高浓度钠化钒液水解沉钒制备五氧化二钒的研究殷兆迁

高浓度钠化钒液水解沉钒制备五氧化二钒的研究殷兆迁攀钢集团研究院有限公司钒钛资源综合利用国家重点实验室2014年10月24日提纲一、前言二、试验原理三、试验条件及试验方法四、试验结果与讨论五、结论前言前言前言前言沉钒试验原理钒的水解沉淀就是往含钒酸钠的浸出液中加酸(硫酸或盐酸)，调节溶液的pH到一定值，在加热和不断搅拌下，即析出红色钒沉淀。过滤后得到的滤饼一般称为红饼。钒的水解沉淀过程受溶液的性质、浓度、酸度、温度、杂质等因素的影响。钒在溶液中的存在状态也受溶液浓度和酸度等的影响。钒酸根离子VO3-水解依下列方式进行：4Na3(VO3)3＋2H2SO4＝6NaH(V2O6)＋3Na2SO4；12NaH(V2O6)＋H2SO4＝6H2O＋Na2SO4＋2Na5(HV12O33)；Na5(HV12O33)＋H+→NaH4(HV12O33)；(NaH4(HV12O33)＋H+→H5(HV12O33)。水解产物是NaH4(HV12O33)和H5(HV12O33)的混合物。

试验原理图2-1钒在不同pH值和含钒溶液中钒的聚合状态（25℃）钒浓度小于10-4mol•L-1，在各种pH条件下它均以单核存在。从碱性和弱碱性钒溶液中结晶析出的是正钒酸盐和焦钒酸盐；溶液接近中性时，从溶液中结晶析出的是四聚体或三聚体的偏钒酸盐；弱酸性和酸性溶液中结晶析出的是多聚钒酸盐。试验条件及试验方法实验室的设备：焙烧用箱式电炉：SRT-4-13及Φ-CHOY；烘箱：电热鼓风箱101-3型；pH计：HANNAHI9025C型酸度计；搅拌器：DJ1C增力磁力搅拌器；真空泵：SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵；水浴锅：HH-S数显恒温水浴锅等。TVNa2OSiCrFeCaP58.1591.383.270.0100.0620.012表1-1工业生产的高浓度钠化钒液化学成分试验条件及试验方法试验结果与讨论-实验室研究编号Si/g.L-1除硅率/%钒收率/%攀宏浸出液1.38氯化钙除硅1.2841.5<96%除硅剂A除硅0.0199.5>99%表4-1不同除硅剂除硅效果对比表

TV/%SiO2/%CaO/%Al氧化物/%氯化钙除硅残渣62540

硫酸铝除硅残渣0.941

23.45表4-2不同除硅剂除硅残渣化学成分对比表除硅试验研究试验条件：水温95℃，搅拌60min，pH=10.0，含SiO20.3g.L-1钒液。硫酸铝的除硅效果明显好于氯化钙的除硅效果；从表4-2中除硅残渣的TV含量的高低，硫酸铝造成的钒损远远小于氯化钙造成的钒损。除硅条件试验高浓度钠化钒液除硅研究得到了最佳工艺参数：除硅剂A与钒液中硅化学反应摩尔比为1、温度为95℃、pH值10.0、反应时间为60min。水解沉钒工艺研究对水解沉钒而言，影响红饼质量的条件主要有钒浓度、温度、pH三个因素。钠化钒液中钒浓度越高，钒液中铬的含量也越高。从图2-5、2-6可知，随着钒浓度的增加，钒收率逐渐增加，在钒浓度为58g/L时，钒收率已经可以达到90%，但产品中杂质铬的含量已经达到0.28%，因此最佳钒浓度为50g/L。钒铝合金用五氧化二钒实验室研究酸度过高，沉淀出的红饼会溶解，不仅降低钒收率，而且在水解的过程中会形成五氧化二钒胶体，导致溶液的粘度增加，从而使得固液分离非常困难。试验条件为：钒浓度为58g/L，温度为90℃，转速为300r/min。从图2-7、2-8可知，随着pH值的增加，钒收率逐渐增加，当pH值为2.5时，钒收率已经达到99.1%，此时产品中铬含量为0.06%，因此最佳pH为2.5。温度不仅对钒水解沉淀的速度有影响，而且对红饼中铬的含量也有很大影响。温度每增加10℃，钒的水解沉淀速度可提高数倍。图2-9和2-10可知，随着温度的增加，钒收率逐渐增加，在温度为97℃时，钒收率达到了99.2%,但是产品中铬含量较高，达到了0.09%。综合钒收率与铬杂质以上因素，较佳的温度选择为90℃。试验条件为：钒浓度为58g/L,pH值为2.5，转速为300r/min。红饼除钠技术将得到的红饼加入到除钠剂中，得到无钠纯度较高的五氧化二钒，具体成分见表2-3。从表2-3

可知，经除钠后的五氧化二钒纯度达到了99.5%，Na、Fe、Al、Si、K、Mn均为0.01%，Cr的含量为0.06%，五氧化二钒的质量达到了化工应用的要求。结论1、通过高浓度钠化钒液水解制备五氧化二钒的工艺是可行的，制备出的五氧化二钒的纯度达到了99.5%，达到了化工应用的要求。2、通过高浓度钠化钒液除硅研究得到了最佳工艺参数：除硅剂