萃取法从含钒溶液中直接沉钒的研究稀有金属材料与工程讲解.docVIP

萃取法从含钒溶液中直接沉钒的研究 刘彦华1,2，杨超1，李士琦1 (1. 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083；2. 北京能泰环保产业集团，北京 100022) 摘 要: 传统钒渣、石煤提钒工艺中采用酸性铵盐沉淀法提钒，废水排放量大，能耗高且V2O5纯度达不到要求。研究利用萃取法，在反萃取的过程中实现油相、水相、沉淀的三相共存，直接分离得到钒酸铵沉淀。采用N1923＋仲辛醇＋煤油为萃取体系，碳酸钠为反萃取剂，最佳萃取时间为4min，反萃取时间10~15min，单次萃取率可达95%以上，单次反萃取率可达99%以上，得到的五氧化二钒产品质量能达到GB3283—87冶金99级标准。 关键词: 萃取；反萃取；沉钒；五氧化二钒 中图法分类号：TF841.3 文献标识码： A 文章编号：1002-185X(200?)0?-0???-0? 钒是一种重要的战略物质，具有广泛的应用，主要存在于钒钛磁铁矿、石煤、铝矾土等矿物中。一般的提钒工艺是将含钒矿物中的钒转化为水溶钒，从钒溶液中将钒设法沉淀析出。我国提钒生产的原料主要为钒渣和石煤，传统的钒渣提钒工艺为钒渣氧化钠化焙烧—水浸—净化—铵盐沉钒—钒酸铵热解[1~3]，传统的石煤提钒工艺为钠盐焙烧—水浸—酸沉淀—碱溶—铵盐沉淀—偏钒酸铵热解[4~7]，最终得到五氧化二钒产品，其中钒溶液的沉淀工艺采用的均为铵盐沉钒[1]。 铵盐沉钒中应用最广泛的是酸性铵盐沉钒，酸性铵盐沉钒[8]操作简单、沉钒结晶速度快、铵盐消耗量少、产品纯度高，但能耗高，废水排放量大，V2O5纯度无法进一步提升。为此，研究用N1923作为萃取剂，碳酸钠为反萃取剂，采用溶剂萃取法沉淀钒，在反萃取过程中实现油相、水相、沉淀物三相共存，直接分离得到钒酸铵沉淀，制出高纯度的V2O5，达到节能降耗减排的目的。 2 实验原料及过程 2.1 实验原理 实验所用的含钒溶液为承钢钒渣经过氧化钠化焙烧、浸出和净化之后得到溶液，pH值7.75~8.74。仲碳伯胺（N1923）、仲辛醇磺化煤油。Composition of vanadium stock solution Main components V Na＋ P ∑Cr SO42－ Cl－ Concentration(g/L) 16.5~17.3 12.8~16.7 0.01~0.016 0. 0.076~0.0584 2.35 9.33~10.96 2.2实验步骤 实验前预先将配制好的萃取剂硫酸溶液转型按工艺比例加入净化后的钒溶液同时滴加硫酸，保证水相原液pH值为2±0.5搅拌，进行油水分离，此时的油相为钒有机相洗涤夹带的萃余水相按工艺要求加入进行反萃取搅拌，得到的浆体料置于马弗炉中于400-500℃分解脱氨即得粉状五氧化二钒产品过程反应如下：RNH2+H2SO4→(RNH3)HSO4（转型） () (RNH3)HSO4+H2V10O284-→(RNH3)4H2V10O28+4HSO4 -（萃取） (2) (RNH3)4H2V10O28+3(NH4)2CO3→4RNH2+(NH4)6V10O28↓+3H2O+3CO2↑（钒反萃取）(3) (NH4)6V10O28→5V2O5+6NH3↑+3H2O（多钒酸铵分解） (4)2.3分析方法 钒、铁采用容量法；硅、磷采用比色法；其他元素采用原子吸收光谱法。 3结果与讨论.1 萃取剂的选择和萃取实验结果 （1）萃取体系的选择 钒溶液中主要离子为钒的含氧酸阴离子和钠离子，选择胺类萃取体系选择性的萃取钒的含氧酸阴离子，达到与钠离子分离的目的。伯胺在胺类物质中萃取效果最好，在水中溶解度小，对金属离子具有选择性，且容易反萃取。实验选择伯胺N1923作为萃取剂，配合相调节剂和稀释剂，考察不同萃取体系对萃取率和操作的影响。 萃取原液体积100ml，含钒17.3 g/L，实验温度为室温（28℃），混合时间4分钟，第1和3组的水油相比O/A为2：1，第2和4组为1：1。实验过程中补加2.2ml 1：1硫酸溶液。不同萃取体系的萃取实验结果见表2。表 NO Extracting agent composition Extraction raffinate Extraction rate Remark pH [V]/(g/L) 1 5％N1923＋10％2-octanol＋85％kerosene 1.17 1.70 90.2 Fast phase separation，， 2 10％N1923＋10％2-octanol＋80％kerosene 1.22 2.05 88.2 Fast phase separation，， 3 5％N