一種石煤提釩酸浸液降酸除雜預(yù)處理的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于濕法冶金提釩領(lǐng)域，具體涉及一種石煤提釩酸浸液降酸除雜預(yù)處理的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電容去離子技術(shù)(CDI)是近年發(fā)展起來(lái)的一種新型水處理技術(shù)，特點(diǎn)具有低能耗，少污染，高效率的，被廣泛的運(yùn)用于海水淡化，工業(yè)廢水處理，工業(yè)脫鹽等領(lǐng)域，但是在選擇性除雜領(lǐng)域應(yīng)用較少，僅有少量關(guān)于工業(yè)廢水中Fe、P的選擇性去除研究。公開(kāi)號(hào)為CN104609518A的專(zhuān)利介紹了一種通過(guò)電吸附技術(shù)從工業(yè)廢水中選擇性去除Fe2+和/或Fe3+的方法，該方法使用摻氮鈉微孔碳材料作為電吸附電極材料，通過(guò)電極吸附和脫附的過(guò)程，達(dá)到Fe2VFe3+和其他離子分離的目的。公開(kāi)號(hào)為CN104724798A的專(zhuān)利介紹了一種復(fù)合材料、電極及具有該電極的裝置暨一種電化學(xué)除磷的方法，該方法利用具有選擇性除磷效果的雙層氫氧結(jié)構(gòu)負(fù)載于碳載體上，制備可選擇性吸附的電極，組成電容去離子裝置后對(duì)液體選擇性除磷。因此將電容去離子技術(shù)運(yùn)用到溶液選擇性除雜具有一定可行性，但其用于石煤提釩酸浸體系的凈化富集尚未有人研究。
[0003]石煤是我國(guó)特有的一種含釩資源，清潔高效的從石煤中提取釩一直是學(xué)者們的研究熱點(diǎn)。空白焙燒-酸浸提釩工藝是石煤提釩主要工藝之一，該工藝具有浸出率高、能耗低的優(yōu)勢(shì)，但是，酸浸液酸度高PH低，在后續(xù)釩的萃取工藝之前要加入大量的藥劑調(diào)節(jié)pH，生成的絮狀沉淀固液分離困難，且分離過(guò)程中釩損失率過(guò)大；同時(shí)硫酸浸出選擇性較差，強(qiáng)酸會(huì)導(dǎo)致大量雜質(zhì)離子進(jìn)入液體，直接影響后續(xù)釩的提取工藝，造成產(chǎn)品指標(biāo)不達(dá)標(biāo)。因此，有必要在提釩之前對(duì)石煤提釩酸浸液中的雜質(zhì)離子進(jìn)行去除，同時(shí)降低液體中H+濃度?，F(xiàn)有研究中，通常通過(guò)添加Na0H，Ca(0H)2等堿性藥劑調(diào)節(jié)pH，生成Al(OH)3、Fe(OH)2等白色絮狀沉淀，進(jìn)行固液分離;對(duì)于雜質(zhì)離子的去除，多采用化學(xué)法生成不溶性物質(zhì)，固液分離后分離。公開(kāi)號(hào)為CN104480308A的專(zhuān)利介紹了一種酸性釩浸出液中除磷的方法，該方法向浸出液中加入復(fù)合除磷劑，反應(yīng)液陳化后過(guò)濾得到除磷后釩浸出液，其中符合添加劑為Al2(304)3、]\%504、211504、3^04丄&504中的一種和[卩6(0!011(504\](1(0.5$11$2，1$111$3，10$9
S100000);對(duì)酸浸液中的Al，可用結(jié)晶法形成硫酸鋁鉀晶體，公開(kāi)號(hào)為102424914的專(zhuān)利介紹了一種從石煤提釩酸浸液中回收提取鋁的方法，該方法在石煤硫酸浸出液中加入富鉀物料除鋁，使鋁以硫酸鋁價(jià)釩形式析出，重結(jié)晶提純或轉(zhuǎn)型后，分別提取鋁和鉀，達(dá)到對(duì)酸浸液中鋁提取回收的目的。這些對(duì)石煤提釩酸浸液預(yù)處理的方法，藥劑消耗量過(guò)大，固液分離效率低，沉淀過(guò)程中易夾帶釩，造成釩損失率過(guò)大等問(wèn)題，因此本發(fā)明提出一種新的電化學(xué)吸附技術(shù)，利用CDI對(duì)石煤提釩酸浸液進(jìn)行預(yù)處理，達(dá)到降酸除雜的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在補(bǔ)充現(xiàn)有工藝缺陷，目的是提供一種能量消耗較小，藥劑用量較少，釩損失率低，且除雜效果明顯的石煤提釩酸浸液降酸除雜的技術(shù)，以期達(dá)到對(duì)石煤提釩酸浸液降低雜質(zhì)離子含量，提高pH的降酸除雜的目的。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種石煤提釩酸浸液降酸除雜預(yù)處理的方法，是用離子交換樹(shù)脂與碳材料制成復(fù)合電極板，將復(fù)合電極板置于電容去離子(CDI)組件中，接通直流電源，對(duì)石煤提釩酸浸液進(jìn)行降酸除雜預(yù)處理，處理后的復(fù)合電極板電極短接或反接，進(jìn)行脫附過(guò)程。
[0006]按上述方案，復(fù)合電極板是采用將碳材料與離子交換樹(shù)脂按比例混合，其中碳材料:離子交換樹(shù)脂質(zhì)量比為1:1-1:5，加入粘結(jié)劑，充分混合后，加入溶劑充分?jǐn)嚢?，均勻涂覆在集電極兩面并烘干，制成復(fù)合電極板。
[0007]按上述方案，所述直流電源的電壓范圍在0.5V-3.0V，控制石煤提釩酸浸液液體流速在 5mL/min-50mL/mino
[0008]按上述方案，所述的石煤提釩酸浸液中V濃度為500mg/L?3000mg/L，雜質(zhì)離子P濃度為 50mg/L ?1000mg/L，Al 濃度為 2000mg/L ?10000mg/L，初始 pH 為 0.3-1.0，降酸處理后pH為0.7-1.5。
[0009]按上述方案，碳材料包括為活性炭、碳納米管、竹炭、石墨稀和乙炔黑中的一種或幾種。
[0010]按上述方案，離子交換樹(shù)脂為ZG-A-PX氫氧型陰離子粉末樹(shù)脂(產(chǎn)于浙江杭州爭(zhēng)光樹(shù)脂有限公司)^HYSENEXTM NPW-OH氫氧型陰離子粉末樹(shù)脂(產(chǎn)于山東東營(yíng)禾成化學(xué)科技有限公司)、D201大孔徑陰離子交換樹(shù)脂、D314大孔徑陰離子交換樹(shù)脂中的一種或幾種。
[0011]按上述方案，粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯醇(PVA)、聚四氟乙烯(PTEE)中的一種或幾種。
[0012]按上述方案，溶劑為二甲基乙酰氨(DMAC)、N_甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)中的一種或幾種.
[0013]按上述方案，集電極為高純石墨片或鈦板。
[0014]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的通電電壓僅為0.5V?3.0V，電極可再生使用，故能量消耗較少;在綜合處理酸浸液的過(guò)程中，用電容吸附法代替了加入藥劑調(diào)節(jié)溶液PH、結(jié)晶除雜和固液分離等預(yù)處理步驟，提高預(yù)處理效率，減少了固液分離過(guò)程中沉淀夾雜的V損失，故藥劑用量較少，V損失率低且除雜效果明顯，其中V損失率0-5wt%，雜質(zhì)P去除率50-90wt%，A1去除率15-40wt%，主要陰離子雜質(zhì)濃度降低;短接或反接施加于電極上的電壓，吸附到電極材料上的P，A1不脫附，V離子脫附。
[0015]本發(fā)明還具有工藝靈活的特點(diǎn)，既可用于石煤提釩酸浸液降酸除雜的預(yù)處理，還可用于其他高酸多雜浸出液的處理。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0017]實(shí)施例1:
[0018]第一步、電極制備
[0019]將3g的礦物質(zhì)活性炭粉末、9g的ZG-A-PX氫氧型陰離子粉末樹(shù)脂充分混勻，加入1 %的粘結(jié)劑聚偏氟乙烯PVDF，36mL的溶劑二甲基乙酰氨DMAC，充分?jǐn)嚢?h，涂覆在集電極純石墨片的兩面，在60 °C的烘箱中烘干4h，60 °C的真空干燥箱中干燥4h后，制成1 X 3.7cm2的復(fù)合電極板。
[0020]第二步、電容法預(yù)處理
[0021]采用CDI裝置對(duì)4g/L亞硫酸鈉還原后的石煤提釩酸浸液進(jìn)行吸附。用該方法處理湖北某地一步法石煤提釩酸浸液，溶液體積300mL，初始pH為0.7，V濃度1115mg/L，雜質(zhì)P濃度300mg/L，Al濃度6799mg/L，在測(cè)試中施加電壓1.0V，液體流速25mL/min，25°C時(shí)吸附90mino
[0022]第三步、電極脫附
[0023]將復(fù)合電極板正負(fù)極短接，吸附到復(fù)合電極板上的P，A1不脫附，V離子脫附，達(dá)到V與雜質(zhì)離子分離的目的。
[0024]該方法對(duì)酸浸液處理情況:pH由0.