[发明专利]一种常温饱和草酸溶液中阳极电解浸出钒的方法

说明书

一种常温饱和草酸溶液中阳极电解浸出钒的方法，以钒铁尖晶石型含钒精矿为初始原料加入粘结剂混合后压制成型、还原焙烧，制成阳极。以饱和草酸溶液为电解质进行电解反应；电解过程中阳极所含的铁和钒被氧化为高价离子，与草酸根发生络合反应，最终以[Fe(C₂O₄)₃]^3‑，VO²⁺或/和[VO(C₂O₄)₂]^3‑形式进入溶液，[Fe(C₂O₄)₃]^3‑和[VO(C₂O₄)₂]^3‑促进钒精矿中钒的浸出，同时阳极表面有无污染的二氧化碳气体析出，阴极有氢气析出。电解反应结束后，固液分离，获得含钒浸出液。本发明利用钒铁尖晶石的导电性制成阳极，以草酸溶液作为电解质，进行电解，草酸根离子与铁和钒元素结合形成络合物，促进钒精矿的溶解及钒被高效氧化浸出。本发明方法操作条件温和，常温常压即可进行，工艺简单，无污染，成本低。

技术领域

本发明属于电化学领域，涉及一种电解法从钒铁尖晶石型矿物中浸出钒的方法，特别是将钒铁尖晶石型含钒精矿做成可溶性阳极在草酸电解质溶液中直接电解，得到含钒浸出液。

背景技术

钒是一种重要的合金元素，广泛应用于机械、航空、电子技术、国防工业等行业，因此其生产备受关注。目前，钒的来源主要为钒钛磁铁矿及含钒石煤。钒钛磁铁矿经高炉冶炼后进入铁水，再通过转炉吹炼得到钒渣。钒渣中钒铁尖晶石相为主要含钒物相。石煤中钒品位低及赋存状态复杂，为了实现石煤中钒的富集及分离，中国专利CN106011456A和CN107641723A以石煤为初始原料，三氧化二铁作为添加剂，在还原气氛下，温度为1200℃焙烧，经过磁选后获得具有钒铁尖晶石型含钒精矿。综上所述，无论是钒钛磁铁矿，还是含钒石煤，都可以将钒转化为钒铁尖晶石物相。因此，从钒铁尖晶石型含钒矿物中高效绿色提钒有着极其重要的意义。

目前，从钒铁尖晶石型含钒矿物中提钒的主流工艺为钠化焙烧，其焙烧后直接通过水浸获得含钒浸出液。但是焙烧产物偏钒酸钠由于熔点低，因形成大量液相而导致物料烧结，从而降低钒的浸出率，并且在焙烧过程中会产生HCl，Cl₂等有害气体，污染环境。为了避免物料烧结及有害气体排放，冶金工作者提出了一种钒渣钙化焙烧的方法，将石灰与钒渣混合后，直接高温焙烧，焙烧后通过硫酸浸出，获得含钒浸出液。但是，焙烧温度较高，最高达到950℃左右，耗能较大，设备损耗大。

为了避免焙烧工艺产生有害气体，及高能耗高污染等缺点，冶金学者们采用酸浸或者碱浸工艺从含钒资源矿物中进行提钒，许孟春等人对提钒尾渣浸出行为进行实验研究(许孟春.提钒尾渣浸出行为的实验研究[D].东北大学,2012.)，其结果表明，提钒尾渣分别采用碱浸出工艺与草酸浸出工艺，取得相似的钒的浸出效果。在碱浸出工艺条件下，随着碱浓度和液固比的加大，钒的浸出率先升高后下降，随着温度的升高和浸出时间的延长，钒的浸出率逐渐升高。在草酸浸出工艺中，随着草酸加入量的增加和浸出时间的延长，钒的浸出率逐渐升高。但是，无论是碱浸工艺，还是草酸浸出工艺，钒的回收率太低，最高达到66％左右；两者工艺浸出温度较高，在150℃以上，因此耗能较大，需要高压设备，设备投资较高。此外，浸出液杂质元素较多，浸出残渣中还有大量未被浸出的钒及铬元素，不能随意排放，浸出尾渣处理困难。

通过电化学分解钒铁尖晶石含钒矿物，是一种清洁，高效提钒新方法。中国专利CN102134640A提出一种电催化氧化浸取转炉钒渣的方法，将转炉钒渣与MnSO₄、H₂SO₄调成矿浆进行无隔膜电催化氧化浸取。但是该方法钒的回收率低，且有添加剂添加到电解质溶液内，对后续钒的分离造成困难。