[发明专利]自粗四氯化钛铝粉除钒渣中制备钒酸铁的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种湿法冶金或固体废弃物处理方法，尤其涉及自粗四氯化钛铝粉除钒渣中回收钒并制备碱金属钒酸铁的方法。

背景技术

粗四氯化钛铝粉除钒渣为氯化法生产的粗四氯化钛使用铝粉除钒所产生的渣，为TiCl₄生产过程典型固体废弃物之一。在氯化法过程中，钛渣中的V₂O₅被氯化生成VOCl₃。当向粗四氯化钛中加入铝粉后，四氯化钛会与铝粉发生反应产生TiCl₃，其中铝被氧化后产生的三氯化铝可起到催化该反应的作用。TiCl₃即可与VOCl₃发生反应生成沉淀VOCl₂，从而实现钒的脱除，基本反应式如下所示：

铝粉还原TiCl₄：

TiCl₃除钒：VOCl₃(l)+TiCl₃(l)→VOCl₂(s)+TiCl₄(l)

生成的VOCl₂与其它蒸馏、精馏产生的杂质以釜底残渣的形式被分离出去，由于残渣中还含有大部分的TiCl₄，需采用蒸发浓缩方法回收处理，蒸发完TiCl₄后剩余的残渣为VOCl₂及其它固体杂质，该渣即称为粗四氯化钛铝粉除钒渣。

粗四氯化钛铝粉除钒渣中单质钒含量约为3％～6％，具有较高的回收价值。同时，粗四氯化钛铝粉除钒渣中含有大量的氯离子，在堆存过程中容易释放出氯化氢等有害气体，环境污染严重。

目前，对于粗四氯化钛铝粉除钒渣的综合利用国内外尚未见实验室研究、工业化试验或工业化应用的文献信息报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自粗四氯化钛铝粉除钒渣中制备钒酸铁的方法。本发明在回收钒制得有使用价值的钒酸铁的同时实现了粗四氯化钛铝粉除钒渣的无害化处理，其中的钛渣及氢氧化物沉淀满足一般工业固体废弃物永久堆放的要求。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自粗四氯化钛铝粉除钒渣中制备钒酸铁的方法，包括以下步骤：

(1)将粗四氯化钛铝粉除钒渣与盐酸混合，并加入氧化剂进行氧化浸出，浸出后的浆料经过滤后得到滤饼及酸性浸出液；

(2)向步骤(1)得到的酸性浸出液中加入碱性物质调节pH值至酸性进行钒酸铁沉淀反应，过滤后得到钒酸铁与沉钒母液。该方案利用固体废物制得了有价值的钒酸铁，是一种废弃资源的有效的处理方法。

作为优选技术方案，本发明所述的方法包括以下步骤：

(1)将粗四氯化钛铝粉除钒渣与盐酸混合，并加入氧化剂进行氧化浸出，浸出后的浆料经过滤后得到滤饼及酸性浸出液；

(2)向步骤(1)得到的酸性浸出液中加入碱性物质调节pH值至酸性进行钒酸铁沉淀反应，过滤后分别得到钒酸铁与沉钒母液；

(3)向步骤(2)得到的沉钒母液中加入与步骤(2)相同的碱性物质，调节pH值至5～8使金属阳离子，如铁、铝、钙、镁等形成氢氧化物沉淀，过滤后得到沉淀物及沉钒废水；得到的氢氧化物沉淀满足一般工业固体废弃物永久堆放的要求；

(4)将步骤(3)得到的沉钒废水蒸发，并析出氯盐，分离后得到氯盐与蒸发浓缩液，蒸发浓缩液在本步骤内部循环。该方案既可以制得有价值的钒酸铁，又使得排放物符合要求，减少了环境的污染。

作为优选技术方案，本发明所述方法包括以下步骤：

(1)将粗四氯化钛铝粉除钒渣与盐酸及步骤(3)得到的洗涤液混合，并加入氧化剂进行氧化浸出，浸出后的浆料经过滤后得到滤饼及酸性浸出液；

(2)向步骤(1)得到的酸性浸出液中加入碱性物质调节pH值至酸性进行钒酸铁沉淀反应，过滤后得到钒酸铁与沉钒母液；

(3)对步骤(1)得到的滤饼进行多级逆流洗涤，得到洗涤液及钛渣，其中洗涤液返回步骤(1)使用；得到的钛渣满足一般工业固体废弃物永久堆放的要求；

(4)向步骤(2)得到的沉钒母液中加入与步骤(2)相同的碱性物质，调节pH值至5～8使金属阳离子，如铁、铝、钙、镁等形成氢氧化物沉淀，过滤后得到沉淀物及沉钒废水；得到的氢氧化物沉淀满足一般工业固体废弃物永久堆放的要求；