酸性富釩液中硅的去除方法及氧化釩的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋼鐵冶煉領(lǐng)域，具體涉及一種酸性富釩液中雜質(zhì)硅的去除方法及高純氧化釩的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]釩是一種重要的戰(zhàn)略物資，隨著著科技的發(fā)展，釩應(yīng)用領(lǐng)域不斷地?cái)U(kuò)大，同時(shí)對(duì)釩產(chǎn)品的純度要求也越來(lái)越高。提取釩的新工藝各不相同，但大體工藝步驟基本都包括焙燒、浸出、分離凈化、沉淀、煅燒等五個(gè)作業(yè)，用各種工藝浸出得到的含釩溶液在進(jìn)入下一工序前都需要經(jīng)過(guò)凈化處理，雜質(zhì)的存在影響后續(xù)沉釩，而且嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。現(xiàn)行市場(chǎng)上釩產(chǎn)品種類繁多，但大部分釩產(chǎn)品中硅，鐵含量較高，以致高純的五氧化二釩昂貴，尤其以低娃，低鐵的I凡廣品價(jià)格昂貴。
[0003]目前目前工業(yè)上含釩浸出液的凈化除硅大部分在堿性環(huán)境下加入沉淀劑，靜置沉淀法，此方法缺點(diǎn)是除硅率低，靜置時(shí)間長(zhǎng)，微細(xì)的二氧化硅凝膠過(guò)濾困難，造成釩產(chǎn)品中硅含量超標(biāo)。而且根據(jù)現(xiàn)有資料研究表明，釩電池產(chǎn)業(yè)有較光明的發(fā)展前途，今后市場(chǎng)對(duì)釩電池用電解液的需求極大。但雜質(zhì)硅元素會(huì)損壞電池隔膜，大大縮減釩電池壽命。
[0004]針對(duì)該問(wèn)題，國(guó)內(nèi)進(jìn)行了較多的改進(jìn)研究，常見(jiàn)的為加入一種或多種絮凝劑或復(fù)合絮凝劑進(jìn)行除硅，例如張曦，鄒曉勇的《含釩液體除硅過(guò)程的研究》[J].無(wú)機(jī)鹽工業(yè)，2008,40(4):413.一文中探討了除硅過(guò)程的機(jī)理，研究了除硅劑的種類、用量、pH值、溫度、靜置時(shí)間對(duì)除硅效果的影響。結(jié)果表明:在弱堿性條件下，添加除硅劑A對(duì)含釩液體除硅過(guò)程具有良好的效果，除硅率可達(dá)90%以上，且除硅過(guò)程不會(huì)造成溶液中釩的沉淀?yè)p失。
[0005]陳存廣，邵慧萍等人的《復(fù)合絮凝劑在鋼板酸洗液除硅工藝中的應(yīng)用》，一文中提到的方法可以較好的除去雜質(zhì)硅，但因是將絮凝劑直接加入需除硅的溶液中，無(wú)機(jī)絮凝劑會(huì)引入其自帶的雜質(zhì)元素，如Fe、Al，而有機(jī)絮凝劑高聚物的殘余單體具有“三致”效應(yīng)(致崎、致癌、致突變)，因而使其應(yīng)用范圍受到限制，也不利于可持續(xù)發(fā)展。
[0006]申請(qǐng)?zhí)枮椤?201510155152.3 ”，發(fā)明名稱為“ 一種含釩硅溶液的除硅方法和應(yīng)用”，公開(kāi)了一種含釩硅溶液的除硅方法，該方法包括:在PH值為5以下的條件下，將含釩硅溶液與除硅劑接觸并共沉淀后過(guò)濾；其中，所述除硅劑含有含羧酸基、磺酸基和聚氧乙烯基側(cè)鏈的聚羧酸系聚合物。本發(fā)明還涉及含羧酸基、磺酸基和聚氧乙烯基側(cè)鏈的聚羧酸系聚合物作為除硅劑的應(yīng)用。該專利通過(guò)采用含羧酸基、磺酸基和聚氧乙烯基側(cè)鏈的聚羧酸系聚合物作為除硅劑，在酸性條件下將含釩鐵水中的硅除去，除硅劑復(fù)雜，成本高，不可再生利用，不利于資源節(jié)約，除硅不徹底，且釩有一定程度的損失。
[0007]因此，發(fā)明一種不用調(diào)節(jié)溶液的pH值，可直接在酸性條件下進(jìn)行。同時(shí)，可以將絮凝作用強(qiáng)的絮凝劑固定在絮凝吸附劑顆粒中，不引入絮凝劑所具有的雜質(zhì)，對(duì)環(huán)境友好，加入到液體中后不會(huì)有有害殘留，可進(jìn)行長(zhǎng)期大量的反復(fù)生產(chǎn)，能有效除去雜質(zhì)硅，而且同時(shí)能制備出高純氧化釩的方法是十分必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種可以克服現(xiàn)有的含釩硅溶液除硅方法難以應(yīng)用于酸性的含釩硅溶液體系除硅的缺陷，提供一種能夠在酸性條件下對(duì)釩溶液進(jìn)行除硅的方法。
[0009]酸性富釩溶液中硅的去除方法，包括多孔絮凝吸附劑的制備和雜質(zhì)硅的去除步驟，其中多孔絮凝吸附劑的制備方法為:
[0010]a、原料準(zhǔn)備:按照重量百分比，將鋁系絮凝劑5?25%、膨潤(rùn)土 20?50%、添加劑25?75%，混合；其中，所述膨潤(rùn)土的粒徑< 10 μπι ;
[0011]b、造粒:按照重量比，將a步驟得到的混合料:粘結(jié)劑=20?40:80?60，混合，用雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，得到成粒絮凝吸附劑；
[0012]c、孔的形成:將b步驟得到的成粒絮凝吸附劑，在去離子水中浸泡72?144h，真空下干燥，得到多孔絮凝吸附劑；
[0013]雜質(zhì)硅的去除方法為:
[0014]將c步驟制備得到的多孔絮凝吸附劑按照固液比1:40?60，加入富釩液，低速攪拌，靜置，取出絮凝吸附劑，即得。
[0015]上述所述鋁系絮凝劑為常規(guī)含無(wú)機(jī)鋁絮凝劑，例如氫氧化鋁、硫酸鋁鉀、硫酸鋁、聚磷氯化鋁、聚合氯化鋁鐵等無(wú)機(jī)含鋁絮凝劑。
[0016]上述膨潤(rùn)土需要凈化和前期處理，具體為將膨潤(rùn)土原礦水洗提純、烘干、粉碎，用篩子過(guò)篩，選用顆粒粒徑< 1um的粉體材料。
[0017]上述所述添加劑為可溶性鈉鹽和鉀鹽中的至少一種，例如氯化鈉、硫酸鈉、碳酸鈉、氯化鉀、硫酸鉀、碳酸鉀中的至少一種，本發(fā)明中添加劑可以在后期水浸中被浸出，使絮凝劑形成多孔結(jié)構(gòu)的起骨架作用的添加劑均可，本發(fā)明為了節(jié)約成本，優(yōu)選氯化鈉。
[0018]進(jìn)一步，為了得到更優(yōu)選的技術(shù)方案，上述所述酸性富釩溶液中硅的去除方法，a步驟中原料按照重量百分比優(yōu)選為:鋁系絮凝劑5?15%、膨潤(rùn)土 20?40%、氯化鈉55?65%。
[0019]上述所述酸性富釩溶液中硅的去除方法，b步驟中粘結(jié)劑為聚丙烯PP、聚乙烯PE中的至少一種。
[0020]進(jìn)一步，為了得到更優(yōu)選的技術(shù)方案，上述所述酸性富釩溶液中硅的去除方法，其中，c步驟中優(yōu)選為在去離子水中將成粒后的絮凝吸附劑顆粒完全浸泡80?100h，每隔24h更換一次水，確保顆粒中的氯化鈉等添加劑全部溶于水中，形成最多的絮凝吸附孔。
[0021]上述所述酸性富釩溶液中硅的去除方法，c步驟中真空干燥為在80?120°C真空環(huán)境下干燥8?24h，所述真空環(huán)境可以為在真空干燥箱里烘干。
[0022]上述所述酸性富釩溶液中硅的去除，其中，所述d步驟中加入富釩液后低速攪拌I?2h，靜置5?10h，低速攪拌速率為120?300r/min，本發(fā)明低速攪拌是為了保證除硅劑與溶液反應(yīng)比較充分，還可以防止被吸附后的雜質(zhì)在高速下其絮凝后絮凝結(jié)構(gòu)被破壞。取出吸附了硅的絮凝吸附劑，即實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明將酸性富釩液中雜質(zhì)硅的去除的目的。
[0023]本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種高純氧化釩的制備方法。
[0024]本發(fā)明氧化釩的制備方法，包括以下步驟:
[0025]①、按照上述所述酸性富釩溶液中硅的去除方法去除富釩液中的雜質(zhì)硅；
[0026]②、將①步驟中除去硅的富釩溶液加熱，按照常規(guī)方法，加沉釩劑沉積，過(guò)濾，洗滌，干燥，煅燒，即得氧化釩。
[0027]該發(fā)明酸性富釩溶液中硅的去除和氧化釩的制備方法，具有如下有益效果:
[0028]1.本發(fā)明使用的除硅方法與目前制備高純氧化釩產(chǎn)品所常用的絮凝沉淀法相比較，不用調(diào)節(jié)溶液的PH值，可直接在酸性條件下進(jìn)行。同時(shí)，可以將絮凝作用強(qiáng)的鋁系絮凝劑固定在絮凝吸附劑顆粒中，不引入絮凝劑所具有的雜質(zhì)。膨潤(rùn)土對(duì)環(huán)境友好，加入到液體中后不會(huì)有有害殘留。
[0029]2.本發(fā)明制備的產(chǎn)品能較好的去除雜質(zhì)元素硅，鋁絮凝劑能將在酸性環(huán)境中硅元素自聚成的細(xì)小凝膠離子橋聯(lián)成大體積的絮凝物，在加上膨潤(rùn)土的強(qiáng)吸附作用，溶液中的硅基本能達(dá)到小于0.03g/Lo同時(shí)，也解決了原有絮凝除硅中固液分離較難的問(wèn)題。
[0030]3.本發(fā)明中制備吸附劑部分，使用的材料價(jià)格低廉、生產(chǎn)的方法簡(jiǎn)單、吸附效果好，可連續(xù)化、工業(yè)化生產(chǎn)。
[0031]4.本發(fā)明中的吸附劑可以反復(fù)使用，在吸附劑吸附到一定程度后，可以將其放入堿液中，待到吸附劑上面吸附的硅雜質(zhì)溶解后，于水中清洗并烘干后即可再次使用。
【具體實(shí)施方式】
[0032]本發(fā)明酸性富釩溶液中硅的去除方法，包括多孔絮凝吸附劑的制備和雜質(zhì)硅的去除步驟，其中多孔絮凝吸附劑的制備方法為:
[0033]a、原料準(zhǔn)備:按照重量百分比，將鋁系絮凝劑5?25%、膨潤(rùn)土 20?50%、添加劑25?75%，混合；其中，所述膨潤(rùn)土的粒徑< 10 μπι ;
[0034]b、造粒:按照重量比，將a步驟得到的混合料:粘結(jié)劑=20?40:80?60，混合，用雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，得到成粒絮凝吸附劑；
[0035]c、孔的形成:將b步驟得到的成粒絮凝吸附劑，在去離子水中浸泡72?144h，真空下干燥，得到多孔絮凝吸附劑；
[0036]雜質(zhì)硅的去除方法為:
[0037]將c步驟制備得到的多孔絮凝吸附劑按照固液比1:40?60，加入富釩液，低速攪拌，靜置，取出絮凝吸附劑，即得。
[0038]上述所述鋁系絮凝劑為常規(guī)含無(wú)機(jī)鋁絮凝劑，例如氫氧化鋁、硫酸鋁鉀、硫酸鋁、聚磷氯化鋁、聚合氯化鋁鐵等無(wú)機(jī)含鋁絮凝劑。
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