[发明专利]一种钒原料深度除钴生产高纯偏钒酸铵的方法

说明书

本发明提供一种钒原料深度除钴生产高纯偏钒酸铵的方法，本发明在碱性环境中，先加入沉淀剂，再加入还原剂，最后加入冶金级含钴钒原料，调整碱度，使钒、钴充分溶解，在高温条件下，加入还原剂，将溶液中的三价钴离子还原至二价，以氢氧化钴的形式与沉淀剂共沉淀，可以将大部分钴除掉；固液分离后，加酸将溶液调至弱碱性，加入还原剂和沉淀剂进行二次除钴，冷却静置，取静置后的上清液加入EDTA‑2Na络合二价钴离子，形成稳定的螯合物，进一步深度除钴，再加入铵盐生产偏钒酸铵(AMV)，偏钒酸铵中的钴含量不超过2ppm。该方法能对含钴的钒原料进行深度除钴，并制备得到高纯偏钒酸铵产品。

技术领域

本发明涉及除钴技术，其涉及一种钒原料深度除钴生产高纯偏钒酸铵的方法。

背景技术

高纯偏钒酸铵是指杂质含量极低、纯度高的偏钒酸铵，是市场上的高端产品，主要用于催化剂、钒电池电解液的生产，对各项杂质元素的要求极高。

含钒铁矿在世界范围内广泛分布，如我国的承德、攀枝花地区，南非、俄罗斯、澳大利亚等国家都有丰富的矿藏。使用钒钛磁铁矿炼钢时产生的钢渣，是一种常见的含钒原料，它的钒含量高，供应稳定，是难得的稳定钒原料。我国钒钛磁铁矿所生产的APV、AMV或片钒原料都存在较高的铬，需要进行深度除铬。而南非地区钒钛磁铁矿所生产APV或AMV原料存在钴含量较高，不能直接在钒电池领域直接应用，需要进行深度除钴处理。

钴是最难除去的杂质之一，为了有效地将溶液中钴除掉，人们进行了大量的多方面的研究与试验，实践了许多除钴方法，具体介绍如下。

1)黄药除钴法可以将溶液中的钴脱除到很低浓度，但很难达到深度净化，且黄药发出臭味，劳动条件恶劣，黄药价格昂贵，以及沉淀出的黄药钴难于处理，故此方法应用较少。

2)砷盐除钴法，人们普遍认为砷盐净液除钴的反应机理是在锌粉存在的条件下，形成砷化钴，使沉积物中钴的电位变正，提高了锌粉置换除钴的热力学条件，使整个化学反应顺利进行。目前，国内外采用砷盐净液除钴的单位有沈阳冶炼厂、德国鲁尔电锌厂、加拿大艾克斯塔尔电锌厂、日本秋田电锌厂和澳大利亚的皮里港电锌厂等。采用此法除钴后，净化液里的钴含量为1mg/L以下。但该流程的不足之处在于净化所得铜、锡、钴渣的处理比较困难，镉、钴不能分开回收，钴随镉铜渣进入锡处理工序，重新在贫镉液中，除钴后方可返回锌系统，造成了钴的往复和损失及镉生产工艺流程的复杂性。另外，三氧化二砷给环境带来严重影响，产生剧毒的砷化氢气体，若防护不好，直接威胁着净化及镉工序的操作人员的安全。而残留在渣中的砷随铜渣进入铜系统，留下后患。因此，大多数湿法炼锌厂均采用锑盐代替砷盐作为净化除钴添加剂。

3)锑盐除钴工艺也是用于湿法炼锌，是目前国内外湿法炼锌厂家应用最多的一种净液方法。不足之处在于消耗较多的蒸汽，锌粉消耗高，净化温度要求较高，生产过程需严格控制。而且隔、钴不能分别回收，镉工序需重新除钴，净化过程中钴的复溶靠严格控制反应时间和Cu²⁺的含量来决定。工艺较复杂。

4)黑镍除钴法，黑镍制备是将氢氧化镍浆液电解氧化为NiOOH，NiOOH是一种强氧化剂，简称为黑镍，它可将溶液中的Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺氧化为高价，并在一定的酸碱度下水解沉淀。用黑镍法除钴具消耗辅料少、黑镍易制备、操作简单等优点，尤其系统中不引进其它杂质，但该方法的缺点是污染环境。

5)萃取除钴法，二膦酸对Co²⁺有很高的选择性，所以被很多研究者用于镍和钴的分离，尽管萃取在工业上的镍钴分离上取得成功，但用于深度除钴上是有难度的，而且萃取工艺一般流程比较长，需要多级萃取、多级洗涤和多级反萃，溶液操作体积比较大，大量使用有机溶剂、水、酸、碱等，废液的后续处理比较麻烦。