[發明專利]一種由釩酸鹽制備含鈣釩氧化物的方法

有效

• 申請號: 201110061487.0
• 申請日: 2011-03-15
• 公開（公告）號: CN102676817A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 杜浩;鄭詩禮;張燕;王少娜;劉彪;李蘭杰;張懿
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所;河北鋼鐵股份有限公司承德分公司
• 主分類號: C22B3/46
• 分類號: C22B3/46;C22B34/22
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 郭廣迅

技術領域

本發明涉及一種由釩酸鹽制備含鈣釩氧化物的方法。

背景技術

釩是一種稀有金屬，廣泛應用于鋼鐵、冶金、化工等領域。五氧化二釩(分子式V₂O₅)是現代工業必不可缺的原材料，以釩金屬或釩化合物廣泛地應用于鋼鐵工業、化學工業、機械、橋梁以及航空、航天等高科技領域。在釩鐵合金生產過程中，目前最廣泛的方法是用金屬鋁還原釩氧化物來制取釩鐵，但傳統制取釩氧化物的工藝都要產生大量難以處理的含氨氮廢水，并且釩氧化物中含有一定量的堿金屬(鉀、鈉)，使釩制品的生產面臨環保困境和經濟效益問題。

CN?101812588A提出了一種氫氧化鉀溶液常壓提取釩渣中釩鉻的方法，該方法是用KOH溶液在氧化性氣體存在條件下氧化釩渣，其中釩以釩酸鉀的形式存在，該工藝與傳統工藝相比，可使反應溫度大大降低，釩提取率高，并且反應過程中不產生任何有害氣體，具有良好的應用前景。

雖然由釩渣制備釩酸鹽的過程已經有比較成熟的技術，但釩酸鹽作為中間產品，如何將其轉化為最終釩氧化物是該工藝實施的關鍵之一。目前應用較為廣泛的工藝有酸性銨鹽沉釩、水解沉釩等方法。但這些方法存在的問題是產生氨氮沸水污染環境，并且大量堿損失于沉釩廢液中。

針對上述問題，發表在《鐵合金》2009年第5期的文獻《釩酸鈣冶煉中釩鐵工藝研究》中介紹了一種以釩酸鈣為原料冶煉釩鐵的方法，其方法是將釩酸鈣粉末經過熔片處理后，加入電爐中進行冶煉進行處理后得到釩鐵產品。該文獻說明了釩酸鈣可用于冶煉釩鐵，氧化鈣的存在不會產生危害，反而能降低爐渣的粘度與熔點，改善了爐渣的性能，強化了冶煉條件，但釩酸鈣中釩含量較低，約為50％，利用率不高，所以還需要進行進一步處理。

CN?101157478A提出了一種多釩酸銨的制備方法，其方法是沉淀釩酸鈣碳酸化浸出沉淀多釩酸銨。該工藝與傳統工藝相比，可將多釩酸銨中的堿含量降到0.1％以下，并且沉釩廢水中氨含量降至傳統工藝的60％～75％。但還是存在氨氮廢水的排放問題。

發表在《鋼鐵釩鈦》1992年第6期的文獻《釩渣石灰焙燒法提取V₂O₅工藝研究》介紹了一種用硫酸酸化浸出釩酸鈣沉淀五氧化二釩的方法，其方法是在60℃和pH＝2.5～2.8的條件下沉淀硫酸鈣，然后將上清液在加熱和pH＝1.65左右進行沉釩，所得沉釩率可達98％，固相含釩量在85％以上，但由于生成的硫酸鈣晶體顆粒細小，造成過濾困難，工業實施難度大。

本領域目前需開發一種低鉀鈉含量、無氨氮廢水排放、容易操作的釩氧化物制備方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種由釩酸鹽制備含鈣釩氧化物的方法。

本發明的發明人經過大量實驗，開發了一種制備方法，該方法使釩酸鹽水溶液中的釩轉變成釩酸鈣沉淀，用鹽酸進行水解得到不含鉀和鈉的釩氧化物，得到的釩氧化物僅含釩、鈣物相，可直接用于冶煉釩鐵，鉀、鈉得到有效回收，無氨氮廢水排放，操作容易。

因此，本發明提供了一種由釩酸鹽制備含鈣釩氧化物的方法，該方法包括如下步驟：

(1)向可溶性釩酸鹽水溶液中加入鈣源，反應得到釩酸鈣沉淀，過濾并洗滌；

(2)將步驟(1)得到的釩酸鈣加水調漿，在加熱條件下向漿液中加入鹽酸調節pH值為1-3，析出沉淀，過濾后得到含鈣釩氧化物。

根據本發明提供的方法，其中，所述鈣源可以選自氧化鈣、氫氧化鈣、氯化鈣和硝酸鈣中的一種或多種，出于工業應用的成本考慮，可以優選為氧化鈣和/或氫氧化鈣，最優選為氧化鈣。

根據本發明的方法，其中，所述可溶性釩酸鹽水溶液的堿濃度可以為50-200g/L，優選為70-160g/L。本文所述的堿濃度是指將釩酸鹽中的金屬陽離子換算成堿后的溶液濃度，單位是：重量/體積。例如，對于釩酸鈉而言，所述堿濃度是指將釩酸鈉中的鈉離子換算成氫氧化鈉后的重量/體積濃度。

根據本發明提供的方法，其中，所述可溶性釩酸鹽可以選自正釩酸鈉、正釩酸鉀、偏釩酸鈉、偏釩酸鉀、焦釩酸鈉和焦釩酸鉀中的一種或多種，優選為正釩酸鈉和/或正釩酸鉀，最優選為正釩酸鈉。

根據本發明的方法，優選地，所述鈣源的加入量滿足：鈣源按CaO計，可溶性釩酸鹽按V₂O₅計，重量比CaO∶V₂O₅＝0.4～0.6。

優選地，所述步驟(1)中反應的溫度可以為80℃至沸騰，反應的時間可以為1-2.5小時。