[发明专利]一种低温结晶多钒酸铵的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种沉钒方法，尤其是一种低温结晶多钒酸铵的方法。

背景技术

工业上，以钒钛磁铁矿、钒渣、石煤、废催化剂等含钒物料为原料生产钒氧化物（包括三氧化二钒、五氧化二钒等）的工艺流程包括以下主要步骤：

（1）活化：经焙烧或酸化过程将固相原料中的钒元素转化为可溶性钒酸盐或钒酸；

（2）浸出：由酸、中或碱性水溶液将可溶性钒酸盐浸出至液相；

（3）沉钒（结晶）：净化除杂后得到钒浸出液，加入沉淀药剂，使钒酸盐转化为不溶物，脱离液相；

（4）成品：经干燥、脱氨或还原制备钒氧化物产品。

其中，沉钒工艺通常采用以下几种方式：

（1）酸性铵盐沉钒：专利公开号CN102351245A公开了一种钒酸铵的连续生产方法，该方法将钒液（钒浸出液）用蒸汽加热至50～80℃，第一次加酸调节钒液pH=4～6，在钒液中加入硫酸铵，加入的质量系数为(NH₄)₂SO₄/V=0.8～1.5，钒液继续搅拌并用蒸汽加热到80～100℃；第二次加入酸调节钒液pH值1.8～2.5钒液用蒸汽加热至沸腾，保持沸腾状态；固液料浆的上清液V≤0.1g/L 后输送至浓密池中，最终制得多钒酸铵产品。

（2）弱碱性铵盐沉钒：专利公开号CN103146930A公开了一种制备钒氧化物的方法。该方法将钒浸出液除硅后，向钒浸出液中加入草酸铵，调节NH₄⁺/TV 的摩尔比在2～3.5范围内沉淀偏钒酸铵。

（3）钙法沉钒：即向钒液内加入氯化钙、氢氧化钙等沉淀药剂，使钒液中的钒元素转化为钒酸钙沉淀析出。

上述方法中，弱碱性铵盐沉钒存在沉钒后液残钒高（V≥2g/L），偏钒酸铵含氨较高，脱氨过程能耗大等缺陷；钙法沉钒存在以产出的钒酸钙为原料制备钒氧化物流程链长，工艺较复杂，成本高的瓶颈，限制了其工业应用的前景。

酸性铵盐沉钒因具有其沉钒后液残钒低(V≤0.08g/L)，生产工艺流程链较短，生产成本较低等优势，为国内外各主要生产厂家广泛应用。然而，酸性铵盐沉钒工艺仍存在一系列不可忽视的问题：

（1）沉钒过程始终保持80～100℃之间，需消耗大量蒸汽，能耗成本较高。

（2）高温沉钒过程通常要求钒液中钒元素浓度≤30g/L（钒浓度过高引起产出的多钒酸铵为无定型态，结构疏松，易于可溶性NH₄⁺、Na⁺、K⁺、Fe³⁺、SO₄^2-、SiO₃^2-等有害杂质，难于去除，产品合格率），使得沉钒产出大量高盐、高氨氮废水。

（3）由于采用蒸汽直接加热，蒸汽在液相中凝结，稀释了液相中的钒元素浓度，必然导致沉钒废水产出量升高，增加了后续废水处理压力。

（4）工艺参数要求苛刻，二次加酸须严格控制pH=1.8～2.5之间，轻微波动就容易产生“粘料”、“坏料”现象。

（5）沉钒时间长，自开始升温至沉钒后液残钒≤0.2g/L ，工业生产通常需要反应3h以上，大大制约了生产效率的提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高效、环保的低温结晶多钒酸铵的方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：在钒液中加入引晶剂，搅拌溶解；然后加酸调节钒液的pH 值至1.0～7.0；继续搅拌使多钒酸铵晶体析出，过滤得到多钒酸铵晶体；所述引晶剂为水溶性有机胺类及其衍生物的一种或几种的混合。

本发明优选的有机胺类为伯胺、仲胺、叔胺、季铵盐或多元胺。

本发明更优选的引晶剂为甲胺、乙二胺、哌嗪、六次甲基四胺和二乙基胺的一种或几种的混合物。

本发明所述引晶剂的加入量为铵盐质量的2%～40%。

本发明所述调节钒液pH 值的酸为硫酸、硝酸、盐酸、草酸和醋酸中的一种或几种混合物。

本发明在-5～50℃搅拌使多钒酸铵晶体析出。

本发明所述多钒酸铵晶体析出至固液料浆的结晶母液V≤1g/L后进行过滤。

本发明所述钒液采用下述工艺得到：（1）含钒物料经活化、浸出后得到含钒溶液；