本發明專利技術公開了一種高純五氧化二釩的生產工藝及其氨氮廢水的治理方法，具體包括以下幾個步驟：主要包括五價釩溶液水解沉釩，得到紅釩后用硫酸-硫酸銨溶液作除雜劑，然后將除雜后的紅釩煅燒得高純度的五氧化二釩。另外，沉釩后液冷卻結晶硫酸鈉后，可返回五價釩溶液生產工序循環使用；紅釩除雜后液經冷卻、結晶硫酸鈉除鈉以及中和水解除雜后，往溶液中補加硫酸和硫酸銨配成除雜劑，可返回紅釩除雜工序循環使用。本發明專利技術不僅所制得的精釩純度高，而且試劑用量少，無氨氮廢水排放，整個工藝過程水閉路循環，生產成本低。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于無機化學領域，具體涉及一種無害化高純五氧化二釩的生產工藝。
技術介紹
五氧化二釩是一種重要的釩化合物，它廣泛用于冶金、化工等行業。五氧化二釩生產的傳統方法是銨鹽沉淀法，即先將含五價釩的溶液的PH值調至8.5 9.5，然后按溶液中V2O5與銨鹽的質量比1:1.3 1.5加入銨鹽沉淀析出偏釩酸銨，或先調溶液的pH值至1.5 2.5再加入銨鹽沉淀析出多釩酸銨，將得到的偏釩酸銨或多釩酸銨經煅燒得到五氧化二釩。另外，也有人采用中和水解法先獲得紅釩，再將紅釩經銨鹽溶液洗鈉，洗鈉后的紅釩再經煅燒得五氧化二釩。因此，不管采用銨鹽沉釩工藝，還是采用先水解沉紅釩，再用銨鹽洗紅釩的工藝生產五氧化二釩都不可避免的要產生氨氮廢水。氨氮廢水直接排放危害環境，五氧化二釩生產過程氨氮廢水處理工藝復雜，費用很高。目前五氧化二釩生產工藝過程常用的氨氮廢水治理工藝為:先調PH值并加還原劑還原，使釩和鉻以三價的形式沉淀析出，過濾，將獲得的濾液蒸發濃縮，分步結晶硫酸鈉和粗銨鹽。但是在濾液蒸發濃縮的過程中，不僅會消耗大量的熱量，而且在蒸發過程，氨氮廢水對設備的腐蝕嚴重。按照傳統生產五氧化二釩的方法，氨氮廢水的處理費用占其生產成本的1/3-1/5 ;此外，由于沉釩過程夾帶的雜質在后續的工序中沒有合適的方法能加以去除，所以采用以上工藝得到的五氧化二釩雜質含量較高，五氧化二釩的品位一般只有98%左右。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種既可提高五氧化二釩產品純度，又能確保氨及銨鹽在工藝過程中得到充分利用，且無氨氮 廢水排放，整個工藝過程水閉路循環的一種無害化高純五氧化二釩的生產工藝。本專利技術的技術方案是:包括以下步驟:第一步:水解沉釩在室溫至100°C的溫度條件下，往五價釩的水溶液中，加入酸或第一堿性物質，將溶液PH值調節到0.5 2.5，使五價釩沉淀析出，得到紅釩和沉釩后液；第二步:紅釩除雜按固液比1:1 10g/ml,將紅I凡與含0.1 3.0mol/L氫離子和0.1 5mol/L銨根離子的硫酸-硫酸銨溶液混合，在25 100°C的溫度下攪拌0.5-5小時，然后過濾，得到除雜后的紅fL和除雜后液；第三步:紅釩煅燒將第二步所得除雜后的紅釩在300 600° C的溫度下，煅燒I 4小時，得高純五氧化二釩。第四步:除雜后液凈化再生循環使用往第二步所得除雜后液中加入硫酸銨，將溶液中的銨離子的濃度調節為0.1 5mol/L,冷卻，攪拌，使硫酸鈉結晶，過濾，然后往硫酸鈉結晶母液中加入氨類物質，將其pH值調至5.5 9.5，使溶液中的鐵、硅等雜質沉淀析出，過濾，往除去鐵、硅等雜質的濾液加入硫酸，將該濾液中的氫離子濃度調至0.1 3.0mol/L，返回紅釩除雜工序循環使用。或者，往第二步所得除雜后液中加入第二堿性物質，將pH值調至5.5 9.5，使剩余液中的鐵、硅等雜質沉淀析出，過濾，再將濾液冷卻，攪拌，使硫酸鈉結晶，然后往硫酸鈉結晶母液中加入硫酸銨和硫酸，配成含氫離子濃度0.1 3.0mol/L、銨離子濃度0.1 5mol/L的溶液，返回紅釩除雜工序循環使用。第一步所述的水解沉釩時間為0.3-6小時，PH值為1.6。第一步所述的水解沉釩是指在堿性含釩水溶液加入硫酸，或在酸性含釩水溶液加入的第一堿性物質選自氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉中的一種。第四步所述的第二堿性物質選自液氨、氨氣、氨水、氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氧化鈣、氫氧化鈣、碳酸鈣中的一種或幾種。 第四步所述的硫酸鈉結晶時，冷卻的溫度是0_15°C，且攪拌時間為1-5小時。冷卻第一步所得的沉釩后液，攪拌，使硫酸鈉結晶析出，過濾，將除去硫酸鈉后的溶液直接返回五價釩水溶液生產工序循環使用；或者先用陰離子交換樹脂吸收沉釩后液中殘留的釩及其它有價金屬，然后冷卻，攪拌使硫酸鈉結晶析出，過濾，向除去硫酸鈉后的溶液中加入石灰，將溶液PH值調至中性，返回五價釩水溶液生產工序循環使用。本專利技術與已有的技術相比具有以下優點及效果:1、本專利技術將水解沉釩工藝和紅釩除雜工藝有機地結合，巧妙地利用銨離子和氫離子在五氧化二釩除雜過程中的協同效應，以硫酸-硫酸銨溶液作為紅釩的除雜劑，使五氧化二釩產品的純度顯著提高。2、本專利技術由于采用硫酸-硫酸銨溶液作為紅釩的除雜劑，紅釩除雜后液經冷卻結晶硫酸鈉除鈉，及加堿性物質調PH值沉淀鐵、硅等雜質，在確保釩的高回收率的前提下，既可深度去除紅釩中的鈉，又能有效除去紅釩中的鐵、硅等其它雜質，且通過補加硫酸銨和硫酸可以使溶液在紅釩除雜工藝中循環使用，極大地提高了氨及銨鹽的有效利用率，實現氨氮廢水零排放，大大降低了五氧化二釩生產過程廢水處理的成本。3、本專利技術由于采用硫酸及硫酸鹽與含鈉的堿性物質作用水解沉釩，沉釩后液冷卻結晶硫酸鈉后，可返回五價釩水溶液生產工序循環使用，使整個五氧化二釩生產過程實現水閉路循環。具體實施例方式下面結合實施例，對本專利技術作進一步描述，以下實施例旨在說明本專利技術而不是對本專利技術的進一步限定。實施例1往pH值為8.2，含V2O5為38.25g/L的釩酸鈉水溶液IOOOml中加硫酸將溶液的pH值調至1.6，然后在95° C下攪拌I小時，攪拌后過濾、洗滌，得到紅釩和沉釩后液；沉釩后液先D315吸附其中殘留的釩和鉻，再冷卻至5°C結晶析出硫酸鈉后，加氧化鈣調溶液pH至7.5返回釩酸鈉溶液生產工序循環使用；紅釩按固液比1:5g/ml加入到含0.5mol/L氫離子和濃度為0.6mol/L銨根離子的硫酸-硫酸銨溶液中，在30° C攪拌5小時除雜，再將除雜后的紅釩在550° C煅燒I小時，得到純度為99.79%的V2O5產品。往前一步得到的紅釩除雜后液中加入硫酸銨，使溶液中銨根離子的濃度上升至3.5mol/L，然后冷卻至2°C，使硫酸鈉結晶析出，然后過濾，得到硫酸鈉晶體和硫酸鈉結晶母液，再往硫酸鈉結晶母液中加入氨水，將PH值調至6.5，使溶液中的鐵、硅等雜質沉淀析出，再過濾，往得到的濾液中加入硫酸，調至氫離子的濃度為lmol/L以作備用。實施例2往pH值為0.2，含V20547.63g/L的五價釩水溶液1500ml中加入氫氧化鈉將溶液的PH值調至2.1，然后在80° C下攪拌2小時，攪拌后過濾、洗滌，得到紅釩和沉釩后液；沉釩后液冷卻至3°C結晶析出硫酸鈉后，返回五價釩水溶液生產工序循環使用；紅釩則按固液比1:2g/ml,加入到氫離子濃度為1.5mol/L、銨根離子濃度為2mol/L的硫酸-硫酸銨混合溶液中，在85° C下攪拌I小時除雜，再將經過除雜后的紅釩在500° C下煅燒2.5小時，得到純度為99.87%的V2O5產品。往紅釩除雜后液中加入石灰和碳酸氫鈉，將溶液的pH值調至8.1，使溶液中的鐵、硅等雜質沉淀析出，再過濾，然后將除后液冷卻至5°C，結晶析出硫酸鈉晶體，過濾，然后往濾液中加入硫酸銨和硫酸，配成氫離子的濃度為2.5mol/L、銨根離子濃度為4.5mol/L的溶液以作備用。實施例3往pH值為10.2，含V20596.15g/L600ml的釩酸鈉水溶液中加入硫酸，將溶液的pH值調至1.0，然后在65° C下攪拌4小時，攪拌后過濾、洗滌，得到紅釩；按固液比l:6g/ml，將紅釩加入到氫離子的濃度 為2.5mol/L、銨根離子濃度為4.5mol/L (實施例2中制備的)的硫酸-本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種無害化高純五氧化二釩的生產工藝，其特征在于，其具體包括以下幾個步驟：第一步：水解沉釩在室溫至100℃的溫度條件下，往五價釩的水溶液中，加入酸或第一堿性物質，將溶液pH值調節到0.5～2.5，使五價釩沉淀析出，得到紅釩和沉釩后液；第二步：紅釩除雜按固液比1:1～10g/ml，將紅釩與含0.1～3.0mol/L氫離子和0.1～5mol/L銨離子的硫酸?硫酸銨溶液混合，在25～100℃的溫度下攪拌0.5?5小時，然后過濾，得到除雜后的紅釩和除雜后液；第三步：紅釩煅燒將第二步所得除雜后的紅釩在300～600°C的溫度下，煅燒1～4小時，得高純五氧化二釩。
【技術特征摘要】
1.一種無害化高純五氧化二釩的生產工藝，其特征在于，其具體包括以下幾個步驟: 第一步:水解沉釩 在室溫至100°c的溫度條件下，往五價釩的水溶液中，加入酸或第一堿性物質，將溶液pH值調節到0.5 2.5,使五價f凡沉淀析出，得到紅f凡和沉f凡后液； 第二步:紅f凡除雜 按固液比1:1 10g/ml,將紅I凡與含0.1 3.0mol/L氫離子和0.1 5mol/L銨離子的硫酸-硫酸銨溶液混合，在25 100°C的溫度下攪拌0.5-5小時，然后過濾，得到除雜后的紅fL和除雜后液； 第三步:紅釩煅燒 將第二步所得除雜后的紅釩在300 600° C的溫度下，煅燒I 4小時，得高純五氧化二釩。2.根據權利要求1所述的無害化高純五氧化二釩的生產工藝，其特征在于: 往第二步所得除雜后液中加入硫酸銨，將溶液中的銨離子的濃度調節為0.1 5mol/L，冷卻，攪拌，使硫酸鈉結晶，過濾，然后往硫酸鈉結晶母液中加入氨類物質，將其PH值調至5.5 9.5,使溶液中的鐵、娃等雜質沉淀析出，過濾,往除去鐵、娃等雜質的濾液加入硫酸，將該濾液中的氫離子濃度調至0.1 3.0mol/L，返回紅釩除雜工序循環使用。3.根據權利要求1所述的無害化高純五氧化二釩的生產工藝，其特征在于: 往第二步所得除雜后液中加 入第二堿性物質，將PH值調至5.5 9.5，使剩余液中的鐵、硅等雜質沉淀析出，過濾，再將濾液冷卻，攪拌，使硫酸鈉結晶，然后往硫酸鈉結晶母液中加入硫酸銨和硫酸，配成含氫離子濃...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王學文，王明玉，
申請(專利權)人：中南大學，
類型：發明
國別省市：
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