[發明專利]一種由含釩溶液中電滲析脫鈉或鉀的方法

無效

• 申請號: 201510057705.1
• 申請日: 2015-02-04
• 公開（公告）號: CN104694748A
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發明（設計）人: 王素杰;常福增;陳東輝
• 申請（專利權）人: 河北鋼鐵股份有限公司承德分公司
• 主分類號: C22B3/20
• 分類號: C22B3/20;C22B34/22
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 趙紅強

技術領域

本發明屬于化工技術領域，具體涉及一種由含釩溶液中電滲析脫鈉或鉀的方法。

背景技術

含釩礦物經濕法浸出后所得釩酸鈉或釩酸鉀溶液，最早采用水解沉釩法，即：首先經一步除雜，除去其中大部分P、Si雜質，然后向凈化后的含釩溶液中加入硫酸，調節pH值到1.7-1.9左右，在加熱煮沸并攪拌的條件下沉淀出紅棕色的多釩酸鈉（xNa₂O·yV₂O₅·nH₂O），稱為“紅餅”，這種方法操作簡單，生產周期短，缺點是V₂O₅品位低，僅為85%左右，且耗酸量大，廢酸液多，目前已被銨鹽沉淀法淘汰。銨鹽沉淀法是在凈化后的堿性溶液中(釩濃度為15-30g/L），攪拌下加入硫酸中和，當釩酸鈉溶液pH值為4-5時，加入銨鹽，再用硫酸調節pH值至2-2.5，在加熱、攪拌條件下可結晶出橘黃色多釩酸銨沉淀，沉淀后母液釩濃度0.15g/L，其特點是操作簡單，沉釩快，產品純度高。觀察兩種工藝的改進特點，我們發現，現行工藝仍為酸調節pH值至2左右，從而生成大量Na₂SO₄，并沒有從根本上改變水解沉釩和銨鹽沉釩酸耗量大、廢酸多的缺點，且生成的大量的Na₂SO₄晶體無法返回工藝流程循環使用（鈉化焙燒添加芒硝將會造成SO₂污染），造成大量的酸性氨氮廢水，此廢水無法直接向環境中排放，且廢水處理能耗大、成本高。

近年來，人們已經意識到環境保護的重要性，如何能夠利用污染小的方法沉釩，如何最大限度的節省能源節省原材料，或者原材料循選利用，是急于解決的問題之一，因此尋求脫出鈉/鉀的方法成為釩酸鈉或釩酸鉀沉釩的技術關鍵。

電滲析技術具有濃縮與脫除離子、能耗低、污染小、水利用率高、設備緊湊耐用、占地面積少等優點，特別適用于溶液中離子的濃縮、排除及富集等。電滲析是利用溶液中離子在外電場的作用下定向穿過離子交換膜，使一部分溶液增濃、另一部分溶液減淡的物理化學過程。電滲析過程是一種無相變的節能過程，因此在處理含金屬離子的溶液方面特別具有吸引力。

發明內容

針對現有技術中酸性銨鹽沉釩耗酸量大、廢酸多、產生大量酸性氨氮廢水、鈉鹽完全無法循環使用的缺點，本發明提供了一種對環境污染小、成本低、且能極大限度的減少耗酸量、實現鈉鹽部分循環的含釩溶液脫出鈉/鉀的方法。

為解決上述技術問題，本發明的一種由含釩溶液中電滲析脫鈉或鉀的方法，包括以下步驟：

1）將含釩溶液加入到電滲析裝置中，含釩溶液作為陽極液，稀氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液作為陰極液；中間用陽離子交換膜作隔膜，采用不銹鋼陰極和鈦涂釕陽極，在2-4.5V直流電壓下進行電滲析；

2）電滲析深度通過pH值控制，當陽極室溶液pH值到達6-7時，停止電解，得到脫鈉或鉀含釩溶液。

本發明所述步驟1）中的含釩溶液為含釩礦物經鈉化焙燒、濕法浸出的溶液，或其他途徑獲得的含釩酸鈉或釩酸鉀的堿性溶液。

本發明所述的含釩溶液中硅元素濃度不高于50mg/L，磷元素濃度不高于15mg/L。

本發明所述步驟1）稀氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液濃度為0.001-1g/L。

本發明所述陰陽極室的氣體采用全封閉分別收集，陰極室放出氫氣，收集用于制備高純氫氣，陽極室放出氧氣，收集用于制備高純氧氣。

本發明在所述電滲析陽極室溶液內插入pH值計，通過在線pH值監測控制電滲析深度。

本發明的設計思路如下：

首先，獲得的含釩溶液除去雜質元素（主要為硅元素和磷元素），以防止在后續的處理過程中，影響電滲析的進行和產物的深處理。當含釩溶液中存在磷時，磷和釩形成一種復雜而穩定的絡合物H₇[P(V₂O₅)₆]，這種絡合物會污染將來的水解“紅餅”質量或者酸性銨鹽沉釩產品質量。當溶液中存在大量硅時，硅主要以SiO₃^2－形式存在，電滲析過程中將會形成硅膠，造成陽離子交換膜的堵塞，因此在電滲析前應對含釩溶液進行精制除雜。

經過精制除雜后的溶液進入電滲析裝置中，含釩溶液作為陽極液；稀氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液作為陰極液；中間用陽離子交換膜作隔膜，采用不銹鋼陰極和鈦涂釕陽極，直流電壓下進行電滲析，