自粗四氯化鈦鋁粉除釩渣中制備釩酸鐵的方法
【技術領域】
[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鐵的方法。
【背景技術】
[0002] 粗四氯化鐵鉛粉除饑渣為氯化法生產的粗四氯化鐵使用鉛粉除饑所產生的渣，為 TiCl4生產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。 當向粗四氯化鐵中加入鉛粉后，四氯化鐵會與鉛粉發(fā)生反應產生TiCls，其中鉛被氧化后產 生的H氯化鉛可起到催化該反應的作用。TiCls即可與VOCI3發(fā)生反應生成沉淀V0C12,從 而實現(xiàn)饑的脫除，基本反應式如下所示：
[000引 鉛粉還原 TiCL ; Al(s) + 3TiCl,(l) Ai(i' >3TiC1;(l)+AlCI;(g)
[0004] TiCls 除饑；VOCI3 (1) +TiCl3 (1) - VOCI2 (s) +TiCl4 (1)
[000引生成的V0C12與其它蒸觸、精觸產生的雜質W蓋底殘渣的形式被分離出去，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后剩余的殘渣為 V0C12及其它固體雜質，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饑含量約為3%~6%，具有較高的回收價值。同 時，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)境污染嚴重。
[0007] 目前，對于粗四氯化鐵鉛粉除饑渣的綜合利用國內外尚未見實驗室研究、工業(yè)化 試驗或工業(yè)化應用的文獻信息報道。

【發(fā)明內容】

[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制備饑酸鐵的方法。本發(fā) 明在回收饑制得有使用價值的饑酸鐵的同時實現(xiàn)了粗四氯化鐵鉛粉除饑渣的無害化處理， 其中的鐵渣及氨氧化物沉淀滿足一般工業(yè)固體廢棄物永久堆放的要求。
[0009] 為達上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：
[0010] 一種自粗四氯化鐵鉛粉除饑渣中制備饑酸鐵的方法，包括W下步驟：
[0011] (1)將粗四氯化鐵鉛粉除饑渣與鹽酸混合，并加入氧化劑進行氧化浸出，浸出后的 漿料經過濾后得到濾餅及酸性浸出液；
[001引 0)向步驟（1)得到的酸性浸出液中加入堿性物質調節(jié)抑值至酸性進行饑酸鐵沉 淀反應，過濾后得到饑酸鐵與沉饑母液。該方案利用固體廢物制得了有價值的饑酸鐵，是一 種廢棄資源的有效的處理方法。
[0013] 作為優(yōu)選技術方案，本發(fā)明所述的方法包括W下步驟：
[0014] (1)將粗四氯化鐵鉛粉除饑渣與鹽酸混合，并加入氧化劑進行氧化浸出，浸出后的 漿料經過濾后得到濾餅及酸性浸出液；
[001引 0)向步驟（1)得到的酸性浸出液中加入堿性物質調節(jié)抑值至酸性進行饑酸鐵沉 淀反應，過濾后分別得到饑酸鐵與沉饑母液；
[0016] (3)向步驟（2)得到的沉饑母液中加入與步驟（2)相同的堿性物質，調節(jié)抑值至 5~8使金屬陽離子，如鐵、鉛、巧、鎮(zhèn)等形成氨氧化物沉淀，過濾后得到沉淀物及沉饑廢水； 得到的氨氧化物沉淀滿足一般工業(yè)固體廢棄物永久堆放的要求；
[0017] (4)將步驟（3)得到的沉饑廢水蒸發(fā)，并析出氯鹽，分離后得到氯鹽與蒸發(fā)濃縮 液，蒸發(fā)濃縮液在本步驟內部循環(huán)。該方案既可W制得有價值的饑酸鐵，又使得排放物符合 要求，減少了環(huán)境的污染。
[0018] 作為優(yōu)選技術方案，本發(fā)明所述方法包括W下步驟：
[0019] (1)將粗四氯化鐵鉛粉除饑渣與鹽酸及步驟（3)得到的洗涂液混合，并加入氧化 劑進行氧化浸出，浸出后的漿料經過濾后得到濾餅及酸性浸出液；
[0020] 似向步驟（1)得到的酸性浸出液中加入堿性物質調節(jié)抑值至酸性進行饑酸鐵沉 淀反應，過濾后得到饑酸鐵與沉饑母液；
[0021] (3)對步驟（1)得到的濾餅進行多級逆流洗涂，得到洗涂液及鐵渣，其中洗涂液返 回步驟（1)使用；得到的鐵渣滿足一般工業(yè)固體廢棄物永久堆放的要求；
[002引 （4)向步驟似得到的沉饑母液中加入與步驟似相同的堿性物質，調節(jié)抑值至 5~8使金屬陽離子，如鐵、鉛、巧、鎮(zhèn)等形成氨氧化物沉淀，過濾后得到沉淀物及沉饑廢水； 得到的氨氧化物沉淀滿足一般工業(yè)固體廢棄物永久堆放的要求；
[0023] (5)將步驟（4)得到的沉饑廢水蒸發(fā)，并析出氯鹽，分離后得到氯鹽與蒸發(fā)濃縮 液，其中二次蒸汽冷凝水返回步驟（3)用于多級逆流洗涂過程，蒸發(fā)濃縮液在本步驟內部 循環(huán)。該方案既可W制得有價值的饑酸鐵，又使得排放物符合要求，還可W使原料可W循環(huán) 使用，提高了資源的利用率，是一種環(huán)保節(jié)能的處理方法。。
[0024] 作為優(yōu)選技術方案，本發(fā)明所述的方法，步驟（1)中所述鹽酸中HC1與粗四氯化鐵 鉛粉除饑渣的質量比為0. 3:1~1:1，例如為0. 5:1、0. 7:1、0. 9:1等，優(yōu)選0. 3:1~0. 8:1， 進一步優(yōu)選0. 4:1~0. 5:1。
[0025] 優(yōu)選地，步驟（1)中所述的氧化劑為高氯酸、次氯酸軸、莫氧或雙氧水中的1種或 2種W上的混合物；所述氧化劑的加入量為理論量的1-5倍，例如為1. 2倍、1. 5倍、2. 2倍、 2. 6倍、3倍、3. 5倍、4. 1倍、4. 6倍、4. 9倍等，優(yōu)選2倍。
[0026] 優(yōu)選地，步驟（1)中所述浸出的溫度為20~90。例如為25°C、3(TC、45°C、55°C、 66 °C、8(TC、85 °C等，優(yōu)選常溫~9(TC，進一步優(yōu)選常溫~6(TC ;所述浸出的時間為30~ ISOmin，優(yōu)選 30 ~120min，更優(yōu) 30 ~90min。
[0027] 作為優(yōu)選技術方案，本發(fā)明所述的方法，步驟（2)中所述的堿性溶液為氨氧化軸、 碳酸軸、氧化巧、氨氧化巧或氨水中的1種或2種W上的混合物。
[0028] 優(yōu)選地，步驟（2)中所述的抑值為1. 0~4. 5,例如為1. 2、1. 6、1. 9、2. 3、2. 6、2. 9、 3. 3、3. 8、4. 0、4. 4 等，優(yōu)選為 1. 5 ~2. 5。
[0029] 作為優(yōu)選技術方案，本發(fā)明所述的方法，步驟（3)中所述逆流洗涂的級數(shù)為2~4 級，優(yōu)選為3級；
[0030] 優(yōu)選地，所述洗涂的液固體積質量比為1.5:1~4:lL/kg，例如為1.7:lL/kg、 2. 2:lL/kg、2. 6:lL/kg、3. 0:lL/kg、3. 5:lL/kg 等，優(yōu)選 1. 5:1 ~3:lL/kg，更優(yōu)選 2:1 ~ 2. 5: IL/kg。
[0031 ] 作為優(yōu)選技術方案，本發(fā)明所述的方法，所述的分離為離也分離。
[0032] 本發(fā)明實現(xiàn)了有價金屬的回收及高值化，且使危險固體廢棄物得到了解毒，具有 較好的經濟效益與環(huán)境效益危險固體廢物的解毒。同時，本發(fā)明的方法流程簡單，操作條件 溫和，具有工業(yè)可操作性。
【附圖說明】
[0033] 圖1為自粗四氯化鐵鉛粉除饑渣中回收饑并制備饑酸鐵的工藝流程。
【具體實施方式】
[0034] 下面通過【具體實施方式】來進一步說明本發(fā)明的技術方案。
[0035] 實施例1
[0036] 所用粗四氯化鐵鉛粉除饑渣組成及質量分數(shù)如表1所示。
[0037] 表 1
[0038]
【主權項】
1. 一種自粗四氯化鈦鋁粉除釩渣中制備釩酸鐵的方法，包括以下步驟： (1) 將粗四氯化鈦鋁粉除釩渣與鹽酸混合，并加入氧化劑進行氧化浸出，浸出后的漿料 經過濾后得到濾餅及酸性浸出液； (2) 向步驟⑴得到的酸性浸出液中加入堿性物質調節(jié)pH值至酸性進行釩酸鐵沉淀反 應，過濾后得到釩酸鐵與沉釩母液。
2. 根據(jù)權利要求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與鹽酸混合，并加入氧化劑進行氧化浸出，浸出后的漿料 經過濾后得到濾餅及酸性浸出液； (2) 向步驟⑴得到的酸性浸出液中加入堿性物質調節(jié)pH值至酸性進行釩酸鐵沉淀反 應，過濾后分別得到釩酸鐵與沉釩母液； (3) 向步驟（2)得到的沉釩母液中加入與步驟（2)相同的堿性物質，調節(jié)pH值至5~ 8使金屬陽離子沉淀，過濾后得到沉淀物及沉釩廢水； (4) 將步驟（3)得到的沉釩廢水蒸發(fā)，并析出氯鹽，分離后得到氯鹽與蒸發(fā)濃縮液，蒸 發(fā)濃縮液在本步驟內部循環(huán)。
3. 根據(jù)權利要求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與鹽酸及步驟（3)得到的洗滌液混合，并加入氧化劑進 行氧化浸出，浸出后的漿料經過濾后得到濾餅及酸性浸出液； (2) 向步驟⑴得到的酸性浸出液中加入堿性物質調節(jié)pH值至酸性進行釩酸鐵沉淀反 應，過濾后得到釩酸鐵與沉釩母液； (3) 對步驟（1)得到的濾餅進行多級逆流洗滌，得到洗滌液及鈦渣，其中洗滌液返回步 驟⑴使用； (4) 向步驟（2)得到的沉釩母液中加入與步驟（2)相同的堿性物質，調節(jié)pH值至5~ 8使金屬陽離子沉淀，過濾后得到沉淀物及沉釩廢水； (5) 將步驟（4)得到的沉釩廢水蒸發(fā)，并析出氯鹽，分離后得到氯鹽與蒸發(fā)濃縮液，其 中二次蒸汽冷凝水返回步驟（3)用于多級逆流洗滌過程，蒸發(fā)濃縮液在本步驟內部循環(huán)。
4. 根據(jù)權利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，步驟⑴中所述鹽酸中HCl與粗 四氯化鈦鋁粉除釩渣的質量比為0. 3:1~1:1，優(yōu)選0. 3:1~0. 8:1，進一步優(yōu)選0. 4:1~ 0. 5:1 〇
5. 根據(jù)權利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，步驟（1)中所述的氧化劑為高氯 酸、次氯酸鈉、臭氧或雙氧水中的1種或2種以上的混合物；所述氧化劑的加入量為理論量 的1-5倍，優(yōu)選2倍。
6. 根據(jù)權利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，步驟（1)中所述浸出的溫度為 20~90°C，優(yōu)選常溫~90°C，進一步優(yōu)選常溫~60°C ;所述浸出的時間為30~180min，優(yōu) 選 30 ~120min，更優(yōu) 30 ~90min。
7. 根據(jù)權利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，步驟⑵中所述的堿性溶液為氫 氧化鈉、碳酸鈉、氧化鈣、氫氧化鈣或氨水中的1種或2種以上的混合物。
8. 根據(jù)權利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，步驟（2)中所述的pH值為1.0~ 4. 5,優(yōu)選為L 5~2. 5。
9. 根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟（3)中所述逆流洗滌的級數(shù)為2~4 級，優(yōu)選為3級； 優(yōu)選地，所述洗漆的液固體積質量比為1. 5:1~4: lL/kg，優(yōu)選1. 5:1~3: lL/kg，更優(yōu) 選 2:1 ~2.5:lL/kg。
10.根據(jù)權利要求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回收釩并制備釩酸鐵的方法。本方法的主要步驟為：將粗四氯化鈦鋁粉除釩渣在鹽酸中進行氧化浸出，對浸出后物料進行液固分離，分別得到鈦渣及浸出液；調節(jié)浸出液pH值使釩酸鐵沉淀析出，經分離并干燥后制備釩酸鐵產品，產品中V含量大于20%；沉淀釩酸鐵后的母液進一步調節(jié)pH值使其中的鐵、鋁、鈣、鎂等形成氫氧化物沉淀，廢水經蒸發(fā)后回收氯鹽，二次蒸汽冷凝水循環(huán)利用。本發(fā)明在回收釩制得有使用價值的釩酸鐵的同時實現(xiàn)了粗四氯化鈦鋁粉除釩渣的無害化處理，其中的鈦渣及氫氧化物沉淀滿足一般工業(yè)固體廢棄物永久堆放的要求。
【IPC分類】C01G49-00
【公開號】CN104649328
【申請?zhí)枴緾N201310589820
【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
【申請人】中國科學院過程工程研究所, 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
【申請日】2013年11月20日