[发明专利]一种利用钒铬还原渣制备三氧化二钒和三氧化二铬的方法

说明书

本发明公开了一种利用钒铬还原渣制备三氧化二钒和三氧化二铬的方法，钒铬还原渣与水浆化后投加还原剂，调整体系的氧化还原电位，将体系中的V(IV)还原成V(III)；向还原反应体系中投加碱，进行碱浸出处理，将体系中的Cr(III)转化成Cr(OH)₄^‑，随后进行固液分离，得到含铬浸出液和三氧化二钒滤饼；三氧化二钒滤饼干燥得三氧化二钒产品；向含铬浸出液中加酸沉淀析出水合氧化铬；水合氧化铬经煅烧得煅烧料；煅烧料酸洗、烘干后得到三氧化二铬产品。本发明方法还原剂用量少，生产过程不会产生剧毒的含六价铬废水和废渣，得到的三氧化二钒中V的含量超过65.8％；三氧化二铬的纯度超过98.2％；钒铬回收率高，钒的回收率超过99.1％，铬的回收率超过96.1％。

技术领域

本发明涉及资源综合利用及材料制备技术领域，具体涉及一种利用钒铬还原渣制备三氧化二钒和三氧化二铬的方法。

背景技术

三氧化二钒是生产高钒铁和钒氮合金的重要原料。用三氧化二钒替代五氧化二钒生产高钒铁，既可以提高钒的回收率也能节省还原剂的用量；而在制备氮化钒过程中，用三氧化二钒代替五氧化二钒，不但大大节约成本还可避免易产生的黏连问题。此外，三氧化二钒还可以直接用于生产热元件等电子产品。目前制备三氧化二钒的原料主要为五氧化二钒、偏钒酸铵和多聚钒酸铵，在一定的温度和还原气氛下反应所得，反应温度一般大于500℃，能耗大，生产成本高。三氧化二铬也是重要的化工原料，广泛应用于国防、电工合金、颜料、硬质合金等方面；目前三氧化二铬通常采用重铬酸钠与硫酸铵热分解或铬酸酐热分解法制备，生产过程均需采用剧毒的六价铬化合物为原料。

钒铬还原渣是钒渣提钒沉钒母液经还原中和处理得到的一种固体废弃物，除了含有钒和铬外还含有钠、硅、铵盐等物质。钒铬还原渣中的钒85％以上以V(IV)形式存在，其余的以V(III)形式存在；铬都以Cr(OH)₃的形式存在。目前钒铬还原渣的利用研究主要有两类：(1)选择性氧化提取钒。双氧水为氧化剂采用氢氧化钠溶液将钒铬还原渣中低价钒选择性氧化为五价钒并实现钒的浸出，但部分Cr(III)也能被氧化浸出，钒铬分离效果差；钒铬还原渣氧化焙烧后碱浸提钒，该方法需要在850℃以上焙烧，设备复杂，且提钒之后得到的含铬渣中含铬物相结构复杂，铬很难再提取利用；通过添加高价钒盐在压力条件下可将钒铬还原渣中的V(III)选择性氧化为V(IV)，然后利用V(IV)和Cr(OH)₃与碱反应所需pH的不同选择性的浸出V(IV)，但由于Cr(OH)₃也可以与碱反应且V(IV)与碱反应生成的HV₂O₅^-优势区间窄所以需要严格控制浸出条件且浸出过程需要高压操作，成本高。(2)同时提取钒和铬。专利CN104357671A公开了先采用酸同时浸出钒和铬，再在碱性条件下氧化低价钒和铬，然后三聚氰胺沉钒，蒸发结晶提取铬酸钠的技术，但由于钒铬还原渣中硅的存在使得酸浸出液过滤困难，且从氧化浸出液中分离回收钒铬后还会产生大量含V(V)和Cr(VI)废水。专利CN106048240A公开了一种钒铬还原渣分离提取钒铬的方法，该方法也是先用酸同时浸出钒铬还原渣的钒和铬，然后再通过对浸出液中低价钒进行选择性氧化来分离提取钒，该方法也存在酸浸出液固液分离难的问题，且流程长过程复杂。综上所述可以看出，目前钒铬还原渣中钒铬的分离提取都是利用了V(IV)和V(III)比Cr(III)更容易被氧化的特性，或者是浸出过程选择性氧化低价钒或者是在浸出液中选择性氧化低价钒为V(V)，从而扩大钒铬性质的差异到达钒铬分离提取的目的，最终产品都是附加值低的五氧化二钒，整个过程流程复杂、成本高。

发明内容

针对上述现有对钒铬还原渣的各种处理技术以及三氧化二钒和三氧化二铬制备技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种利用钒铬还原渣制备三氧化二钒和三氧化二铬的方法，旨在利用一种固体废渣联产高附加值的三氧化二钒和三氧化二铬产品。

一种利用钒铬还原渣制备三氧化二钒和三氧化二铬的方法，包括以下步骤：

步骤(1)：选择性还原V(IV)：