[发明专利]一种沉钒废水中各元素高值化的处理方法

说明书

本发明公开了沉钒废水中各元素高值化的处理方法，包括：调节沉钒废水pH值，搅拌加热，固液分离，固体为混合钙渣，液体为不含铵根、硅、钒的溶液；向溶液中加入脱钙剂，搅拌，固液分离，固体为碳酸钙，液体为不含钙的溶液；溶液中六价铬转化为三价铬；溶液中三价铬转化为氢氧化铬，固液分离，用氢氧化铬制备三氧化二铬；将溶液蒸发浓缩，溶液中硫酸钠晶体析出，固液分离，固体经烘干为高纯元明粉；酸浸固体混合钙渣，固体中的钒进入溶液中形成纯净含钒溶液，固体中的硅、钙形成硅酸和硫酸钙析出，固液分离，从纯净含钒溶液中提取钒。本发明提升了铬的回收率，除去钒、铬杂质的高纯硫酸钠溶液蒸发制备高纯元明粉，实现沉钒废水中元素的高值化利用。

技术领域

本发明属于化工技术领域，更具体地说，本发明涉及一种沉钒废水中各元素高值化的处理方法。

背景技术

五氧化二钒的生产工艺主要有钒渣钠化焙烧和钒渣钙化焙烧两种：经破碎、球磨、筛分后的钒渣，加入纯碱或钙化合物混料焙烧，经水浸或酸浸得含钒溶液，并控制合理的pH值，采用硫酸和硫酸铵酸性铵盐沉钒法制备五氧化二钒。此过程将产生大量的酸性沉钒废水，其主要组分为重金属离子钒、铬，铵根离子，氯离子，硫酸根，钠离子，以及少量硅、钙离子等。目前沉钒废水的处理方式主要分为还原、蒸铵、分盐三个阶段，但尚存在处理成本高、各元素回收率低等问题。中国专利CN107815549A采用还原剂将酸性废水还原后用氢氧化钙或氨水调节pH值至弱碱性，固液分离，所得滤渣经酸浸回收锰和钒。此法虽有效回收了废水中的锰和钒，但其他高价值元素未能得到有效回收，经济效益低，处理成本高。中国专利CN1406882A采用二氧化硫还原钒、铬后用氢氧化钠调至碱性，固液分离，固体为钒铬沉淀，液体经蒸铵后处理排放，蒸出气体用硫酸吸收制备硫酸铵。此法将钒与铬一并回收，但所得钒铬沉淀中钒与铬分离困难，致使钒铬回收经济效益低，且废水中其他元素如硫酸根与氯离子等未能得到有效回收。中国专利CN107089749 A采用沉钒剂硫酸铁分离钒后，用焦亚硫酸钠还原六价铬后用氢氧化钠调至碱性，固液分离，固体为氢氧化铬，液体经蒸铵脱除铵根后蒸发浓缩制备硫酸钠。此法可有效分离回收钒、铬，但过程中使用氢氧化钠调节pH值，处理成本较高。由此，上述现有处理沉钒废水的工艺还有待继续改进及探索。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种沉钒废水中各元素高值化的处理方法，包括以下步骤：

步骤一、调节沉钒废水的pH值，搅拌加热，溶液中铵根离子转化为氨气逸出，溶液中的钒、硅转化为钒酸钙与硅酸钙，固液分离，固体为钒酸钙、硅酸钙、硫酸钙与氢氧化钙的混合钙渣，液体为不含铵根、硅、钒的溶液；

步骤二、向步骤一所得溶液中加入脱钙剂，搅拌，溶液中钙转化为碳酸钙，固液分离，固体为碳酸钙，液体为不含钙的溶液；

步骤三、向步骤二所得溶液中加入还原剂，调节溶液pH值，搅拌反应，溶液中六价铬转化为三价铬；

步骤四、调节步骤三所得溶液的pH值，搅拌，溶液中三价铬转化为氢氧化铬，固液分离，固体为氢氧化铬，液体为不含六价铬的溶液，用得到的氢氧化铬制备三氧化二铬；

步骤五、将步骤四所得溶液蒸发浓缩，溶液中硫酸钠以晶体形式析出，固液分离，固体经烘干为高纯元明粉，母液返回循环蒸发；

步骤六、将步骤一所得固体混合钙渣进行酸浸，固体中的钒进入溶液中形成纯净含钒溶液，固体中的硅、钙形成硅酸和硫酸钙以固体析出，固液分离，固体为硅酸与硫酸钙的混合物，液体为纯净含钒溶液，并从纯净含钒溶液中提取钒。

优选的是，其中，所述步骤一中调节沉钒废水pH值的方法为：向沉钒废水中加入碱性物质；所述碱性物质为含有氧化钙、氢氧化钙中的至少一种，沉钒废水溶液pH值调节为10.5～13.5，调节pH值后搅拌加热至90～100℃，然后保温20～180min。