[发明专利]一种六聚钒酸铵热析结晶工艺

说明书

本发明涉及一种六聚钒酸铵热析结晶工艺，属于湿法冶金技术领域。本发明解决了传统工艺生产的六聚钒酸铵爆炸式结晶、晶核生长不完全，堆密度低、粒度分布不均匀、粒径较细等问题。其包括如下步骤：常温调酸→低温快速成核→中温慢速生长并聚合→中温保温分离。该工艺通过铵盐液体加料和不同阶段反应温度调节的方式更容易控制六聚钒酸铵的过饱和度稳定在介稳区，从而实现晶体生长速度大于晶核生成速度，获得高密度大粒径六聚钒酸铵。

技术领域

本发明涉及湿法冶金技术领域，特别涉及一种六聚钒酸铵热析结晶工艺。

背景技术

六聚钒酸铵，(NH₄)₂V₆O₁₆，是钒产业的一种中间产品，其产品的质量直接影响氧化钒、钒合金产品的质量，尤其是高密度大粒径六聚钒酸铵，其对钒合金的冶炼、产品质量控制、减少扬尘损失具有十分重要的意义。

传统工艺中，以酸浸钒溶液为原料，以固体硫酸铵为沉淀剂，采用酸性铵盐沉钒工艺生产的六聚钒酸铵爆炸式结晶、晶核生长不完全，堆密度低、粒度分布不均匀、粒径较细，其堆密度平均为0.6g/cm³，且非常不稳定，标准差达到0.11g/cm³，低于平均值的占比高达51.57％，平均粒径小于60μm。

经过大量数据分析，传统工艺中六聚钒酸铵爆炸式结晶、晶核生长不完全导致了其堆密度低、粒度分布不均匀。从反应原理上来说，传统工艺使用的沉淀剂为固体铵盐，必须首先在预热过钒溶液中进行溶解，其溶解不是很完全，反应主要由扩散控制，结晶环境非常复杂，高温、低酸度。

发明内容

有鉴于此，本发明为了解决传统工艺生产的六聚钒酸铵爆炸式结晶、晶核生长不完全，堆密度低、粒度分布不均匀、粒径较细等问题，提供了一种新六聚钒酸铵热析结晶工艺，通过铵盐液体加料和反应温度调节的方式更容易控制六聚钒酸铵的过饱和度稳定在介稳区，从而实现晶体生长速度大于晶核生成速度，获得高密度大粒径六聚钒酸铵。

本发明采取的技术方案如下：

本发明提供了一种六聚钒酸铵热析结晶工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1、常温调酸：在pH为2.5～4.0酸性钒溶液中加入酸液调节溶液的pH为1.5～2.0；

S2、成核反应：将S1调酸后的溶液加热到85～92℃，匀速加入铵盐溶液，持续5～10min，同时持续加入酸液维持溶液pH为1.5～2.0，加入的NH₄⁺与溶液中的钒的质量比为0.057:1～0.136:1；

S3、晶体生长并聚合：将S2处理后的溶液升温到92～95℃，保持S2中的速率加入同浓度的铵盐溶液，控制步骤S2和S3加入的总NH₄⁺与溶液中的钒的质量比为0.27:1～0.38:1，同时持续加入浓硫酸维持溶液pH为1.5～2.0，反应50min～80min；

S4、保温洗涤：反应结束后的沉钒产物采用92～95℃热水保温洗涤，干燥后进行研磨、筛分，得到六聚钒酸铵晶体。

在本发明的一个实施方式中，S2和S3中维持每分钟加入的NH₄⁺与溶液中的钒的质量比为0.011:1～0.014:1。

在本发明的一个实施方式中，S1中所述的酸性钒溶液的钒浓度为20～30g/L。

在本发明的一个实施方式中，S1和S2所述的酸液为浓硫酸或稀硫酸的一种；优选的，S1和S2所述的酸液为浓硫酸。

在本发明的一个实施方式中，S2中所述的铵盐为硫酸铵。

在本发明的一个实施方式中，S2中加入铵盐时还进行搅拌。