專利名稱：高振實密度多釩酸銨的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于濕法冶金領(lǐng)域，具體地講，涉及一種高振實密度多釩酸銨的制備方法。
背景技術(shù)：
目前，生產(chǎn)氧化釩產(chǎn)品的主要流程為釩渣破碎、鈉化氧化焙燒、熟料熱水浸出、 含釩浸出液的凈化除雜、含釩合格液的酸性銨鹽沉釩，酸性銨鹽的沉釩產(chǎn)物為多釩酸銨 (APV)，多釩酸銨經(jīng)煅燒后得到氧化釩產(chǎn)品。多釩酸銨的振實密度是影響氧化釩產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素之一，這是因為沉淀得到的多釩酸銨振實密度越小，多釩酸銨中越容易包裹Na+，而沉淀得到的多釩酸銨的振實密度越大，越有利于NH4+有序地置換出Na+，進(jìn)一步地可以降低氧化釩產(chǎn)品中的妝20含量。此外， 制備高振實密度多釩酸銨有利于提高釩在沉淀和洗滌過程的收率。在制備多釩酸銨的過程中，由于含釩液中含有大量的鈉離子，所以為了提高沉淀釩收率，往往加入過量的銨鹽。加入過量的銨鹽會造成溶液中溶質(zhì)的過飽和度過高，導(dǎo)致成核過快而形成細(xì)小、振實密度小的多釩酸銨，經(jīng)煅燒后得到相應(yīng)的氧化釩產(chǎn)品的密度也較小。因此，提供一種在保證沉釩率及產(chǎn)品質(zhì)量的前提下提高多釩酸銨的振實密度的方法是非常必要的。CN1594106A中公開了向含釩溶液中分多次加入硫酸和氨水可以增加多釩酸銨的密度。由于多次加入濃氨水和濃硫酸，存在著現(xiàn)場刺激性氣味大、操作勞動強(qiáng)度大和PH值難以控制等問題。CN1258642A中公開了一種連續(xù)式加入硫酸銨來制備高密度氧化釩的方法，該方法難以控制硫酸銨的加入，需另外增加自動控制設(shè)備，從而增加了投入費用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種高振實密度多釩酸銨的制備方法。根據(jù)本發(fā)明的高振實密度多釩酸銨的制備方法包括以下步驟a)在含釩液的pH 為5. 0 5. 5以及溫度為60°C 90°C的條件下加入多釩酸銨晶種和硫酸銨；b)將步驟a中得到的含釩液的PH調(diào)節(jié)至2. 2 2. 4并將其溫度升高至90°C 95°C，在快速攪拌下沉淀多釩酸銨；c)對步驟b中得到的含釩液補(bǔ)加兩次硫酸銨后，降低攪拌速度來沉淀多釩酸銨； d)進(jìn)行過濾、洗滌、干燥得到高振實密度多釩酸銨。根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以使用硫酸調(diào)節(jié)溶液的pH。根據(jù)本發(fā)明的實施例，步驟a中使用的含釩液的釩濃度可以為25g/L 35g/L。根據(jù)本發(fā)明的實施例，多釩酸銨晶種的振實密度可以為0. 5g/cm3 1. Og/cm3,多釩酸銨晶種的加入量可以為含釩液中總釩質(zhì)量的1/200 1/50。根據(jù)本發(fā)明的實施例，步驟a中加入的硫酸銨的量不超過加入的硫酸銨的總量的 1/3。根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以分別在沉淀多釩酸銨反應(yīng)開始后5分鐘 10分鐘以及 15分鐘 20分鐘補(bǔ)加硫酸銨。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，每次加入的硫酸銨的質(zhì)量可以為含釩液中總釩質(zhì)量的 0. 5 0. 7 倍。根據(jù)本發(fā)明的實施例，步驟b中的攪拌速度可以為200r/min 350r/min，步驟c 中的攪拌速度可以為50r/min 150r/min。根據(jù)本發(fā)明的高振實密度多釩酸銨的制備方法具有以下優(yōu)點1、制備的高振實密度多釩酸銨的密度為0. 9g/cm3 1. 2g/cm3,比傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的多釩酸銨的密度大2 5倍；2、使用根據(jù)本發(fā)明方法制備的多釩酸銨而制得的氧化釩產(chǎn)品中的Na2O含量為 0. 05% 0. 08%，比使用傳統(tǒng)方法制備的多釩酸銨而制得的氧化釩產(chǎn)品中的Na2O含量低 4 8倍。
具體實施例方式下面將參照示例性實施例詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的高振實密度多釩酸銨的制備方法。根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的高振實密度多釩酸銨的制備方法，首先將滿足沉釩要求的含釩液的PH調(diào)節(jié)至5. 0 5. 5，將滿足沉釩要求的含釩液加熱至60°C 90°C的范圍內(nèi)，然后加入多釩酸銨晶種和硫酸銨。在該步驟中，如果在加入硫酸銨之前不調(diào)節(jié)含釩液的pH而使含釩液的pH仍然處于堿性條件下，則加入硫酸銨會導(dǎo)致硫酸銨損失嚴(yán)重并會使操作現(xiàn)場的刺激性氣味增大。 此外，如果不將含釩液加熱而在常溫下加入多釩酸銨晶種和硫酸銨，則含釩液在后續(xù)的升溫至90°C 95°C過程(后面將進(jìn)行描述)中會因多釩酸銨吸氫導(dǎo)致pH升高0. 4 0. 6，高 PH沉淀出的多釩酸銨的振實密度小。此外，在該步驟中使用的多釩酸銨晶種的振實密度可以為0. 5g/cm3 1. Og/cm3, 多釩酸銨晶種的加入量可以為含釩液中總釩質(zhì)量的1/200 1/50。加入振實密度為0. 5g/ cm3 1. Og/cm3的多釩酸銨晶種可以提高溶質(zhì)的超溶解度或降低成核速度，促進(jìn)晶核的有序生長。在該步驟中加入的硫酸銨的質(zhì)量為含釩液中總釩質(zhì)量的0.5 0.7倍。另外，在該步驟中使用的含釩液的釩濃度為25g/L 35g/L。然后，將得到的含釩液的pH調(diào)節(jié)至2. 2 2. 4并將其溫度升高至90°C 95°C，在快速攪拌下沉淀多釩酸銨。在pH為2. 2 2. 4范圍內(nèi)沉淀的多釩酸銨溶解度小，如果在pH大于2. 4或小于 2. 2的條件下沉淀多釩酸銨，則會在沉淀過程中形成多釩酸鈉鹽沉淀，導(dǎo)致多釩酸銨煅燒產(chǎn)品氧化釩中的Na2O含量升高。此外，在溫度為90°C 95°C的溫度范圍內(nèi)沉淀多釩酸銨可以縮短沉淀時間，并且可以防止溶液的沸騰。在該步驟中，在快速攪拌下沉淀多釩酸銨，這是因為沉淀初期是成核的高峰期，如果攪拌速度過慢則會導(dǎo)致溶質(zhì)的局部濃度過高并使溶質(zhì)因微細(xì)晶核間作用力而聚集，妨礙晶核的有序生長，進(jìn)一步地使沉淀的多釩酸銨疏松、振實密度小。這里，攪拌速度可以為200r/min 350r/min。接下來，對得到的含釩液補(bǔ)加兩次硫酸銨，然后降低攪拌速度來沉淀多釩酸銨。在該步驟中，可以分別在沉淀多釩酸銨反應(yīng)開始后5分鐘 10分鐘以及15分鐘 20分鐘補(bǔ)加硫酸銨，并且每次補(bǔ)加的硫酸銨的質(zhì)量可以為含釩液中總釩質(zhì)量的0. 5 0. 7倍。在補(bǔ)加硫酸銨后降低攪拌速度可以促進(jìn)微細(xì)晶核的溶解和大顆粒多釩酸銨有序地長大，提高NH4+置換出鈉離子的力度，從而可以得到大顆粒、高振實密度的多釩酸銨，并且經(jīng)該多釩酸銨制備的氧化釩中Nii2O含量低。這里，攪拌速度可以為50r/min 150r/min。最后，對沉淀出的多釩酸銨進(jìn)行過濾、洗滌、干燥，從而得到高振實密度多釩酸銨。在上述步驟中可以使用硫酸來調(diào)節(jié)含釩液的pH，例如，可以使用98%的濃硫酸。 在上述步驟中，硫酸銨的第一次加入量不應(yīng)超過硫酸銨加入總量的1/3，如果過量加入則會由于生成物(多釩酸銨)的飽和度過大而使多釩酸銨的振實密度變小。根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的分批加入硫酸銨可以提高多釩酸銨的振實密度，此外，因晶核生長過程中鈉離子逐漸被NH4+取代，也能提高釩的沉淀率并降低經(jīng)多釩酸銨制備的氧化釩產(chǎn)品中妝20含量。實施例1向釩濃度為26g/L的含釩液中加入98%的濃硫酸將含釩液的pH調(diào)節(jié)至5. 0，在水浴鍋中將含釩液升溫至88°C，加入含釩液總釩質(zhì)量的1/100的振實密度為0. 72g/cm3的多釩酸銨晶種和總釩質(zhì)量的0. 6倍的硫酸銨；用98%的濃硫酸將含釩液的pH調(diào)節(jié)至2. 3，并將含釩液的溫度升高至94°C，在250r/min的攪拌速度下進(jìn)行沉淀；分別于沉釩反應(yīng)后10 分鐘和20分鐘時加入總釩質(zhì)量的0. 6倍的硫酸銨，再沉淀IOmin后將攪拌速度調(diào)節(jié)至50r/ min，在50r/min的攪拌速度下沉淀30min，停止加熱。經(jīng)過濾、洗滌、烘干后的多釩酸銨的振實堆密度為0. 99g/cm3，沉釩率為99. 11 %，多釩酸銨煅燒成粉后含99. 23%的V205、0. 055% 的 NEI2O。實施例2向釩濃度為30g/L的含釩液中加入98%的濃硫酸將含釩液的pH調(diào)節(jié)至5. 5，在水浴鍋中將含釩液升溫至62°C，加入含釩液總釩質(zhì)量的1/70的振實密度為0. 85g/cm3的多釩酸銨晶種和總釩質(zhì)量的0. 5倍的硫酸銨；用98%的濃硫酸將含釩液的pH調(diào)節(jié)至2. 4， 并將含釩液的溫度升高至91°C，在300r/min的攪拌速度下進(jìn)行沉淀；分別于沉釩反應(yīng)后 8分鐘和15分鐘時加入總釩質(zhì)量的0. 5倍的硫酸銨，再沉淀IOmin后將攪拌速度調(diào)節(jié)至 lOOr/min，在lOOr/min的攪拌速度下沉淀30min，停止加熱。經(jīng)過濾、洗滌、烘干后的多釩酸銨的振實堆密度為1. 03g/cm3，沉釩率為99. 09 %，多釩酸銨煅燒成粉后含99. 06%的V205、 0. 081% 的 Na2O。實施例3向釩濃度為26g/L的含釩液中加入98%的濃硫酸將含釩液的pH調(diào)節(jié)至5. 2，在水浴鍋中將含釩液升溫至75°C，加入含釩液總釩質(zhì)量的1/100的振實密度為0. 55g/cm3的多釩酸銨晶種和總釩質(zhì)量的0. 6倍的硫酸銨；用98%的濃硫酸將含釩液的pH調(diào)節(jié)至2. 2，并將含釩液的溫度升高至95°C，在250r/min的攪拌速度下進(jìn)行沉淀；分別于沉釩反應(yīng)后6分鐘和18分鐘時加入總釩質(zhì)量的0. 7倍的硫酸銨，再沉淀IOmin后將攪拌速度調(diào)節(jié)至IOOr/ min，在lOOr/min的攪拌速度下沉淀30min，停止加熱。經(jīng)過濾、洗滌、烘干后的多釩酸銨的振實堆密度為0. 98，沉釩率為99. 38%，多釩酸銨煅燒成粉后含99. 15%的V205、0. 072%的 Nei2O。通過以上各實施例的描述可以看出，根據(jù)本發(fā)明的多釩酸銨制備方法制備的多釩酸銨的振實密度高，并且用制備的多釩酸銨生產(chǎn)的氧化釩產(chǎn)品中的Na2O含量低。
權(quán)利要求
1.一種高振實密度多釩酸銨的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟a)在含釩液的pH為5.0 5. 5以及溫度為60°C 90°C的條件下加入多釩酸銨晶種和硫酸銨；b)將步驟a中得到的含釩液的pH調(diào)節(jié)至2.2 2. 4并將其溫度升高至90°C 95°C， 在快速攪拌下沉淀多釩酸銨；c)對步驟b中得到的含釩液補(bǔ)加兩次硫酸銨后，降低攪拌速度來沉淀多釩酸銨；d)進(jìn)行過濾、洗滌、干燥得到高振實密度多釩酸銨。
2.如權(quán)利要求1所述的高振實密度多釩酸銨的制備方法，其特征在于，使用硫酸調(diào)節(jié)溶液的PH。
3.如權(quán)利要求1所述的高振實密度多釩酸銨的制備方法，其特征在于，步驟a中使用的含釩液的釩濃度為25g/L 35g/L。
4.如權(quán)利要求1所述的高振實密度多釩酸銨的制備方法，其特征在于，多釩酸銨晶種的振實密度為0. 5g/cm3 l.Og/cm3，多釩酸銨晶種的加入量為含釩液中總釩質(zhì)量的 1/200 1/50。
5.如權(quán)利要求1所述的高振實密度多釩酸銨的制備方法，其特征在于，在步驟a中加入的硫酸銨的量不超過加入的硫酸銨的總量的1/3。
6.如權(quán)利要求1所述的高振實密度多釩酸銨的制備方法，其特征在于，分別在沉淀多釩酸銨反應(yīng)開始后5分鐘 10分鐘以及15分鐘 20分鐘補(bǔ)加硫酸銨。
7.如權(quán)利要求1所述的高振實密度多釩酸銨的制備方法，其特征在于，每次加入的硫酸銨的質(zhì)量為含釩液中總釩質(zhì)量的0. 5 0. 7倍。
8.如權(quán)利要求1所述的高振實密度多釩酸銨的制備方法，其特征在于，步驟b中的攪拌速度為200r/min 300r/min，步驟c中的攪拌速度為50r/min 150r/min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高振實密度的多釩酸銨的制備方法，該方法包括以下步驟a)在含釩液的pH為5.0～5.5以及溫度為60℃～90℃的條件下加入多釩酸銨晶種和硫酸銨；b)將步驟a中得到的含釩液的pH調(diào)節(jié)至2.2～2.4并將其溫度升高至90℃～95℃，在快速攪拌下沉淀多釩酸銨；c)對步驟b中得到的含釩液補(bǔ)加兩次硫酸銨后，降低攪拌速度來沉淀多釩酸銨；d)進(jìn)行過濾、洗滌、干燥得到高振實密度多釩酸銨。根據(jù)本發(fā)明的高振實密度多釩酸銨制備方法制備的多釩酸銨的振實密度高，并且用制備的多釩酸銨生產(chǎn)的氧化釩產(chǎn)品中的Na2O含量低。
文檔編號C01G31/00GK102502823SQ20111032417
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月21日
發(fā)明者付自碧, 何文藝, 尹丹鳳, 彭毅, 王小江, 申彪, 高官金 申請人:攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司