自粗四氯化鈦鋁粉除釩渣中制備堿金屬釩酸鹽的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種濕法冶金或固體廢棄物處理方法，尤其涉及自粗四氯化鐵鉛粉除 饑渣中回收饑并制備堿金屬饑酸鹽的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 粗四氯化鐵鉛粉除饑渣為氯化法生產(chǎn)的粗四氯化鐵使用鉛粉除饑所產(chǎn)生的渣，為 TiCl4生產(chǎn)過程典型固體廢棄物之一。在氯化法過程中，鐵渣中的V205被氯化生成VOCI3。 當(dāng)向粗四氯化鐵中加入鉛粉后，四氯化鐵會(huì)與鉛粉發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生TiCls，其中鉛被氧化后產(chǎn) 生的H氯化鉛可起到催化該反應(yīng)的作用。TiCls即可與VOCI3發(fā)生反應(yīng)生成沉淀V0C12,從 而實(shí)現(xiàn)饑的脫除，基本反應(yīng)式如下所示：
[000引鉛粉還原 TiCL ; Al(s) + 3TiCl,(l) >3TiCl;(0+Aia,(g)
[0004] TiCls 除饑；VOCI3 (1) +TiCl3 (1) - VOCI2 (s) +TiCl4 (1)
[000引生成的V0C12與其它蒸觸、精觸產(chǎn)生的雜質(zhì)W蓋底殘?jiān)男问奖环蛛x出去，由于殘 渣中還含有大部分的TiCL，需采用蒸發(fā)濃縮方法回收處理，蒸發(fā)完TiCL后剩余的殘?jiān)鼮?V0C12及其它固體雜質(zhì)，該渣即稱為粗四氯化鐵鉛粉除饑渣。
[0006] 粗四氯化鐵鉛粉除饑渣中單質(zhì)饑含量約為3%~6%，具有較高的回收價(jià)值。同 時(shí)，粗四氯化鐵鉛粉除饑渣中含有大量的氯離子，在堆存過程中容易釋放出氯化氨等有害 氣體，環(huán)境污染嚴(yán)重。
[0007] 目前，對(duì)于粗四氯化鐵鉛粉除饑渣的綜合利用國(guó)內(nèi)外尚未見實(shí)驗(yàn)室研究、工業(yè)化 試驗(yàn)或工業(yè)化應(yīng)用的文獻(xiàn)信息報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種自粗四氯化鐵鉛粉除饑渣中回收饑并制備堿金屬饑 酸鹽的方法。將粗四氯化鐵鉛粉除饑渣在堿溶液中進(jìn)行氧化浸出，其中二氯氧饑中的四價(jià) 饑被氧化為五價(jià)饑，并形成水溶性的饑酸鹽，同時(shí)渣中的鉛轉(zhuǎn)化為偏鉛酸鹽，氯離子浸出后 形成氯鹽。對(duì)浸出后物料進(jìn)行液固分離后對(duì)浸出液進(jìn)行沉淀除鉛，采用娃酸鹽為沉淀劑，可 使偏鉛酸鹽與娃酸鹽生成不溶的娃鉛酸鹽，從而實(shí)現(xiàn)脫除鉛的目的。對(duì)除鉛后的浸出液進(jìn) 行蒸發(fā)結(jié)晶析出氯鹽晶體，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了氯鹽與堿金屬饑酸鹽的分離，而后利用堿金屬饑酸 鹽溶解度隨著溫度降低而大幅下降的特點(diǎn)，對(duì)蒸發(fā)結(jié)晶母液冷卻結(jié)晶制備堿金屬饑酸鹽晶 體。
[0009] 為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0010] 一種自粗四氯化鐵鉛粉除饑渣中制備堿金屬饑酸鹽的方法，包括W下步驟：
[0011] (1)將粗四氯化鐵鉛粉除饑渣置于堿性溶液中，并加入氧化劑進(jìn)行氧化浸出，浸出 后的漿料經(jīng)過濾后分別得到濾餅及浸出液；
[0012] (2)在步驟（1)得到的浸出液中加入娃酸鹽，反應(yīng)后的漿料過濾得到娃鉛渣及除 鉛浸出液；
[0013] (3)蒸發(fā)結(jié)晶步驟（2)得到的除鉛浸出液，將晶體與母液分離得到氯鹽與蒸發(fā)結(jié) 晶母液；
[0014] (4)將步驟做得到的蒸發(fā)結(jié)晶母液進(jìn)行冷卻結(jié)晶，對(duì)冷卻結(jié)晶漿料分離得到堿 金屬饑酸鹽與冷卻結(jié)晶母液。
[0015] 作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述的方法，包括W下步驟：
[001引 （1)將粗四氯化鐵鉛粉除饑渣置于堿性溶液中，并加入氧化劑進(jìn)行氧化浸出，浸出 后的漿料經(jīng)過濾后分別得到濾餅及浸出液；
[0017] (2)對(duì)步驟（1)得到的濾餅用步驟（4)得到的蒸汽冷凝水進(jìn)行逆流洗涂，經(jīng)過濾后 分別得到洗涂液及終渣；
[0018] (3)在步驟（1)得到的浸出液中加入娃酸鹽，反應(yīng)后的漿料過濾得到娃鉛渣及除 鉛浸出液；
[001引 （4)蒸發(fā)結(jié)晶步驟似得到的洗涂液及步驟做得到的除鉛浸出液，將晶體與母液 分離得到氯鹽與蒸發(fā)結(jié)晶母液，其中產(chǎn)生的蒸汽冷凝水返回步驟（2)用于濾餅洗涂；
[0020] (5)將步驟（4)得到的蒸發(fā)結(jié)晶母液進(jìn)行冷卻結(jié)晶，對(duì)冷卻結(jié)晶漿料分離得到堿 金屬饑酸鹽與冷卻結(jié)晶母液，冷卻結(jié)晶母液返回步驟（1)作為堿性溶液進(jìn)行氧化浸出。該 方案可W使得原料得到循環(huán)使用，節(jié)約了資源，降低了生產(chǎn)成本。
[0021] 作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述的方法，步驟（1)中所述的堿性溶液為氨氧化軸 溶液、氨氧化鐘溶液、碳酸軸溶液或碳酸鐘溶液；
[0022] 優(yōu)選地，所述堿性溶液的質(zhì)量濃度為10%~50%，例如為12%、16%、20%、24%、28%、 33%、36%、39%、44%、48% 等，優(yōu)選為 15% ~40%，進(jìn)一步優(yōu)選為 15% ~25〇/〇 ;
[0023] 優(yōu)選地，所述堿性溶液與粗四氯化鐵鉛粉除饑渣的體積質(zhì)量比為1:1~10:1L/ kg,例如為 1. 5:lL/kg、2. 2:lL/kg、2. 5:lL/kg、3. 0:lL/kg、5. 0:lL/kg、7. 0:lL/kg、9. 0:1L/ kg等，優(yōu)選為2:1~8: IL/kg，進(jìn)一步優(yōu)選為2:1~6: IL/kg。
[0024] 優(yōu)選地，步驟（1)中所述的氧化劑為空氣、氧氣、莫氧、過氧化軸或雙氧水中的1種 或2種W上的混合物。
[0025] 優(yōu)選地，步驟（1)中所述浸出的溫度為20~180。例如為25°C、3(TC、45°C、 55°C、66 °C、8(TC、10(TC、11(TC、14(TC、16(TC、175°C 等，優(yōu)選常溫~15(TC，進(jìn)一步優(yōu)選常 溫~12(TC ;所述浸出的時(shí)間為0. 5~6h，例如為0.她、1. 2h、l.化、2. 2h、3. lh、4. 5h、5.化 等，優(yōu)選0. 5~化，進(jìn)一步優(yōu)選1~化。
[0026] 作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述的方法，步驟（2)中所述的逆流洗涂級(jí)數(shù)為2~6 級(jí)，例如為4級(jí)、5級(jí)，優(yōu)選為3級(jí)；
[0027] 優(yōu)選地，所述洗涂的液固體積質(zhì)量比為1. 5:1~8:lL/kg，例如為1. 7:lL/kg、 2. 2: lL/kg、2. 5: lL/kg、3. 0: lL/kg、7. 0: lL/kg、7. 5: IL/kg 等，優(yōu)選 2:1 ~5: IL/kg,更優(yōu)選 2:1 ~4: IL/kg。
[0028] 作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述的方法，所述的娃酸鹽為娃酸軸和/或娃酸鐘，例 如可W為娃酸軸或娃酸鐘，或者為娃酸軸和娃酸鐘的混合物。
[0029] 作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述的方法，所述蒸發(fā)結(jié)晶的溫度為60~12(TC，例如 為631：、691：、751：、811：、881：、951：、1001：、1081：、1151：等，優(yōu)選為801：。
[0030] 作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述的方法，所述冷卻結(jié)晶的終點(diǎn)溫度為10~40。 例如為 121：、161：、191：、221：、261：、301：、331：、371：、391：等，優(yōu)選為常溫。
[0031] 作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述的方法，所述的分離為離也分離。
[0032] 本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)多組分的分離與饑的高效利用，且實(shí)現(xiàn)了危險(xiǎn)固體廢物的解毒，具 有工業(yè)可操作性。既使廢物得到充分利用，又可制得純度在90% W上的堿金屬饑酸鹽產(chǎn)品。
【附圖說明】
[0033] 圖1為自粗四氯化鐵鉛粉除饑渣中制備堿金屬饑酸鹽的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實(shí)施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實(shí)施 例僅僅用于幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的具體限制。
[0035] 實(shí)施例1
[0036] 所用粗四氯化鐵鉛粉除饑渣組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù)如表1所示。
[0037] 表 1
[0038]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種自粗四氯化鈦鋁粉除釩渣中制備堿金屬釩酸鹽的方法，包括以下步驟： (1) 將粗四氯化鈦鋁粉除釩渣置于堿性溶液中，并加入氧化劑進(jìn)行氧化浸出，浸出后的 漿料經(jīng)過濾后分別得到濾餅及浸出液； (2) 在步驟（1)得到的浸出液中加入硅酸鹽，反應(yīng)后的漿料過濾得到硅鋁渣及除鋁浸 出液； (3) 蒸發(fā)結(jié)晶步驟（2)得到的除鋁浸出液，將晶體與母液分離得到氯鹽與蒸發(fā)結(jié)晶母 液； (4) 將步驟（3)得到的蒸發(fā)結(jié)晶母液進(jìn)行冷卻結(jié)晶，對(duì)冷卻結(jié)晶漿料分離得到堿金屬 釩酸鹽與冷卻結(jié)晶母液。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟： (1) 將粗四氯化鈦鋁粉除釩渣置于堿性溶液中，并加入氧化劑進(jìn)行氧化浸出，浸出后的 漿料經(jīng)過濾后分別得到濾餅及浸出液； (2) 對(duì)步驟（1)得到的濾餅用步驟（4)得到的蒸汽冷凝水進(jìn)行逆流洗滌，經(jīng)過濾后分別 得到洗滌液及終渣； (3) 在步驟（1)得到的浸出液中加入硅酸鹽，反應(yīng)后的漿料過濾得到硅鋁渣及除鋁浸 出液； (4) 蒸發(fā)結(jié)晶步驟（2)得到的洗滌液及步驟（3)得到的除鋁浸出液，將晶體與母液分離 得到氯鹽與蒸發(fā)結(jié)晶母液，其中產(chǎn)生的蒸汽冷凝水返回步驟（2)用于濾餅洗滌； (5) 將步驟（4)得到的蒸發(fā)結(jié)晶母液進(jìn)行冷卻結(jié)晶，對(duì)冷卻結(jié)晶漿料分離得到堿金屬 釩酸鹽與冷卻結(jié)晶母液，冷卻結(jié)晶母液返回步驟（1)作為堿性溶液進(jìn)行氧化浸出。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟（1)中所述的堿性溶液為氫氧化 鈉溶液、氫氧化鉀溶液、碳酸鈉溶液或碳酸鉀溶液； 優(yōu)選地，所述堿性溶液的質(zhì)量濃度為10%~50%，優(yōu)選為15%~40%，進(jìn)一步優(yōu)選為 15% ~25% ; 優(yōu)選地，所述堿性溶液與粗四氯化鈦鋁粉除釩渣的體積質(zhì)量比為1:1~10:lL/kg，優(yōu) 選為2:1~8: lL/kg，進(jìn)一步優(yōu)選為2:1~6: lL/kg。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟（1)中所述的氧化劑為空氣、氧 氣、臭氧、過氧化鈉或雙氧水中的1種或2種以上的混合物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟⑴中所述浸出的溫度為20~ 180°C，優(yōu)選常溫~150°C，進(jìn)一步優(yōu)選常溫~120°C ;所述浸出的時(shí)間為0. 5~6h，優(yōu)選 0. 5~4h，進(jìn)一步優(yōu)選1~3h。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟⑵中所述的逆流洗滌級(jí)數(shù)為2~6 級(jí)，優(yōu)選為3級(jí)； 優(yōu)選地，所述洗漆的液固體積質(zhì)量比為1. 5:1~8: lL/kg，優(yōu)選2:1~5: lL/kg，更優(yōu)選 2:1 ~4: lL/kg。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的硅酸鹽為硅酸鈉和/或硅酸 鉀。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述蒸發(fā)結(jié)晶的溫度為60~120°C， 優(yōu)選為80°C。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述冷卻結(jié)晶的終點(diǎn)溫度為10~ 40°C，優(yōu)選為常溫。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的分離為離心分離。
【專利摘要】本發(fā)明涉及自粗四氯化鈦鋁粉除釩渣中制備堿金屬釩酸鹽的方法。所述方法包括如下步驟：將粗四氯化鈦鋁粉除釩渣在堿性溶液中進(jìn)行氧化浸出，對(duì)浸出后物料進(jìn)行液固分離，浸出液經(jīng)沉淀除鋁及蒸發(fā)結(jié)晶分離氯鹽后得到堿金屬釩酸鹽堿性溶液，對(duì)該溶液冷卻結(jié)晶可制備釩酸鹽晶體。本發(fā)明既使廢物得到充分利用，又可制得純度在90%以上的堿金屬釩酸鹽產(chǎn)品。
【IPC分類】C01G31-00
【公開號(hào)】CN104649320
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310589810
【發(fā)明人】張洋, 羅開林, 田穎, 瞿金為, 徐紅彬, 楊金成, 張懿, 楊立, 解晶, 劉珂含, 張柳方
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所, 攀枝花攀鋼釩資源綜合利用科技有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2013年11月20日