本發(fā)明屬于含釩浸出液技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種含釩浸出液的除雜方法。
背景技術(shù)：
含釩石煤在酸性溶液浸出過(guò)程中大量的鋁和鐵等雜質(zhì)會(huì)隨釩同時(shí)浸出，含釩浸出液中雜質(zhì)濃度過(guò)高不僅會(huì)導(dǎo)致后續(xù)萃取產(chǎn)生乳化或離子交換樹(shù)脂中毒，同時(shí)會(huì)降低五氧化二釩產(chǎn)品純度。因此在釩的富集工藝前需將含釩浸出液中的雜質(zhì)離子除去，通?？赏ㄟ^(guò)萃取法、離子交換法和化學(xué)沉淀法等方法將釩與雜質(zhì)離子分離。
付朝陽(yáng)(付朝陽(yáng)．一步法石煤提釩反萃液銨鹽沉釩工藝及雜質(zhì)離子影響研究[D]．武漢：武漢科技大學(xué)，2015．)的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)反萃液中的雜質(zhì)鋁離子濃度大于5g/L或鐵離子濃度大于0.1g/L時(shí)，所得五氧化二釩產(chǎn)品的純度小于99%，原因在于雜質(zhì)鋁離子或鐵離子濃度過(guò)高會(huì)破壞沉釩過(guò)程中APV的形貌，影響晶體的生長(zhǎng)過(guò)程，同時(shí)沉釩過(guò)程中雜質(zhì)鋁離子或鐵離子濃度過(guò)高會(huì)以沉淀的形式進(jìn)入APV中，從而影響了所得五氧化二釩產(chǎn)品的純度，因此需對(duì)浸出液進(jìn)行除雜處理。
呂紀(jì)霞等(呂紀(jì)霞，張一敏，劉濤，黃晶．石煤提釩水浸渣酸浸液的除雜試驗(yàn)研究[J]．金屬礦山，2008，(4)：149-151．)對(duì)水浸渣酸浸所得的酸浸液在雙氧水與酸浸液中釩的物質(zhì)的量之比為15、酸浸液與銅鐵試劑(1g/L)的體積比為8、雜質(zhì)沉降pH值為6.5的條件下凈化除雜，有害雜質(zhì)去除比較徹底，其中雜質(zhì)鋁、鐵離子與釩得到了較好分離，但除雜過(guò)程中釩的損失率高達(dá)15.52%，同時(shí)此工藝流程長(zhǎng)，所需試劑耗量大。
“一種從石煤酸浸液中提釩的方法”(CN103789560A)專利技術(shù)，采用兩步溶劑萃取法將硫酸浸出液中鐵除去，先用酸性磷酸酯類萃取劑除去浸出液中的三價(jià)鐵，除鐵后液調(diào)pH后再用酸性磷酸酯類萃取劑將釩富集；Yiqian Ma等(Yiqian Ma，XuewenWang，MingyuWanga，Changjun Jiang，Xiaoyan Xiang，Xiaolin Zhang[J]．Hydrometallurgy，2015，(153)：38-45．)對(duì)含V(Ⅳ)2.87g/L、含F(xiàn)e(Ⅱ)2.71g/L、含F(xiàn)e(Ⅲ)8.45g/L的浸出液同樣采用兩步溶劑萃取法除鐵，先用D2EHPA/TBP萃取劑除去含釩溶液中的三價(jià)鐵，除鐵后液調(diào)pH后再用D2EHPA/TBP萃取劑將釩富集，該過(guò)程Fe(Ⅲ)的去除率為90%左右；上述方法雖能分離酸浸液中的釩和鐵，但兩步溶劑萃取法將釩和鐵分離的流程復(fù)雜，且實(shí)驗(yàn)過(guò)程中試劑的消耗量大。
綜上所述，石煤浸出所得含釩浸出液中雜質(zhì)鋁離子和鐵離子含量較高，進(jìn)而對(duì)后續(xù)富集釩的工藝產(chǎn)生影響，因此需對(duì)含釩浸出液進(jìn)行除雜處理，現(xiàn)有的含釩浸出液的除雜方法存在工藝復(fù)雜、試劑消耗大和釩損失率高的缺點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種釩與雜質(zhì)離子分離效果好、工藝簡(jiǎn)單、試劑耗量小、釩損失率低和資源化利用的含釩浸出液的除雜方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案的具體步驟是：
步驟一、按硫酸鉀∶含釩浸出液中鋁的質(zhì)量比為(2.5~4.0)∶1，將所述硫酸鉀加入含釩浸出液中，在5~10℃條件下結(jié)晶3~8h，一段固液分離，得到結(jié)晶后液和鉀明礬。
所述含釩浸出液的化學(xué)成分是：釩濃度為0.8~3.0g/L，鋁濃度為12~45g/L，鐵濃度為1~20g/L；所述含釩浸出液的pH值為0.5~2.5。
步驟二、按還原劑中總的物質(zhì)的量∶所述結(jié)晶后液中Fe(Ⅲ)的物質(zhì)的量的比為(1.5~3.5)∶1；將還原劑加入所述結(jié)晶后液中，在25~65℃條件下攪拌10~20min，得到還原后液。
步驟三、按沉淀劑中C2O42-的物質(zhì)的量∶所述還原后液中鐵的物質(zhì)的量的比為(2~15)∶1，將所述沉淀劑加入所述還原后液中，在10~40℃條件下攪拌30~120min，二段固液分離，得到除雜后含釩浸出液和濾渣。
所述除雜后含釩浸出液用于后續(xù)釩的富集工藝；所述濾渣烘干后即得鐵的草酸鹽類化合物副產(chǎn)品。
所述還原劑為鐵粉、亞硫酸鈉和硫代硫酸鈉中的一種以上。
所述沉淀劑為可溶性草酸鹽類和可溶性草酸氫鹽類中的一類以上，所述沉淀劑中含有的陽(yáng)離子為鉀離子、鈉離子和銨離子中的一種以上。
由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下積極效果：
1、本發(fā)明將硫酸鉀加入含釩浸出液中和將沉淀劑加入還原后液中，使得含釩浸出液中的鋁以鉀明礬形式析出，還原后液中的鐵以草酸鹽形式沉淀，實(shí)現(xiàn)了釩與雜質(zhì)鋁、鐵的有效分離，對(duì)雜質(zhì)鋁離子和鐵離子含量高的含釩浸出液實(shí)現(xiàn)了除雜，經(jīng)除雜處理后鋁的去除率為70~85%、鐵的去除率為80~95%，釩的損失率小于1%。
2、本發(fā)明將釩與雜質(zhì)鋁、鐵分離的同時(shí)得鉀明礬和鐵的草酸鹽類化合物副產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了對(duì)石煤中雜質(zhì)元素的資源化利用。
因此，本發(fā)明具有釩與雜質(zhì)離子分離效果好、工藝簡(jiǎn)單、試劑耗量小、釩損失率低和資源化利用的優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，并非對(duì)其保護(hù)范圍的限制：
實(shí)施例1
一種含釩浸出液的除雜方法。本實(shí)施例所述方法的具體步驟是：
步驟一、按硫酸鉀∶含釩浸出液中鋁的質(zhì)量比為(2.5~3.0)∶1，將所述硫酸鉀加入含釩浸出液中，在5~8℃條件下結(jié)晶3~6h，一段固液分離，得到結(jié)晶后液和鉀明礬。
所述含釩浸出液的化學(xué)成分是：釩濃度為0.8~1.8g/L，鋁濃度為12~25g/L，鐵濃度為1~10g/L；所述含釩浸出液的pH值為0.5~1.5。
步驟二、按還原劑中總的物質(zhì)的量∶所述結(jié)晶后液中Fe(Ⅲ)的物質(zhì)的量的比為(1.5~2.5)∶1；將還原劑加入所述結(jié)晶后液中，在25~40℃條件下攪拌10~15min，得到還原后液。
步驟三、按沉淀劑中C2O42-的物質(zhì)的量∶所述還原后液中鐵的物質(zhì)的量的比為(2~7)∶1，將所述沉淀劑加入所述還原后液中，在10~25℃條件下攪拌30~80min，二段固液分離，得到除雜后含釩浸出液和濾渣。
所述除雜后含釩浸出液用于后續(xù)釩的富集工藝；所述濾渣烘干后即得鐵的草酸鹽類化合物副產(chǎn)品。
本實(shí)施例中：所述還原劑為鐵粉；所述沉淀劑為可溶性草酸鹽類；所述沉淀劑中含有的陽(yáng)離子為鉀離子。
本實(shí)施例的除雜后含釩浸出液經(jīng)測(cè)定：釩濃度為0.8~1.8g/L，釩的損失率小于1%；鋁濃度為3.5~5.5g/L，鋁的去除率為70~85%；鐵濃度為0.1~1.5g/L，鐵的去除率為80~95%。
實(shí)施例2
一種含釩浸出液的除雜方法。除下述外，其余同實(shí)施例1：
所述還原劑為鐵粉和亞硫酸鈉的混合物；所述沉淀劑為可溶性草酸氫鹽類；所述沉淀劑中含有的陽(yáng)離子為鉀離子和鈉離子。
本實(shí)施例的除雜后含釩浸出液經(jīng)測(cè)定：釩濃度為0.8~1.8g/L，釩的損失率小于1%；鋁濃度為3.2~5.0g/L，鋁的去除率為70~85%；鐵濃度為0.15~1.6g/L，鐵的去除率為80~95%。
實(shí)施例3
一種含釩浸出液的除雜方法。除下述外，其余同實(shí)施例1：
所述還原劑為硫代硫酸鈉；所述沉淀劑為可溶性草酸鹽類和可溶性草酸氫鹽類的混合物；所述沉淀劑中含有的陽(yáng)離子為鉀離子、鈉離子和銨離子。
本實(shí)施例的除雜后含釩浸出液經(jīng)測(cè)定：釩濃度為0.8~1.8g/L，釩的損失率小于1%；鋁濃度為3.5~6.0g/L，鋁的去除率為70~85%；鐵濃度為0.08~1.45g/L，鐵的去除率為80~95%。
實(shí)施例4
一種含釩浸出液的除雜方法。本實(shí)施例所述方法的具體步驟是：
步驟一、按硫酸鉀∶含釩浸出液中鋁的質(zhì)量比為(3.0~3.5)∶1，將所述硫酸鉀加入含釩浸出液中，在6~9℃條件下結(jié)晶4~7h，一段固液分離，得到結(jié)晶后液和鉀明礬。
所述含釩浸出液的化學(xué)成分是：釩濃度為1.5~2.5g/L，鋁濃度為22~35g/L，鐵濃度為5~15g/L；所述含釩浸出液的pH值為1.0~2.0。
步驟二、按還原劑中總的物質(zhì)的量∶所述結(jié)晶后液中Fe(Ⅲ)的物質(zhì)的量的比為(2.0~3.0)∶1；將還原劑加入所述結(jié)晶后液中，在35~55℃條件下攪拌13~18min，得到還原后液。
步驟三、按沉淀劑中C2O42-的物質(zhì)的量∶所述還原后液中鐵的物質(zhì)的量的比為(5~11)∶1，將所述沉淀劑加入所述還原后液中，在20~35℃條件下攪拌50~100min，二段固液分離，得到除雜后含釩浸出液和濾渣。
所述除雜后含釩浸出液用于后續(xù)釩的富集工藝；所述濾渣烘干后即得鐵的草酸鹽類化合物副產(chǎn)品。
本實(shí)施例中：所述還原劑為亞硫酸鈉；所述沉淀劑為可溶性草酸氫鹽類；所述沉淀劑中含有的陽(yáng)離子為鈉離子。
本實(shí)施例的除雜后含釩浸出液經(jīng)測(cè)定：釩濃度為1.5~2.5g/L，釩的損失率小于1%；鋁濃度為4.0~6.0g/L，鋁的去除率為70~85%；鐵濃度為0.5~2.5g/L，鐵的去除率為80~95%。
實(shí)施例5
一種含釩浸出液的除雜方法。除下述外，其余同實(shí)施例4：
所述還原劑為亞硫酸鈉和硫代硫酸鈉的混合物；所述沉淀劑為可溶性草酸鹽類；所述沉淀劑中含有的陽(yáng)離子為鈉離子和銨離子。
本實(shí)施例的除雜后含釩浸出液經(jīng)測(cè)定：釩濃度為1.5~2.5g/L，釩的損失率小于1%；鋁濃度為4.0~5.5g/L，鋁的去除率為70~85%；鐵濃度為0.5~2.2g/L，鐵的去除率為80~95%。
實(shí)施例6
一種含釩浸出液的除雜方法。除下述外，其余同實(shí)施例4：
所述還原劑為鐵粉；所述沉淀劑為可溶性草酸鹽類和可溶性草酸氫鹽類的混合物；所述沉淀劑中含有的陽(yáng)離子為鉀離子。
本實(shí)施例的除雜后含釩浸出液經(jīng)測(cè)定：釩濃度為1.5~2.5g/L，釩的損失率小于1%；鋁濃度為3.5~5.5g/L，鋁的去除率為70~85%；鐵濃度為0.3~2.5g/L，鐵的去除率為80~95%。
實(shí)施例7
一種含釩浸出液的除雜方法。本實(shí)施例所述方法的具體步驟是：
步驟一、按硫酸鉀∶含釩浸出液中鋁的質(zhì)量比為(3.5~4.0)∶1，將所述硫酸鉀加入含釩浸出液中，在7~10℃條件下結(jié)晶5~8h，一段固液分離，得到結(jié)晶后液和鉀明礬。
所述含釩浸出液的化學(xué)成分是：釩濃度為2.0~3.0g/L，鋁濃度為32~45g/L，鐵濃度為10~20g/L；所述含釩浸出液的pH值為1.5~2.5。
步驟二、按還原劑中總的物質(zhì)的量∶所述結(jié)晶后液中Fe(Ⅲ)的物質(zhì)的量的比為(2.5~3.5)∶1；將還原劑加入所述結(jié)晶后液中，在50~65℃條件下攪拌15~20min，得到還原后液。
步驟三、按沉淀劑中C2O42-的物質(zhì)的量∶所述還原后液中鐵的物質(zhì)的量的比為(9~15)∶1，將所述沉淀劑加入所述還原后液中，在25~40℃條件下攪拌70~120min，二段固液分離，得到除雜后含釩浸出液和濾渣。
所述除雜后含釩浸出液用于后續(xù)釩的富集工藝；所述濾渣烘干后即得鐵的草酸鹽類化合物副產(chǎn)品。
本實(shí)施例中：所述還原劑為硫代硫酸鈉；所述沉淀劑為可溶性草酸鹽類和可溶性草酸氫鹽類中的混合物，所述沉淀劑中含有的陽(yáng)離子為銨離子。
本實(shí)施例的除雜后含釩浸出液經(jīng)測(cè)定：釩濃度為2.0~3.0g/L，釩的損失率小于1%；鋁濃度為4.5~7.5g/L，鋁的去除率為70~85%；鐵濃度為1.0~3.5g/L，鐵的去除率為80~95%。
實(shí)施例8
一種含釩浸出液的除雜方法。除下述外，其余同實(shí)施例7：
所述還原劑為鐵粉和硫代硫酸鈉的混合物；所述沉淀劑為可溶性草酸鹽類；所述沉淀劑中含有的陽(yáng)離子為鉀離子和銨離子。
本實(shí)施例的除雜后含釩浸出液經(jīng)測(cè)定：釩濃度為2.0~3.0g/L，釩的損失率小于1%；鋁濃度為4.5~7g/L，鋁的去除率為70~85%；鐵濃度為1.5~3.5g/L，鐵的去除率為80~95%。
實(shí)施例9
一種含釩浸出液的除雜方法。除下述外，其余同實(shí)施例7：
所述還原劑為鐵粉、亞硫酸鈉和硫代硫酸鈉的混合物；所述沉淀劑為可溶性草酸氫鹽類；所述沉淀劑中含有的陽(yáng)離子為鈉離子。
本實(shí)施例的除雜后含釩浸出液經(jīng)測(cè)定：釩濃度為2.0~3.0g/L，釩的損失率小于1%；鋁濃度為4~7.5g/L，鋁的去除率為70~85%；鐵濃度為1.0~3.0g/L，鐵的去除率為80~95%。
本具體實(shí)施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下積極效果：
1、本具體實(shí)施方式將硫酸鉀加入含釩浸出液中和將沉淀劑加入還原后液中，使得含釩浸出液中的鋁以鉀明礬形式析出，還原后液中的鐵以草酸鹽形式沉淀，實(shí)現(xiàn)了釩與雜質(zhì)鋁、鐵的有效分離，對(duì)雜質(zhì)鋁離子和鐵離子含量高的含釩浸出液實(shí)現(xiàn)了除雜，經(jīng)除雜處理后鋁的去除率為70~85%、鐵的去除率為80~95%，釩的損失率小于1%。
2、本具體實(shí)施方式將釩與雜質(zhì)鋁、鐵分離的同時(shí)得鉀明礬和鐵的草酸鹽類化合物副產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了對(duì)石煤中雜質(zhì)元素的資源化利用。
因此，本具體實(shí)施方式具有釩與雜質(zhì)離子分離效果好、工藝簡(jiǎn)單、試劑耗量小、釩損失率低和資源化利用的優(yōu)點(diǎn)。