[发明专利]钒渣直接制备含低价钒溶液的方法

说明书

本发明属于钒的绿色回收利用领域，具体涉及了一种钒渣硫酸化焙烧直接制备含低价钒溶液的方法。本发明所要解决的技术问题是提供一种低价钒溶液的化学制备法，包括以下步骤：a、将钒渣原料，98%H₂SO₄和水在坩埚中混合后放入马弗炉内，在25～300℃下反应30~120 min，得焙烧渣；b、取步骤（1）得到的焙烧渣在25~90℃水浸30 min~120 min后过滤，所得滤液即为含低价钒的溶液。本发明方法直接从钒渣生产低价态的钒溶液，避免现有钒渣富氧焙烧提钒生产过程中高价有毒的钒()和铬()固废的产生。得到的低价钒溶液经过净化后，可用于钒电解池电解液或制备低价钒化合物，相对于现行的生产工艺将会大大降低能耗和成本，简化生产流程，提高生产效率，促进钒的绿色综合应用。

技术领域

本发明属于钒的绿色回收利用领域，具体涉及了一种钒渣硫酸化焙烧直接制备低价钒溶液的方法。

背景技术

钒渣是主要的直接提钒原料，其中钒主要以三价的钒铁尖晶石（FeV₂O₄）形式存在。目前的钒渣提钒都是富氧化焙烧，将V(Ⅲ)氧化为水溶性或酸溶性的V(Ⅴ)盐，最终得到V₂O₅产品。过程中会生成有毒的V(Ⅳ)和Cr(Ⅵ)废渣和废液，对环境造成严重的污染。而且在实际生活中，钒主要还原到低价的形式应用于合金钢的生产和钒电池领域等领域。在目前以钒渣为原料生产上述两大应用领域的钒产品过程中，钒的价态均存在着从V(Ⅲ)（FeV₂O₄）氧化为V(Ⅴ)（V₂O₅）再还原为低价（V₂O₃或V(Ⅲ)和V(Ⅳ)溶液）的过程。这一低价-高价-低价的制备过程不仅产生一系列能源和原材料的损耗，还带来了环境污染。如果能避免钒渣处理过程中可能出现的钒和铬的氧化行为，直接从钒渣生产低价态（3价或4价）的钒溶液。得到的低价钒溶液经过净化后，可用于钒电解池电解液和制备钠电池的正极材料磷酸钒钠，或经过除杂、沉淀、干燥或煅烧可以制备低价钒化合物，相对于现行钒电池电解液和低价化合物的生产工艺将会大大降低能耗和成本，简化生产流程，提高生产效率，促进钒的绿色综合应用。

目前制备低价钒溶液的方法主要是加入还原剂在焙烧或浸出阶段将五价钒溶液还原为低价钒溶液，多采用化学法进行低价钒溶液的制备，且都是采用钒的成品或半成品氧化物或化合物。专利（申请号200910171737.3）将V₂O₅和V₂O₃用硫酸溶解，同时在溶解过程中加入有机物类型的还原剂，最终得到V(Ⅲ)～V(Ⅴ)的溶液。专利（ZL200710188392.9）将V₂O₃和硫酸直接混合，然后放入管式炉内，在500 ℃的温度下焙烧，由于焙烧过程在空气气氛下进行，所以部分V(Ⅲ)会被氧化成V(Ⅳ)，从而得到V(Ⅲ)～V(Ⅳ)的电解液。专利(申请号CN201810704564.1)是一种低价钒溶液的制备方法，钒渣加入助剂A和助剂B，然后放入高温管式，最终回收80.43%的低价钒，得到含低价钒的溶液。上述方法中部分制备工艺复杂，要经历一个用钒溶液制备高价钒产品，再将其还原为低价钒溶液的一个复杂过程，且制备成本高。还有的需要在高温下焙烧，而且钒回收率不高。

为了解决在钒生产中的低价-高价-低价的过程，我们提出了一种钒渣高效经济制备含低价钒溶液的方法，进而可用于制备电解液和低价钒的化合物。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种钒渣硫酸化焙烧直接制备低价钒溶液的方法。

本发明钒渣加入硫酸后焙烧浸出制备低价钒溶液的方法，其步骤如下：

a、取定量钒渣原料加入硫酸和水后放入管式炉内，设置升温速率为10℃/min，室温下自热或升温至25℃~300℃，保持30 min～120 min，随炉降温后得焙烧渣； b、取a步骤所得焙烧渣加入水进行浸出，在25℃~ 90℃下浸出30 min～90 min，过滤所得滤液即为低价钒溶液。