碱性含钒溶液除硅实验研究
［ 关键词 ］ 碱性含 钒溶液 ； 除硅 ； 沉淀法 ［ 中图分类 号］ Ｔ Ｆ ８ ４ １ ． ３ ［ 文献标 志码 ］ Ａ ［ 文章编号 ］ ２ ０ ９ ５—７ ６ ０ ２ （ ２ ０ １ ７ ） １ ０－ ０ ０ ５ ９—０ ３
碱 性 含 钒 溶 液 除硅 实 验 研 究
成 宝海 ， 韩 通 ， 谢 智 卓
（ 长 春师 范 大学 ， 吉林 长春 １ ３ ０ ０ ３ ２ ）
［ 摘
要］ 本 文的研究 目的是除去碱性含 钒浸 出液 中的杂质硅 ， 得到 较纯 的含钒溶 液。通过实 验得
出： 除硅试验应保持 在 ９ ０ ￣ Ｃ温度下 ， 加入 ２ ０ ％硫 酸铝 溶液量为原料 液体 积的 ２ ％， 终点 ｐ Ｈ值 ８ ． ５为
第３ ６卷 第 １ ０期
Ｖ０ １ ． ３ ６ Ｎｏ ． １ ０
长 春师 范大 学 学报
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｃ ｈ ｕ ｎ Ｎ ｏ ｒ ｍａ ｌ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
２ ０ １ ７年 １ ０月
０ｃ ｔ ． ２ ０ｌ ７
保温 １ ｈ 。洗涤 、 过滤 ， 并 观察 滤 渣形 态 以及 其过 滤性 能 。分 析其 中 Ｖ、 ｓ ｉ 的浓度 ， 计算 除 硅率 、 钒 回收 率 。
表 １ 温 度 条 件 实 验
温度 （ ℃） 滤 渣 过 滤 性 能 滤 渣 形 态
６ ０ 差 胶 体
８ ０ 差 胶 体
到 除去 溶 液 中硅 的 目的 。
１ ． ３ 分 析方 法 硅 的分 析方法 ： 采 用硅 钼 蓝分光 光 度法 （ Ｇ Ｂ ７ ３ １ ５ ． ２—８ ７ ） 。
钒 的分 析方法 ： 采用 高锰 酸钾 氧化 一硫 酸亚 铁铵滴 定 法 （ Ｇ Ｂ ７ ３ １ ５ ． １— ８ ７ ） 。
ｌ 实验
１ ． １ 实验 试 剂
用 于除 杂 的浸 出液含 Ｖ ０ 浓度 为 ５ ． ５ ５ ０ ｇ ／ Ｌ； 含Ｓ ｉ Ｏ 浓度 为 ６ ． ３ ７ １ ｇ ／ Ｌ ； ２ ｍｏ ｌ ／ Ｌ硫 酸 溶 液 ； ２ ０ ％ 硫 酸 铝
溶液 。
１ ． ２ 实验 原 理 加酸 调 ｐ Ｈ 中和净 化 除硅 ， 溶液中的 Ｈ ： Ｓ ｉ Ｏ 一 通 过水 解生 成 Ｈ， Ｓ ｉ Ｏ 一 和原 硅 酸 Ｈ Ｓ ｉ Ｏ ， 得到的 Ｈ Ｓ ｉ Ｏ 一 和
９ ０ 一 般 胶 体
ｌ ０ Ｏ 一 般 胶 状
除硅率（ ％）
钒 回收 率 （ ％）
９ ２ ． ２ ９
８ ６ ． ２ ６
８ ９ ． ０ ４
８ ７ ． ５ １
８ ４ ． ０ ７
９ ５ ． ４ ２
８ ２ ． ２ １
９ ６ ． ９ ５
（ ２ ） 实 验结 果 与讨 论 ： 试 验 结果 如 表 １所 示 。在 不 加 沉淀 剂 的情 况 下 ， 温度 越 高 ， 钒 回收 率 越 高 ， 但９ ８ ２一 ） ， 男， 讲 师， 博士研究生 ， 从 事有 色金 属冶金 研究。
・
５ ９・
（ １ ） 试 验 方法 ： 取１ ０ ０ ｍ ｌ 溶 液 于烧 杯 中 ， 搅拌 ， 加 热 到一定 温 度 ， 滴加 ２ ｍ ｏ ｌ ／ Ｌ的硫 酸 ， 调至 ｐ Ｈ＝９ ． ０ ， 随后
溶液 ｐ Ｈ采 用 电位 ｐ Ｈ计 测定 。
２ 实验 结果 与讨 论
２ ． １ 不加 沉 淀剂 时温 度对 除硅 的影 响
［ 收稿 日期 ］ ２ ０ １ ７—０ ６— ０ ４
［ 基金项 目］ 吉林省 大学生创新创 业训 练计划项 目“ 微波焙烧对矿石浸 出率的影 响” （ ２ ０ １ ７ １ ０ ２ ０ ５ １ ５ ０ ） 。
硅率 越低 ； ９ ０ ￣ Ｃ时 ， 钒 回收 率较好 ； 不 加沉 淀 剂除 硅 ， 滤渣 为胶 体 ， 其过 滤性 能 不佳 ， 提高 温度 时 ， 过滤 性能 稍 有
Ｈ Ｓ ｉ Ｏ 发生 聚合 生成 聚 硅酸 ， 聚硅 酸再 向各 方 向聚合 ， 形成 支链 的 、 环 状 的或 网状 的立体 结 构 ， 且 随着 聚合 模
数增 大而 析 出 。
加 入 某些试 剂 除硅 是为 了让 除硅 更 快捷 、 干净 ＿ １ ］ 。铝 盐 除 硅 的原 理 是 在 碱性 溶 液 环 境 中可 能 发 生下 述 两类反 应对 除硅 有 利 。（ １ ） 单 硅 酸与铝 反应 ： 在ｐ Ｈ＝１ ０的情 况 下 ， 单硅 酸 与 Ａ ｌ ¨迅 速 发生 反 应 ， 生 成 铝硅 酸 盐 沉淀 ， 如 多水 高岭 土沉 淀或 类 似水 铝 英 石组 成 的铝 硅 酸盐 等 。 。（ ２ ） 聚硅 酸 与 铝 反 应 ： 铝 与 聚硅 酸 形 成 螯合 键 ， 影 响聚硅 酸离 子 的生长 。在 ｐ Ｈ＝ ７时 ， 铝 抑制 聚硅 酸 的生长 速度 ； 在ｐ Ｈ＝ ９时 ， 六配 位 的铝 形成 带 正 电 的离子 ， 吸附在 聚硅 酸表 面 ， 中和 了聚硅 酸 表面 的负 电荷 ， 使 聚 硅酸生 长 速度加 快 ， 直至 絮凝 沉淀 ， 最终 达
碱法 提 钒技术 越 来 越 多 地 被 应 用 到 工 业 提 钒 工 艺 中 ， 因 浸 出液 碱 浓 度 较 高 ， 其 中 主 要 的 杂 质 离子 是 Ｈ ： Ｓ ｉ Ｏ ， 其 他杂 质 Ｐ Ｏ 、 Ａ １ （ Ｏ Ｈ） 一 含量 较 低 。本文 根据 碱性 浸 出液 的特 点 ， 分 别 采 用 中 和 除硅 法 和 试 剂 除硅 法 ， 以浸 出液 的 除硅率 、 钒 回收率和 溶液 过滤 性能 为主 要考察 对 象进行 实验 研究 。
石油焦碱法降钒及碱浸液中钒的结构研究
石油焦碱法降钒及碱浸液中钒的结构研究石油焦是生产铝电解用炭素阳极的主要原材料,石油焦质量的好坏对铝的电解效率起到至关重要的作用。
目前,国内外大多数石油焦中钒的含量超标,高钒石油焦生产的炭素阳极在电解铝的过程中会产生过度消耗,严重影响了铝的电解效率。
本文主要研究了用NaOH-Na2CO3碱性体系氧化浸出石油焦中的钒,并对浸出液中钒酸根的结构进行了多重分析,为进一步优化钒工艺提供理论依据。
本文的研究对象(高钒石油焦)是由山东某工厂提供的,前期初步探索研究了在常温常压条件下用碱法从高钒石油焦中浸出钒的工艺,并对此原料进行了槽浸、柱浸、堆浸等试验研究。
实验研究分析了槽浸过程中各个主要因素对浸出性能的影响,确定了在实验条件为:温度110℃,液固比为6:1,NaOH浓度为150g/L时,浸出效果达到最大,浸出率可达到67.89%,与实验初期相比,有明显增加。
在不同浓度的试验条件下对原料进行柱浸试验,发现NaOH浓度为75g/L时,浸出率最大可达53.76%,在NaOH 浓度为75g/L时对石油焦进行堆浸试验,浸出率最大可达47.97%。
第二阶段则是对NaOH-V2O5分析纯溶液体系进行了红外图谱的分析,确定了溶液中存在的离子结构以及随着各条件改变时,离子结构的变化情况。
针对溶液中的离子结构,改变浸出条件,分析浸出液中离子结构的变化,得出了三种钒酸根离子在浸出条件改变时的相互转化情况。
当浸出温度改变时,溶液中的V-O-H型钒酸根离子与V-O型离子相互转化;当改变浸出温度时,V-O-V型钒酸根离子与V-OH型离子和V-O型离子相互转化;当改变NaOH浓度时,在中低NaOH浓度下,V-OH型钒酸根离子与V-O-V型离子和V-O型离子相互转化,在高NaOH浓度下,离子结构基本不变化;当改变Na2CO3浓度时,V-OH型钒酸根离子与V-O-V型离子发生转化。
并且,通过研究不同NaOH浓度下石油焦浸出液的拉曼光谱的变化,进一步验证了溶液中的离子转变情况。
一种浸出钒液净化除杂的方法[发明专利]
![一种浸出钒液净化除杂的方法[发明专利]](https://360docs-1393072327.cos.ap-beijing.myqcloud.com/0a478a013868011ca300a6c30c2259010202f3fb.webp)
(10)申请公布号 CN 102251113 A(43)申请公布日 2011.11.23C N 102251113 A*CN102251113A*(21)申请号 201110194181.2(22)申请日 2011.07.12C22B 3/44(2006.01)C22B 34/22(2006.01)(71)申请人河北钢铁股份有限公司承德分公司地址067102 河北省承德市双滦区滦河镇(72)发明人李秀雷 马瑞峰 刘维仲 白云龙付美玲 路金龙 卢明亮 徐雪峰张国杰 陈军 李伟斌(74)专利代理机构石家庄冀科专利商标事务所有限公司 13108代理人曹淑敏(54)发明名称一种浸出钒液净化除杂的方法(57)摘要本发明及一种浸出钒液净化除杂的方法，属于钒渣提钒后浸出钒液净化技术领域。
技术方案是：①将含钒熟料浸出液的温度设置60℃至100℃之间，加入除磷净化剂；②利用酸调节浸出钒液的pH 值，加入除硅净化剂；③上述反应结束后，冷却、静置后过滤，得到硅磷含量较低的钒液。
本发明的有益效果是：操作简单，对原始钒液的酸度及杂质含量要求不高，净化pH 值5-8，钒液反应及静置时间都较短，有利于工业连续化生产；除杂体系全部采用硫酸盐，避免了氯离子的引入，环境友好，对设备要求低，减小了后道工序对管道的腐蚀，有利于酸性废水的处理。
(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页1.一种浸出钒液净化除杂的方法，其特征是包含如下步骤：①将含钒熟料浸出液的温度设置60℃至100℃之间，加入除磷净化剂；②利用酸调节浸出钒液的pH值，加入除硅净化剂；③上述反应结束后，冷却、静置后过滤，得到硅磷含量较低的钒液。
2.根据权利要求1所述的浸出钒液净化除杂的方法，其特征在于所说的含钒熟料浸出液可以为含钒原料与碱性附加剂碳酸钠、氯化钠、硫酸钠等混合焙烧后的物料的浸出液,此浸出钒液原液pH值为8-11。
返修_also除去钒浸出液中硅的试验
参考文献2
该文献重点讨论了返修_also方法在 处理复杂体系中的优势和局限性。作 者指出，返修_also方法具有高选择 性、低能耗和环境友好等特点，但在 处理某些特定体系时可能受到限制。 文章还提出了一些改进建议，以进一 步优化该方法的实际应用。
参考文献3
该文献对返修_also方法在钒浸出液 处理中的最新进展进行了综述。文章 总结了多种去除钒浸出液中硅的方法 ，并比较了它们的优缺点。结果表明 ，返修_also方法具有较高的去除效 率和较好的选择性，但需要进一步研 究以解决其在某些特定条件下的局限 性。
的高效去除。
经过硅浸出处理后，钒浸出液中 的硅含量明显降低，同时不会对
钒的浸出产生负面影响。
研究展望
01
未来研究方向可以包括优化浸出条件，提高硅的去除效率，降 低成本。
02
可以考虑研究其他类型的浸出剂，以实现更高效、更环保的除
硅方法。
对于工业生产而言，需要进一步研究大规模应用的可能性及其
03
潜在影响。
感谢您的观看
THANKS
研究不足与改进建议
本次试验仅针对L型硅酸盐溶液 作为浸出剂进行了研究，未来可
以拓展至其他类型的浸出剂。
在试验过程中，可以进一步优化 实验操作流程，提高实验的精度
和准确性。
对于工业应用而言，需要进一步 研究如何实现浸出条件的自动化
控制，提高生产效率。
05
参考文献
参考文献
参考文献1
该文献介绍了返修_also方法在钒浸 出液中除去硅的实际应用。该方法基 于某化学反应原理，通过控制反应条 件如温度、压力和时间等，成功实现 了对钒浸出液中硅的去除。文章还对 不同工艺参数进行了优化，并提供了 实验数据支持。
一种片碱溶液常压分解钒渣的方法
一种片碱溶液常压分解钒渣的方法
南通润丰石油化工整理本方法的目的是提供一种片碱溶液在常压下低温分解钒渣提取钒的方法；该方法使钒渣处理工艺可以在湿法条件下进行，不需要高温焙烧，缩短反应时间，并实现钒的单次高效提取。
以下步骤：
①.配料：将钒渣（钒渣为由钒钛磁铁矿经高炉或直接还原流程生产的含钒（铬）生铁（水）再在高温条件下以氧气或空气为氧化介质采用摇包提钒、铁水包提钒、及各种顶吹复吹转炉提钒等生产过程形成的钒渣）或经预处理后的钒渣与水、NaOH —道加入常压反应器，其中，NaOH 与钒渣的质量比为2 ：1到6 ：1 ；片碱溶液的质量浓度为65-90wt% ；
②反应：将步骤①配制的物料在氧化性气体（空气、氧气或空气与氧气的混合气体，其中，空气与氧气的混合比例为任意比例）存在条件下进行反应，氧化性气体的流量控制在0. 2-lL/min。
控制反应温度为180-260°C，反应时间0. 5-6h，得到反应浆料；反应分解过程按以下方式进行：
FeO ·V203+6Na0H+5/402 —l/2Fe203+3H20+2Na3V04 ；
③稀释：将步骤②得到的反应浆料用稀释剂（浓度0-400g/L的片碱溶液或水）进行稀释，稀释至浆料氢氧化钠浓度为100-500g/L，得到含氢氧化钠、钒酸钠、铬酸钠以及尾渣的混合浆料；
④过滤分离：将步骤③得到的混合浆料在80-130°C进行过滤分离，得到尾渣和含钒的水溶液。
将尾渣洗涤、干燥后测定其钒含量为0.5-1.0wt%（以V2O5记）。
返修_also除去钒浸出液中硅的试验
返修_also除去钒浸出液中硅的试验汇报人：2024-01-09•试验目的•试验原理•试验步骤目录•试验结果与数据分析•结论与建议01试验目的验证除去钒浸出液中硅的方法的有效性。
确定最佳的除硅条件，如反应温度、反应时间、pH值等。
评估除硅后浸出液中钒的含量，确保满足后续工艺要求。
选择不同浓度的钒浸出液作为试验样本。
试验材料试验设备试验方法准备所需的反应容器、加热设备、pH计等。
根据预试验结果，选择合适的化学或物理方法进行除硅。
030201该试验对于提高钒浸出液的纯度，降低后续工艺的难度具有重要意义。
通过优化除硅条件，可以提高钒的回收率，降低生产成本。
试验结果可以为实际生产提供指导，促进钒资源的高效利用。
理解试验重要性02试验原理返修_also除去钒浸出液中硅的试验基于化学反应原理，通过向浸出液中加入适当的化学试剂，使硅离子与其他离子发生反应，生成沉淀物从而降低硅离子的浓度。
该试验的关键在于选择合适的化学试剂和反应条件，以确保硅离子能够完全沉淀，且不会对溶液中的其他成分产生负面影响。
介绍基本原理在返修_also除去钒浸出液中硅的试验中，通常使用的化学试剂是氢氧化物，如氢氧化钠或氢氧化钙。
以氢氧化钠为例，其与硅酸根离子反应的方程式为：SiO3^2- + 2OH^- = SiO2 +H2O。
通过加入适量的氢氧化钠，使硅酸根离子与氢氧根离子结合生成硅酸沉淀物，从而降低浸出液中硅离子的浓度。
说明反应方程式分析影响试验结果的因素•试剂浓度：氢氧化钠的浓度对试验结果有显著影响。
浓度过低会导致硅离子去除不彻底，浓度过高则可能引起其他离子的沉淀，影响浸出液的质量。
•反应温度：温度对化学反应速率有显著影响。
在返修_also除去钒浸出液中硅的试验中，适当提高反应温度可以加快反应速率，提高去除效率。
•搅拌效果：搅拌的充分与否直接影响到反应物的接触面积和反应速率。
在试验过程中，应保持适当的搅拌速度，以确保反应物充分混合。
2015-钠化钒液水解沉钒的研究
^ 3 试验原理
钒的水解沉淀就是往含钒酸钠的浸出液中加
酸 （硫 酸 或 盐 酸 〉，调 节 溶 液 的 I出 到 一 定 值 ，在加
水 解 产 物 是 … I ⑷ 和 七 〔咐 ^ 、 ）的 混合物。
加醆水解沉淀得到的红饼组成也可用… ^ 121-1,0来 表 不 ，其 中 的 值 与 轨 的 水 解
量应根据溶液抖1值 的 大 小 与 杂 质 的 多 少 而 定 。一
般 在 酸 度 较 高 的 情 况 下 ，上 层 液 中 游 离 酸 浓 度
〔1丄# 041大 于 5 ^ 时 ，沉 淀 反 应 进 行 比 较 迅 速 ，且
^ 6^ 评 01**18 ：^ ^ 11^(111101 ^ 1-001^ 11&11011
，43113^11101 8011111011，匕1名匕 0011001111^11011，1^0 0 0 \ 01\ 1^10
0 引言
钒 具 有 众 多 优 异 的 物 理 性 能 和 化 学 性 能 ，约 8 5 ^ 左 右 应 用 于 钢 铁 ⑴ ，钒 在 非 钢 铁 领 域 的 应 用 主 要有化 学 、电 池 、颜 料 、玻 璃 、光 学 、医 药 。 目前应用 最 广 的 沉 筑 工 艺 为 铵 盐 沉 淀 法 ，虽 然 该 工 艺 具
0【1)10 8011111011. \^^11&(^!^!!!
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^ 9 9 .5 ^ 8^1181)111^；1^10 & 110&11011 11^1111.0
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含钒液体除硅过程的研究
（． ｈ ｕ ｌｙ＆ Ｔ ｃ ｎｃ ｌ ｕ ｅｖ ｉ ｕｅ ｕｏ １Ｔ ｅＱ ａｉ ｔ ｅｈ ｉ ｐ ｒｉｏ Ｂ ｒａ ａＳ ｓｎ ｆＨｕ ｉｕ ａｈ ａ，Ｈｕ ｉｕ ４ ８０ ，Ｃ ｉａ ａｈ ａ １０ ０ ｈｎ ； ２ Ｉｓ ｏ ｈ ｍ ｃ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇＲ ｓａｃ ，Ｊｓｏ ｎ ，Ｊｓｏ ４ ６ ０ ．ｎｔ ｆＣ ｅ ｉ ｇｎｅｉ ｅｅｒｈ ｉ ｕ Ｕ ｉ ｉ ｕ １０ ０，Ｃ ｉ ） ． ａＥ ｎ ｈ ｈ ｈｎ ａ
维普 ｌ １月
金 属 材 料 与 冶 金 工 程
ＭＥ ＴＡＬ Ｍ ＡＴＥ ＡＬＳＡＮＤ Ｅ ＬＬ ＲＩ Ｍ ＴＡ ＵＲＧＹ Ｅ ＮＧＩ Ｅ ＮＧ ＮＥ ＲＩ
Ｖｏｌ３ ＮＯ． －５ ６ ＮＯＶ ２０ ０７
硅 和 焙 烧 添 加剂 反 应 生 成 硅酸 钠 或 硅 酸钙 类 型
加剂 ，添 加剂 包 括 食盐 、石 灰 、纯 碱 等 ，然 后 在焙 烧 炉 中高 温 焙 烧 ，使 矿 石 中 的低 价 钒 氧 化
的化 合 物 ，硅 酸钠 溶 解 于水 ，而 硅 酸 钙 可 以溶 解 于 稀硫 酸 ．造 成 含 钒 液体 中含 有 硅杂 质 。 目
含钒液体 除硅过程的研究
张 曦・ ，邹晓勇ｚ
（． 南 省 怀 化 市 质 量 技 术 监 督 局 ， 湖 南 怀 化 １湖 ４ ８０ ； １０ ０
２ 吉首 大 学化 工研 究所 ，湖南 吉首 ．
４ ６０ ） １ ０ ０
摘 要 ：探讨了除硅过程的机理，研究了除硅剂种类、用量、液体 ｐ Ｈ值、温度、静置时间对除硅效
前石 煤 提钒 行业 对 溶液 除硅 均采 取静 置沉 淀 法 ．
为 五 价 ，并 在 添 加 剂作 用 下 生成 钒 钠 或 钒 钙 等 相 应 的 化合 物 ，之后 采 用水 或硫 酸 将 含 钒 化 合
从含钒脱硅渣中回收钒的工艺研究
从含钒脱硅渣中回收钒的工艺研究含钒脱硅渣是钒液净化除硅得到的高钒含量的钠铝脱硅渣，干基中含单质钒9.68%。
对脱硅渣进行了水浸，酸浸，碱浸实验，通过对比实验，该脱硅渣碱浸的钒浸出率高。
通过碱浸实验研究，考察了碱渣比、浸出温度、浸出液固比等对钒浸出率的影响，确定最佳浸出工艺条件为：NaOH：脱硅渣比值为1，浸出温度90℃，液固比2：1，浸出时间2h，钒浸出率可达94.89%。
标签：钒、脱硅渣、碱浸1前言钒是一种重要的有色金属，钒及其合金被广泛地用于冶金、化工等新技术领域[1-4]。
世界上70%以上的钒来源于钒钛磁铁矿，钠化焙烧提钒是目前国内外主流提钒工艺[5-6]，该传统工艺由于技术、流程欠缺，资源浪费与环境问题较突出，尤以钒化工（多种）固废问题最为严重，我国仅提钒尾渣每年产出量就达近百万吨，因缺乏有效利用技术，钒化工固废除存在环境隐患之外，还普遍存在着有价元素利用率低，末端治理经济性差，无法全部消纳等问题[7]。
对于钒化工固废资源，由于其产生途径存在较大差异，即便同一类的含钒废弃资源也可能在物理性质、化学组成及结构等方面存在诸多不同。
钒化工固废循环利用技术是钒钛磁铁矿综合利用流程的核心技术之一，长期以来，为解决钒化工固废大量堆存及环境污染难题，国内外开展过大量研究工作，已有研究主要集中在以下方面：（1）提钒尾渣再次钠化焙烧提钒：该方法虽提高了钒的利用率，但固体废物只增未减；（2）湿法工艺：“铬泥、钒泥”采用湿法工艺处理，主要是通过酸浸提钒，该工艺也只是提高了钒的利用率，但浸后渣仍无法处理，且过程又产生大量的废水需二次处理。
因此，对钒化工固废资源的提钒研究需要有更强的针对性，才能达到工艺最优化的目的。
本文针对钒化工固废资源的特点，先进行了对比性实验，然后进行了碱浸单因素實验研究。
2实验2.1实验设备和实验原料。
实验用设备为机械搅拌不锈钢衬镍反应釜，容积1L，80 ran1，大连自动控制设备厂生产；CKW-III温度控制仪，控制温度精度为±1℃，北京市朝阳自动化仪表厂生产。
碱性体系下萃取钒的研究
碱性体系下萃取钒的研究陈金清;熊家任;林凯【摘要】研究了以季铵盐三辛基甲基氯化铵（MOTAC）为萃取剂在碱性体系条件下萃取钒的过程.考察了萃取剂浓度、有机相组成、pH值、震荡时间、相比等因素对萃取钒过程的影响.结果表明，在pH值为11.5左右条件下，有机相组成按质量比为15%MTOAC+3.5%仲辛醇+81.5%磺化煤油，相比为1∶1，震荡反应5 min，钒的单级萃取率达到90%以上；负载有机相用0.5 mol/L NaCl+1.0 mol/L NaOH溶液进行反萃，单级反萃率为95%以上.%This paper studies the vanadium extraction process from alkaline system with the MTOAC as the extractant. The effects of the following factors including extractant concentration, organic phase composition, pH value, oscillation time and phase ratio on vanadium extraction are investigated. The results show that the single stage extraction rate of vanadium reaches higher than 90 % in the following conditions: pH=11.5, the organic phase comprising 15 % MTOAC+3.5 % DL-2-octanol+81.5 % sulfonated kerosene, the phase ratio=1.0, oscillation time =5 min .With the solution of containing 0.5mol/L NaCl+1.0mol/L NaOH as the stripping system, more than 95%of the single stage stripping rate of the loaded organic phase can be obtained.【期刊名称】《有色金属科学与工程》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】5页(P20-24)【关键词】碱性体系;MTOAC;萃取;钒【作者】陈金清;熊家任;林凯【作者单位】江西理工大学工程研究院，江西赣州341000; 江西理工大学冶金与化学工程学院，江西赣州341000;江西理工大学冶金与化学工程学院，江西赣州341000; 国家钨与稀土产品质量监督检验中心，江西赣州341000;江西理工大学冶金与化学工程学院，江西赣州341000; 国家钨与稀土产品质量监督检验中心，江西赣州341000【正文语种】中文【中图分类】TF841.3钒是一种非常重要的稀有金属，被广泛应用于冶金[1]、化工[2]、电子[3]等领域中，因此其价格出现逐年攀升趋势.钒在自然界的分布相当分散[4]，一般都不会形成单独的矿床，而主要是以伴生矿的形式存在[5]，因而钒主要是在各种冶金过程中作为副产品进行回收.从氧化铝生产和石煤中提钒便是生产钒的一种重要途径.氧化铝生产用的铝土矿中通常都有一定量的含钒矿物，这些矿物在高压溶出过程中大约有30%左右进入铝酸钠溶液中[6]，它可以在生产流程中循环积累达到一定的浓度.铝酸钠溶液中的钒对分解过程具有不利的影响[7]，它可使产品氢氧化铝颗粒变细并进入晶格中，以至于在焙烧氢氧化铝时造成氧化铝的强烈细化，这对生产砂状氧化铝是非常不利的.因此，从氧化铝生产过程中回收钒，不但可以降低钒对氧化铝产品的不利影响，还可以创造更多的经济价值，因此是非常必要的.近年来，石煤提钒已成为石煤资源综合利用的重要方面，其中氧化焙烧——碱浸工艺越来越受青睐[8].现有的文献中，在碱性介质中萃取钒的研究都是用N263作为萃取剂，而且都是在pH＜10的条件下进行[9-11]，有很高的萃取率.如能在更强的碱性条件下有效地萃取钒，对于碱性条件下提取钒有重要的参考价值，因此有必要对此进行深入研究.在水溶液中，钒在不同pH值和不同浓度条件下存在的状态不同，Clark等总结过这方面的资料[12].在一定浓度下，随着溶液由酸性至碱性的转变，钒在溶液中的存在形式依次为VO2+、V2O5 （沉淀）、H2V10O284-、HV10O285-、V10O286-、V3O93-、VO3（OH）2-、VO43-.钒只有在较强酸性条件下，以VO2+或V2O5沉淀形式存在，在弱酸性和碱性条件下，都是以阴离子形式存在.能用来萃取阴离子的萃取剂主要是季铵盐和胺类萃取剂.季铵盐可以直接与被萃取物发生阴离子交换反应，如柯兆华等用季铵盐在碱性条件下萃取钨[13]，刘波等用N263萃取钒[10]，盖会法等用 N263萃取铼[14]，杨项军等用CTAB萃取金[15]等.胺类则需要在酸性条件或者经过酸化后才能萃取阴离子，如伯胺N1923萃取钼[16]、萃取钨[17]、萃取金[18]，N503[19]萃取金等.在筛选萃取剂过程中，笔者用酸化（酸过量）的胺类萃取剂和季铵盐萃取剂做对比试验，不管是用硫酸酸化或是用盐酸酸化，萃余液都呈酸性，与本文的初衷有出入，所以选用季铵盐做为萃取剂，本研究用MTOAC做为萃取剂.1 实验部分1.1 实验方法有机相采用分析纯MTOAC与工业纯的仲辛醇和磺化煤油按照一定质量比配制，水相采用分析纯的偏钒酸铵配制成含五氧化二钒浓度为2 g/L的溶液，用分析纯的氢氧化钠调节pH，在环境温度30℃左右，按一定相比（有机相与水相的体积比，下同）混合于梨形分液漏斗中，于康氏振荡器上震荡一定时间，静置10 min后，分液分析.1.2 分析及数据处理水相中的钒，采用硫酸亚铁铵容量法滴定，实验中萃取率和反萃率分别按以下公式计算：[M]l，[M]f，[M]s——分别为料液、萃余液和反萃液中钒的浓度，g/L；Vl，Vf，Vs——分别为料液、萃余液和反萃液的体积，L.2 结果与讨论2.1 有机相组分对萃取的影响2.1.1 萃取剂浓度对萃取的影响有机相按照萃取剂+0.3倍萃取剂的仲辛醇+磺化煤油的质量比配制.萃取剂质量分数为5%，10%，15%，20%，25%，分别与水相pH值为9.67、11.14和11.7按相比为1混合震荡反应10 min.考察萃取剂不同浓度对萃取的影响，结果见图1. 图1 萃取剂浓度对萃取钒的影响由图1可知，在一定pH值条件下，随着萃取剂浓度的升高，萃取率也随之升高；在同一萃取剂浓度条件下，随着pH值的升高，萃取率降低.在pH值为9.67时，萃取剂的浓度从5%升高到10%时，萃取率升高得比较快，从88%升高到94%，再增加萃取剂浓度，萃取率升高则不明显，出现缓坡.pH值为11.14和11.7时，萃取剂浓度从5%升高到10%再到15%，萃取率明显升高，再升高萃取剂浓度，萃取率升高趋势变缓.当萃取剂浓度的升高，萃取率的升高趋势变缓以后，继续升高萃取剂浓度，萃取剂的未饱和度也越大，不利于萃取剂的有效使用.选择萃取剂的质量浓度为15%，同时考察仲辛醇的添加量对混合相分相的影响.2.1.2 仲辛醇的作用在胺类萃取剂的萃取过程中通常会添加醇类防止出现第三相[20]，本实验添加了仲辛醇.另外在配制有机相的过程中，由于MTOAC吸水性很强，当它直接与磺化煤油混合，搅拌后会出现浑浊，静置10 min左右后，明显分成两层.此时稍添加仲辛醇，分层的两相又很快溶于一相，而且清澈透明.分别取仲辛醇的质量分数为2.0%、3.5%、4.5%、6%和10%配制有机相，按相比为1，分别在pH值为11.14和11.7的条件下震荡反应10 min，考察不同仲辛醇浓度条件下萃取钒的影响，结果见表1.表1 不同仲辛醇浓度分别在2种p H值条件下萃取钒的结果仲辛醇浓度/wt% 分层时间/min 分层后水相萃取率/%pH=11.14 pH=11.7 pH=11.14 pH=11.7 pH=11.14 pH=11.7 2.0 5.5 5.5 清亮清亮 91.60 87.25 3.5 5.5 5.0 清亮清亮93.70 89.29 4.5 5.0 4.5 清亮清亮 93.20 89.59 6.0 4.5 4.0 轻微乳化轻微乳化92.40 86.63 10.0 4.0 4.0 严重乳化轻微乳化 92.30 86.33由表1可知，随着仲辛醇的浓度增加，混合液更容易分层；分层后水相的乳化程度也有所增加.仲辛醇的添加量为4.5%及以下时，混合液分层后水相清亮透明；添加量为6%时有轻微乳化，静置4 h，乳化消失；添加量为10%则严重乳化，需要静置十多个小时才能变得澄清.添加量为3.5%到4.5%时，萃取率最高，添加量为2%或者添加量高达6%和10%时，萃取率都有所下降.因为添加量为2%时，添加量太少，影响萃取剂的活性，使得萃取率降低；添加量增加，水相容易乳化，影响萃取效果.由此可见，有机相中仲辛醇的含量为3.5%或4.5%较为合适，本文选择仲辛醇的添加量为3.5%.通过单因素实验，分别考察萃取剂和仲辛醇的浓度，得到有机相的最佳配比为15%MTOAC+3.5%仲辛醇+81.5%磺化煤油.通过图1和表1，在相同条件下，pH值越高，得到的萃取率则越低.2.2 水相p H值对萃取的影响有机相为最佳配比与不同pH值的水相按相比为1∶1震荡反应10 min.考察水相pH对钒萃取率的影响，结果见图2.图2 水相p H值对萃取钒的影响由图2可知，水相pH对萃取的影响很明显.随着pH值的升高，萃取率逐渐降低.根据Clark等总结的资料[12]，在溶液中V2O5的浓度为2 g/L时，随着碱性的增强，钒的主要存在形态从 V3O93-到 VO3（OH）2-再到VO43-.发生的反应为：其中 R1为 C8H17，R2为 CH3，下同.pH值为9左右，萃取反应主要按式（1）进行；pH值为9.5到12.5时，萃取反应主要按式（2）进行；pH值为13以上，萃取反应主要按式（3）进行.离子中的钒原子数n与离子价态z的比值从1∶1到1∶2再到1∶3，逐渐变小，理论被萃取量也逐渐变小[21]，在相同条件下越难被萃取.所以随着碱性的增强，萃取率呈明显下降趋势.本文主要考察在一定碱性条件下萃取钒，并有较高（90%）的萃取率，所以在后续的实验中，水相pH值定为11.5左右，主要被萃阴离子为VO3（OH）2-.2.3 震荡时间对萃取的影响在有机相配比不变，水相pH值为11.46，相比为 1 的条件下，分别震荡 1、3、5、10、15 min 进行试验.考察不同震荡时间对萃取钒的影响，结果见图3.由图3可知，震荡反应1 min时，就有89.7%的萃取率，但是反应尚未平衡；继续震荡至3 min，萃取率明显上升，达到91.9%，反应则基本达到平衡；震荡反应时间升至5 min，萃取率稍有升高，达到92.1%，；震荡反应时间为10 min和15 min，萃取率较震荡5 min的几乎不变.故取震荡时间5 min为宜.图3 震荡时间对萃取钒的影响2.4 相比对萃取的影响在有机相配比不变，水相pH值为11.46，按照不同相比（有机相与水相的体积比，下同），震荡反应5 min考察相比对萃取的影响，结果见图4.图4 相比对钒萃取的影响由图4可知，钒的萃取率随着相比的不断增大而增大.在萃取过程中，当相比小于1，如1∶4、1∶3 和1∶2时，能够在一定程度上富集水溶液中的钒，但是有机相和水相混合震荡后容易发生乳化，需要静置几个甚至十几个小时，水相才能澄清，不利于萃取的连续性；当相比为1∶1 和2∶1 时，分层后水相很清亮.相比为2∶1或更高时，不利于溶液中钒的富集.综合考虑，为了获得较高浓度的富钒有机相，又要获得高的钒萃取率这2个因素，选择相比为1较适宜，钒的一级萃取率达到了92.1%.2.5 反萃根据上面的分析，萃取反应为阴离子交换反应，而且强碱性条件下萃取率更低，尝试用不同的钠盐在强碱性条件下进行反萃实验.在环境温度下对负载有机相进行反萃，在0.5 mol/L NaOH的碱性条件下分别用 NaCl、NaNO3、Na2SO4 和Na2CO3作为反萃剂按相比为1∶1进行反萃试验.可能发生反应的化学方程式为：VO3（OH）2-被反萃下来后跟溶液中的 OH-结合，发生如下反应：不同反萃剂对负载有机相反萃的效果如表2.表2 不同反萃体系对负载有机相的反萃结果序号反萃体系反萃率/%1 0.5 mol/L NaCl+0.5 mol/L NaOH 92.73 2 0.5 mol/L NaNO3+0.5 mol/L NaOH 96.36 3 0.5 mol/L Na2SO4+0.5 mol/L NaOH 87.27 4 0.5 mol/L Na2CO3+0.5 mol/L NaOH 81.21由表2可知，负载有机相可用含NaCl或NaNO3的反萃体系进行反萃，反萃率都在90%以上，特别是用NaNO3时，其反萃率达到96.36%，应选为反萃剂.但是实验中发现用NaNO3反萃后，有机相分成清晰的两层，不能再生，会造成有机相的浪费.故实验中选用NaCl作为反萃剂.经过实验筛选，反萃体系为0.5 mol/LNaCl+1.0mol/L NaOH，反萃效果最佳.与负载有机相混合震荡10 min，静置10 min后分液，单级反萃率可得到97.72%.3 结论（1）以质量分数为15%三辛基甲基氯化铵+3.5%仲辛醇+81.5%磺化煤油为萃取体系的有机相，与水相中pH为11.46，V2O5的浓度为2 g/L的水溶液，按照相比为1∶1反应，单级萃取率能达到92%以上.（2）负载有机相用0.5 mol/L NaCl+1.0 mol/L NaOH混合溶液反萃，可得到97.72%的单级反萃率.参考文献：[1]邓杰博.钒在冶金中的应用及研究进展[J].铁合金，2011（2）：45-48.[2]杨绍利，彭富昌，潘复生，等.钒系催化剂的研究与应用[J].材料导报，2008（4）：53-56.[3]崔艳华，孟凡明.钒电池储能系统的发展现状及其应用前景[J].电源技术，2005（11）：77-81.[4]杨守志.钒冶金[M].北京：冶金工业出版社，2010.[5]廖世明，柏谈论.国外钒冶金[M].北京：冶金工业出版社，1985.[6]赵卓.氧化铝生产流程中钒的提取研究[D].长沙：中南大学，2010.[7]杨重愚.氧化铝生产工艺[M].北京：冶金工业出版社，1982：132-133.[8]史玲，王娟，谢建宏.钠化法提钒工艺条件的研究[J].矿冶工程，2008，28（1）：58-61.[9]EI-Nadi Y A，Awwad N S，Nayl A A.A comparative study of vanadium extraction by Aliquat-336 from acidic and alkaline media with application tospent catalyst[J].International Journal of Mineral Processing， 2009， 92（3/4）：115-120.[10]肖超，肖连生，成宝海，等.石煤钒矿碱性浸出液提取钒新工艺[J].稀有金属与硬质合金， 2011，39（1）：4-7.[11]刘波，冯光熙，黄祥玉，等.用N263从钒溶液中回收钒[J].化学研究与应用，2003，15（1）：54-57.[12]Clark R J H， Brown D.The chemistry of vanadium，niobium and tantalum[M].London： Oxford Pergamon Press，1975：261～302. 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【CN109502644A】碱性含钒浸出液制备高纯五氧化二钒的方法【专利】
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种碱 性含钒浸出液制备高纯五氧化二钒的方法。本发 明所要解决的技术问题是提供一种碱性含钒浸 出液 制备高纯五氧化二钒的 方法 ，其特征在于 ： 包括以 下步骤 ：A 、酸性沉钒 ：碱性含钒浸出液与 硫酸混合反应 ，固液分离 、洗涤 ，得到固体 ；B、返 溶 ：将固体分散在水中 ，加热 ，加入溶解剂溶解固 体后得到含钒溶液 ；其中 ，所述溶解剂为氨水、碳 酸氢铵或碳酸铵中的 至 少一 种 ；C 、碱性沉钒 ：向 含钒溶液中加入偏钒酸铵晶体 ，搅拌冷却至室 温，析出偏钒酸铵晶体；D、煅烧：偏钒酸铵晶体经 煅烧得到五氧化二钒。本发明方法无需加入铵盐 沉钒 ，通过两次 沉淀 、一次返溶即可 制备得到高 纯五氧化二钒。
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CN 109502644 A
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碱性含钒浸出液制备高纯五氧化二钒的方法
技术领域 [0001] 本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种碱性含钒浸出液制备高纯五氧化二钒的 方法。
背景技术 [0002] 目前工业级五氧化二钒纯度在95～98％，其制备方法通常是通过含钒溶液制备偏 钒酸铵或多钒酸铵，再由偏钒酸铵或多钒酸铵煅烧制得。 [0003] 高纯五氧化二钒的制备方法虽然种类繁多，但大同小异，基本可以概括为两类。一 类是针对含钒浸出液浓度较高的情况(通常是钒钛磁铁矿冶炼工序所得) ，首先是通过除杂 得到 杂 质含量较 低的 含钒溶液 ，再 利 用钒离子在酸性 和碱性中 性 质的 差异进行反复的 沉 钒-返 溶 - 再 结晶 的 工 序得 到高 纯的 偏钒酸 铵 ，最 后煅 烧 制得 ，例如CN1 07 2 85 3 81 A 、 CN101709377A、CN101748297A。另一类是含钒溶液钒离子浓度较低的情况(通常为石煤提钒 工序所得) ，主要通过萃取-反萃、离子交换等方法进行除杂，最后得到高纯的含钒产品，例 如CN107298461A。 [0004] 以上工序都存在流程复杂、周期过长、成本过高以及产品纯度较低等缺点。