钒及钒生产工艺

1、钒及钒生产工艺第一章钒的性质及应用一、钒的性质：钒是一种十分重要的战略物资，在钢铁、电子、化工、宇航、原 子能、航海、建筑、体育、医疗、电源、陶瓷等在国民经济和国防中 占有十分重要的位置。常温下钒的化学性质较稳定，但在高温下能与碳、硅、氮、氧、 硫、氯、溴等大局部非金属元素生成化合物。例如：钒在空气中加热 至不同温度时可生成不同的钒氧化物。在 180C下，钒与氯作用生成 四氯化钒VCR;当温度超过800C时，钒与氮反响生成氮化钒VN； 在8001000C时，钒与碳生成碳化钒VQO钒具有较好的耐腐蚀性能，能耐淡水和海水的侵蚀，亦能耐氢氟 酸以外的非氧化性酸如盐酸、稀硫酸和碱溶液的侵蚀，但能被氧

2、化性酸浓硫酸、浓氯酸、硝酸和王水溶解。在空气中，熔融的碱、 碱金属碳酸盐可将金属钒溶解而生成相应的钒酸盐。此外，钒亦具有一定的耐液态金属和合金钠、铅、铋等的腐蚀能力。钒有多种氧化物。V2O3和V2Q之间，存在着可用通式VnQn-1 3 注：水分含量不做交货条件，但供方应按批向需方提供测定结果2交货钒渣中的金属铁含量应不大于19%3钒渣以块状交货，其块度应不大于 200mm需方对钒渣块度有 特殊要求时，由供需双方商定。检验规那么：1产品质量的检验和验收由供方技术监督部门进行。2产品应按批交货，每批的批量应不大于 60t。3产品中的金属铁含量和水分含量应在计算产品基准量时予以扣 除。4产品检验结果

3、不符合要求时，可取双样进行复检，复验结果如 果仍然不符合要求，该批产品判为不合格品。钒渣结算计算方法基准吨计价法：1钒渣价格：以基准吨钒渣价格为计价标准2基准吨钒渣：指除水分、金属铁， VO含量为10%勺钒渣。3钒渣数量：以基准吨为数量计量单位。4基准吨计算：钒渣基准吨=钒渣自然吨重量x 1-H2O%x 1 MFe%#钒渣品位% - 10%(5) 钒渣结算金额计算：钒渣结算金额=钒渣基准吨价格x钒渣基准吨数量2纯碱：纯碱又名无水碳酸钠、苏打。分子式： N&CO碳酸钠是强碱与弱酸生成的盐。 水溶液呈较强的碱性。在工业生 产的某些部门，可以代替烧碱起作用，加之产品纯度较高，因此，习 惯上称之为“纯

4、碱。纯洁的碳酸钠为白色粉末或粉末状结晶。相对 密度，熔点851 C。易溶于水，溶解度随温度升高而增大，微溶于无 水乙醇，不溶于丙酮。纯碱易吸湿和二氧化碳变成碳酸氢钠而结块。 枯燥的纯碱不侵蚀 皮肤，但在水中能水解而具有较强的碱性，有一定腐蚀性，能伤害皮 肤和丝毛织物。本工艺用纯碱为以工业盐或天然碱为原料，由氨碱法、联碱法或其他 方法制得的工业碳酸钠。执行标准：中华人民共和国国家标准?工业碳酸钠及其试验方法第一局部：工业碳酸钠?要求：(1) 外观：轻质碳酸钠为白色结晶粉末，重质碳酸钠为白色细小颗 粒。(2) 工业碳酸钠应符合表3-2要求表3-2工业碳酸钠要求指标工程I类U类优等品优等品一等品合格

5、品总碱量以干基的 Na2C0殒量分数计/%总碱量以湿基的 Na2CO3质量分数计7氯化钠以干基的 NaCI质量分数计/%铁Fe的质量分数干基计/%硫酸盐以干基的SQ2-质量分数计/%水不溶物的质量分数/%粒度,筛余物/%180 gAa为包装时含量，交货时产品中总碱量乘以交货产品的质量再除以交货清单上产品的质量之值不得低于此 数值。b为氨碱产品控制指标c为重质碳酸钠控制指标储运：碳酸钠属非危险品。但储运时应保持枯燥，切忌受潮。储存于干 燥仓间内，防止包装破损、污染、受潮。与酸类、铵盐及有毒物品隔 离储运。搬运时应穿工作服、戴口罩，以防纯碱与汗水接触后伤害皮 肤。碳酸钠本身不燃，可作防火剂灭火。3

6、 工业盐：本工艺用工业盐为工业用的日晒工业盐、精制工业盐。执行标准：中华人民共和国国家标准GB/T5462-2003?工业盐?技术要求:(1) 外观：白色晶体或微黄色、青白色，无与产品有关的明显外来 杂物。(2) 化学指标：工业盐化学指标应符合表3-3的规定：表3-3工业盐的化学指标指标日晒工业盐精制工业盐优级一级二级优级一级二级氯化钠/(%)水分/(%)水不溶物/(%)钙镁离子/(%)硫酸根离子/(%)4 硫酸:硫酸又名磺镪水，分子式：H2SQ纯硫酸是无色透明的油状液体。浓度为 98%勺硫酸相对密度为， 92%硫酸的凝固点为C, 93僦酸凝固点为C, 98%硫酸的凝固点为C。 硫酸的沸点，当

7、浓度为 備最大值C,低于该浓度或高于该浓度时， 沸点均下降。92僦酸的沸点为280C, 100僦酸的沸点为C。硫酸 可以与水以任意比例混合，并放出大量的热。在操作中只能将酸慢慢 倒入水里，切不可把水往酸里加，以防止酸液外表局部过热引起酸液 喷溅。硫酸是无机强酸，几乎能与所有的金属及其他无机酸的盐类相 作用，硫酸有极强的吸水性和氧化性，能使棉布、纸张、木材等碳水 化合物脱水碳化，接触人体能引起严重灼伤。本工艺用硫酸为由硫铁矿、硫磺、冶炼烟气制取的工业硫酸。执行标准：中华人民共和国国家标准GB/T534-2002?工业硫酸?技术要求：工业硫酸分浓硫酸和发烟硫酸二类工业硫酸应符合表3-4的规定：表

8、3-4 :工程指 标浓硫酸发烟硫酸优等品一等品合格品优等品一等品合格品硫酸H2SQ的质量分数/% 或或或游离三氧化硫SQ的质量分数/%或或或灰分的质量分数/%铁Fe的质量分数/% 水分质量分数7%钠盐的质量分数b 以Na计/%7570a水质量分数指岀厂检验结果b钠盐质量分数以干基计c结晶状产品无颗粒要求，颗粒状产品至少要到达一等品要求表3-6项目优等品一等品合格品氯化铵NHCI的质量分数以干基计/% 水分质量分数7%灼烧残渣质量分数/%铁Fe的质量分数/%重金属以Pb计的质量分数/%硫酸盐以SQ2-计的质量分数/%碳酸钠以NaCO计的质量分数氯化钠以NaCI计的质量分数三氧化二铁以FezQ计的

9、 质量分数碳酸钠以NstCO计的质量分数氯化钠以NaCI计的质量分数三氧化二铁以FezQ计的 质量分数游离碱以NaQH计的质量分数铁以Fe计的质量分数重金属以Pb计的质量分数砷以As计的质量分数甲基橙碱度以N&O计含量%不溶物含量%硫酸盐以SQ计含量%氯化物以Cl计含量%铁Fe含量%-砷As含量%-包装储运：麻袋或编织袋内衬塑料袋包装储存于通风枯燥的仓间内，不使受潮。包状必须完好，防止露置 于空气中，以免风化。与毒品隔离储运。9硫代硫酸钠：硫代硫酸钠又名大苏达、海波，分子式：NaSQ5H0硫代硫酸钠为无色透明单斜晶系晶体。无臭，味咸。比重。加热 至100C，失去5个结晶水。易溶于水，不溶于醇，

10、在酸性溶液中分 解，具有强烈的复原性。在 33C以上的枯燥空气中易风化，在潮湿 空握中有潮解性。本工艺用硫代硫酸钠为工业硫代硫酸钠。执行标准：中华人民共和国化工行业标准HG/T2328-2006?工业硫代硫酸钠?技术要求：1外观：无色或略带淡黄色透明单斜晶系晶体。2工业硫代硫酸钠应符合表3-11要求表 3-11 :项目指标优等品一等品硫代硫酸钠NstS2。 5H0质量分数/%水不溶物的质量分数/%硫化物以N&S计的质量分数/%铁Fe的质量分数/%氯化物以NaCI计的质量分数/%卩日值200g/L溶液包装储运：有麻袋、编织袋包装，内衬塑料袋。储存于枯燥、阴凉的库房中。运输中防止曝晒或雨淋。不可与

11、酸 类、氧化剂共储混运。容易器必须密圭寸，防止受潮溶化。如包装潮湿， 说明内装物已起潮解作用，必须枯燥包装分开堆放。不可储存于露天， 对受潮包装要抓紧处理。失火时可用水、砂土扑灭。10硫酸镁：七水硫酸镁又名硫苦、苦盐、泻利盐、泻盐。分子式：MgSO 7H2O七水硫酸镁为白色细小的针状或斜柱形结晶。无臭、味苦，在干 燥空气中易风化。比重。易溶于水微溶于乙醇，在C溶于自身的结晶 水中。受热分解，7080C时失去四分子结晶水，约250C时失去所 有的结晶水，成无水物。本工艺用硫酸镁为工业七水硫酸镁。执行标准：中华人民共和国化工行业标准HG/T2680-95?工业七水硫酸镁?技术要求：(1) 外观：白

12、色或无色结晶颗粒或粉末。(2) 工业七水硫酸镁应符合表3-12的要求表 3-12 :项目指标一等品合格品主含量以 MgSG 7H2O计%铁Fe含量%氯化物以CI计含量%水不溶物含量包装储运：编织袋内衬塑料袋包装。储于枯燥阴凉处。防潮、防曝晒11 盐酸：盐酸又名盐镪水、氢氯酸。分子式： HCI盐酸为氯化氢的水溶液。无色透明液体，工业盐酸为无色或浅黄 色。工业盐酸为含HCI 31%的水溶液，相对密度。盐酸腐蚀性强，浓 盐酸在空气中发烟，触及氨气会生成白色气雾，它的蒸气对动、植物 有害。能与很多金属起化学反响，与金属氧化物、碱类和大局部盐类 起化学作用。溶于水。本工艺用盐酸为用氯气和氢气合成的氯化氢

13、气体，用水吸收制得的 工业用合成盐酸。执行标准：中华人民共和国国家标准GB320-2006?工业用合成盐酸?技术要求：1外观：工业用合成盐酸为无色或浅黄色透明液体。2工业用合成盐酸应符合表3-13给出的指标要求表 3-13 :项目优等品一等品合格品总酸度以HCI计的质量分数%铁以Fe计的质量分数%灼烧残渣的质量分数%游离氯以CI计的质量分数%砷As的质量分数%硫酸盐以SO2-计的质量分数%-注：砷指标强制包装储运：大量运输时，用钢材内衬耐酸橡胶或聚氯乙烯硬板制的槽车、储罐、铁路槽车，少量的可用陶坛或塑料桶。包装要密封。盐酸属酸性腐蚀品，危规编号：81013。储存于石棉瓦或玻璃瓦 货棚，使用耐盐

14、酸地坪，不可与硫酸、硝酸混放。操作人员穿戴酸防 护服。消防用碱性物质如碳酸氢钠、碳酸钠等中和，也可用大量水扑救。12氯化钙：无水氯化钙又称枯燥氯化钙、雪种、氯化钙、水钙 分子式：CaCb 无水氯化钙为白色多孔块状或粒状，也有蜂窝状。相对密度。熔 点782C，沸点1600C以上。味微苦。空气中极易潮解。溶于水并放 出大量热，其水溶液呈微酸性，也溶于醇、丙酮、乙酸。氯化钙的饱 和水溶液在-37 C以下结冰。氯化钙有多种水合物，如六水物、二水 物等。本工艺用氯化钙为工业氯化钙执行标准：中华人民共和国化工行业标准HG/T2327-2004?工业氯化钙?技术要求：1外观：固体氯化钙为白色、灰白色或稍带黄

15、色、红色的粉状、 片状、颗粒状或块状固体；液体氯化钙为无色透明或稍微混浊的透明 液体。2工业氯化钙应符合表3-14要求表 3-14 :项目指标固体氯化钙液体氯I型U型山型W型V型化钙氯化钙CaCL的质量分数%9490777468协商总碱金属氯化物以 NaCI计质量分数%总镁以MgCI计质量分数%碱度以CaOH?计质量分数%水不溶物质量分数%粒度 Ca(VQ) 2 ； + NaCI(2) P、Si杂质阴离子同钒酸根离子形成络合杂多酸盐的反响NaPO+ 12NaVO+ 4HO- NaP(V2Q)6】+ 8NaOHNaSiOs + 12NaVO+ 3HO= NaSi(V 2Q)J + 6NaOH不溶

16、性钒酸盐的生成，使钒损失于残渣中，杂多酸的形成对水解 沉淀不利。因此，二次反响是我们不希望的。水浸钒溶液的净化是钒渣提钒的一个关键环节，其目的是为了降低溶液中的有害杂质，为下一步的沉钒工艺做准备。钒酸钠水溶液净化主要是去除溶液中的 P,前已有论述，P在钒溶液中以磷钒杂多酸形式存在，严重影响沉淀，因此，用于沉淀的钒溶液中磷含量必须低于一定的数值。(其他杂质由于水解沉淀作用大 局部可以除去，对后道工序影响很小)生产实践证明，在氯化钠化焙烧过程中，钒渣中的磷大约有30%的转化为水溶性的磷酸盐，浸出时以 NaPQ形式进入浸出液中，一般 情况下，浸出液中P含量可到达L。工艺上除磷方法有镁试剂除磷和二氯化

17、钙除磷。下面介绍二氯化钙除磷原理：二氯化钙除磷是一种简便易行的除磷方法。它是基于 Ca离子同 PQ3-离子生成难溶性的磷酸钙Ca3(PO)2沉淀的原理到达除P效果的。 反响式为：3CaCL + 2PQ3- = Cq(PQ4)2 J+ 6CI-用二氯化钙除P的最好PH范围是89。因为在PH值比较低的 溶液中，PQ3-离子水解变成磷酸氢根离子 HPQ-,PQ3- + HQ= HPQ-+QH磷酸氢根离子与二氯化钙作用时，其反响式按下的方程式进行：5HPQ- + 4CaCL= CaH(PQ) 3 J+ 2HPQ- + 8CI-反响的结果除生成了 CaH(PQ)3沉淀外，还生成了 HPQ-离子。HPQ-

18、离子与。离子生成的磷酸二氢钙 Ca(H2P4)2溶解度很大，因此除 磷效率显著下降。(25C, Ca(H2P4)2溶度积为：x 10-2; CaHP(溶度积：729x 10- ; 1820C, Ca(PO)2溶度积为：x 10-)在溶液PH值比较高的条件下，二氯化钙易水解生成氢氧化钙沉 淀，减少了溶液中游离 Ca的浓度，因此，除磷效果也不好。由于在PH410范围内，CaT离子同样能同VO-离子作用生成难 溶的钒酸钙沉淀，所以用二氯化钙除磷时，不可防止造成溶液中的一 定钒损失。但是由于 Ca(PO)2沉淀的溶度积小于 Ca(VGhCa(VQ)2 溶解度为：L,折算溶度积为：x 10-8沉淀的溶度积，因此只要二氯 化钙的参加量控制得当，参加时注意防止CaCL在溶液中的局部过浓， 钒的损失量是不大的。一般不超过 %CaCb的参加量最好通过试验，根据要求的溶液中的含P量来确定O磷酸钙是一种胶状沉淀物，沉降、过滤均比较困难，有时采用其 随残渣一同别离方法除去。钒溶液酸性铵盐沉淀钒溶液酸性铵盐沉淀是将钒酸钠溶液用硫酸调节到一定的酸度， 参加铵盐，在加热搅拌的条件下沉淀结晶出橘黄色的多钒酸铵 (APV, 沉淀后上层液(母液)含钒在L以下。其工艺特点是操作简单、沉钒 结晶速度快(2040min)、铵盐消耗少，产品纯度高。反响方程式为：6NaV(3 2HSQ+