时间为10～20min。
42.根据以上描述，本发明的制备方法具有如下优势：(1)获得多钒酸铵中钠少，减少对冶炼耐材腐蚀；(2)获得多钒酸铵密度高；(3)铵盐用量少，钒液的钒含量适用范围广。
43.下面根据具体的实施例进行说明。
44.各实施例中钠化钒液的成分如表1所示。
45.表1钠化钒液成分/g
·
l-1
[0046][0047][0048]
其中，钠化钒液1原始ph值为9.85；钒化钒液2原始ph值为10.85；钒化钒液3原始ph值为11.45。
[0049]
实施例1
[0050]
500ml钠化钒液1，先把钠化钒液用硫酸调节ph值到4；再加硫酸铵3g(加铵系数为硫酸铵/钒质量＝0.4)控制钒液40℃沉淀40min；之后调节ph值至2；再升温至90℃沉淀时间20min，静置20min；放掉沉淀物上面5cm以上的上层液，即保留沉淀物上面5cm的上层液；加入一种脱钠剂碳酸氢铵1.5g(加入量为铵盐重量/钒质量＝0.2)；再继续搅拌5min，静置10min，进行过滤、洗涤，干燥，得到低钠多钒酸铵，沉钒率为99.38％，多钒酸铵堆积密度为0.72g/cm3，多钒酸铵中na2o质量分数为0.035％。
[0051]
实施例2
[0052]
100ml钠化钒液2，先把钠化钒液用硫酸调节ph值到5；再加硫酸铵2.26g(加铵系数为硫酸铵/钒质量＝0.5)控制钒液50℃沉淀50min；之后调节ph值至2.5；再升温至92℃沉淀时间25min，静置30min；放掉沉淀物上面7cm以上的上层液，即保留沉淀物上面7cm的上层液；加入一种脱钠剂碳酸铵1.13g(加入量为铵盐重量/钒质量＝0.25)；再继续搅拌8min，静置15min，进行过滤、洗涤，干燥，得到低钠多钒酸铵，沉钒率为99.41％，多钒酸铵堆积密度为0.73g/cm3，多钒酸铵中na2o质量分数为0.018％。
[0053]
实施例3
[0054]
2000ml钠化钒液3，先把钠化钒液用硫酸调节ph值到6；再加硫酸铵77.76g(加铵系数为硫酸铵/钒质量＝0.6)控制钒液60℃沉淀60min；之后调节ph值至2.8；再升温至95℃沉淀时间30min，静置40min；放掉沉淀物上面8cm以上的上层液，即保留沉淀物上面8cm的上层液；加入一种脱钠剂碳酸氢铵25.92g、碳酸铵12.96g(加入量为铵盐重量/钒质量＝0.3)；再继续搅拌10min，静置20min，进行过滤、洗涤，干燥，得到低钠多钒酸铵，沉钒率为99.28％，多钒酸铵堆积密度为0.74g/cm3，多钒酸铵中na2o质量分数为0.008％。
[0055]
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。