[發明專利]一種釩酸鈣制備偏釩酸銨過程介質內循環的方法

在審

• 申請號: 202210891172.7
• 申請日: 2022-07-27
• 公開（公告）號: CN115057474A
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 杜浩;王少娜;劉彪;呂頁清
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C01G31/00
• 分類號: C01G31/00;C01F11/18
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 趙穎

本發明提供了一種釩酸鈣制備偏釩酸銨過程介質內循環的方法，所述方法包括如下步驟：(1)混合釩酸鈣和醋酸銨溶液進行轉溶反應，得到反應液，而后持續通入二氧化碳浸出碳化反應，固液分離后得到碳酸鈣和液相產品；(2)對步驟(1)所得液相產品進行冷卻結晶，得到偏釩酸銨晶體和結晶母液；步驟(2)所得結晶母液可回用于步驟(1)所述轉溶反應。本發明提供的釩酸鈣制備偏釩酸銨過程介質內循環的方法，鈣、釩轉化率高，可獲得純度在99％以上的偏釩酸銨產品；結晶母液可作為循環液返回至釩酸鈣轉溶反應工序繼續使用，實現了介質的內循環，無廢水產生；可在常壓、低溫下進行，易于工業化生產。

技術領域

本發明屬于釩產品制備技術領域，涉及一種偏釩酸銨的制備方法，尤其涉及一種釩酸鈣制備偏釩酸銨過程介質內循環的方法。

背景技術

釩是重要戰略金屬，被稱為“現代工業的味精”和“未來能源材料”，廣泛應用于鋼鐵、化工催化、儲能、航空航天等領域，其中約90％的釩應用于鋼鐵行業，作為冶煉鋼鐵過程中的合金添加劑，相較于普通鋼，添加釩的鋼具有更緊密的結構，更高的彈、韌性與機械強度。

氧化釩是主流釩產品，傳統工藝通過鈉化焙燒-銨鹽沉釩-釩酸銨煅燒方法制得。在傳統鈉化焙燒工藝中，焙燒熟料經水浸后得到偏釩酸鈉溶液，通常經硫酸酸化、銨鹽沉釩后實現釩的回收。沉釩后液為富含Na⁺、NH₄⁺及SO₄^2-的混合溶液，噸釩產品產生30-40噸高鹽氨氮廢水，蒸發濃縮成本約占氧化釩加工成本的15-20％，且設備腐蝕嚴重；蒸發濃縮得到的硫酸鈉/硫酸銨混合晶體提純困難，既無法作為產品銷售，又無法作為一般工業原料大規模無害化消納利用，只能深埋處理。因此，大量高鹽度氨氮廢水的處理成了釩行業亟需突破的頑疾。為了避免高鹽氨氮廢水的排放，攀鋼集團有限公司開發了鈣化焙燒工藝，中科院過程工程研究所開發了亞熔鹽法高效提釩工藝，其共同點為：以釩酸鈣作為產品轉化的中間品實現鈉的循環回用，避免高鹽氨氮廢水排放。

CN 102676817A公開了一種由釩酸鹽制備含鈣釩氧化物的方法，所述由釩酸鹽制備含鈣釩氧化物的方法包括如下步驟：(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CaV₆O₁₆·3H₂O。

CN 105800689A公開了一種五氧化二釩的制備方法，所述制備方法包括以下工藝步驟：1)鈣化沉釩：采用鈣化劑在中性或堿性條件下，對含釩溶液進行鈣化沉釩；2)轉溶除雜：采用碳酸氫銨和/或碳酸銨在加熱條件下對步驟1)得到的含釩渣相進行轉溶除雜；3)陽離子交換除雜：將步驟2)得到的一次除雜釩液穿過H：型陽離子交換系統，進行陽離子交換除雜；4)冷卻沉釩：將步驟3)得到的二次除雜釩液進行冷卻沉釩；5)脫氨煅燒：將步驟4)得到的偏釩酸銨煅燒，得到五氧化二釩。

上述專利提供的制備方法的原理均是：采用第三方介質將釩酸鈣中的釩溶出進入液相，再將釩從溶液中以紅餅或釩酸銨的形式沉淀析出，獲得相應的釩產品。但硫酸、鹽酸方法獲得的硫酸鈣、氯化鈣不能循環利用，產生廢渣/廢水。碳酸氫銨工藝路線簡單，獲得的碳酸鈣可煅燒成為氧化鈣后返回到鈣沉釩工序使用，偏釩酸銨結晶母液可返回至反應工序，綠色清潔。但釩酸鈣經碳酸氫銨或碳酸銨轉溶過程反應溫度在60-100℃，在此反應條件下碳酸銨和碳酸氫銨很容易分解產生氨氣，不僅造成銨鹽介質的大量浪費，而且惡化操作環境。

綜上所述，本領域技術人員有必要開發一種制備偏釩酸銨的方法，優化操作環境，降低或消除銨鹽介質的浪費。

發明內容

針對現有技術存在的銨鹽消耗過量且回收代價大等問題，本發明的目的在于提供一種釩酸鈣制備偏釩酸銨過程介質內循環的方法，在使釩酸鈣中釩轉化為偏釩酸銨產品的同時，鈣轉化為碳酸鈣產品，銨鹽介質可實現循環回用，清潔環保。