一种酸性含钒溶液除磷的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种酸性含钒溶液除磷的方法。
【背景技术】
[0002]钒渣是制取氧化钒的主要原料,目前产业化的提钒工艺主要有两种,即钠化焙烧提钒工艺和钙化焙烧提钒工艺。工业生产使用的钒渣主要为普通钒渣,其特点是CaO含量低,一般Ca0/V205彡0.15。然而,对于Ca0/V 205彡0.16, P ^ 0.06%的高钙高磷钒渣而言,因CaO含量高导致焙烧转化率大幅度降低而不宜采用钠化焙烧-水浸提钒工艺;若要采用钙化焙烧-硫酸浸出提钒工艺处理高钙高磷钒渣,首先需要解决钙化焙烧-硫酸浸出得到的酸性含钒溶液深度除磷的技术问题。
[0003]目前已有的酸性溶液除磷技术归纳起来主要有两种:一种是稀土冶金领域使用的铁盐除磷,其最佳使用条件为PH = 4.0-4.5 ;另一种是铍冶金领域使用的锆盐或者铅盐除磷,其要求酸性溶液中磷浓度在较低的水平,为控制浸出液中的磷浓度,一般采取酸浸一次除磷-浸出液二次除磷的方式。
[0004]但是,上述两种除磷方法应用到酸性含钒溶液时均存在一定的问题:钒渣钙化焙烧熟料酸浸获得的酸性含钒溶液PH —般在2.8-3.5范围内,调节到4.0-4.5时会出现大量沉淀导致钒损失;若采用铁盐除磷,加入的三价铁离子会与钒形成钒酸铁沉淀造成较大的钒损失;若采用锆盐除磷,需要在酸浸时进行一次除磷,导致提钒残渣中的磷含量高,不利于提钒残渣在钢铁企业内部循环利用,或者酸性含钒溶液中的磷浓度高,溶液一次除磷达不到深度除磷的效果。
【发明内容】
[0005]针对现有技术存在的上述不足,本发明的目的在于提供一种适用于酸性含钒溶液除磷的方法,该方法具有除磷效果好、且钒损失较小的优点。
[0006]本发明的发明人进过深入地研宄发现,通过在pH值为2.5-3.5的条件下,将酸性含钒溶液与过氧化氢和硫酸锆进行接触,能够有效地将酸性含钒溶液中的磷沉淀,且钒损失较小。
[0007]由此,本发明提供一种酸性含钒溶液除磷的方法,其中,该方法包括:在pH值为
2.5-3.5的条件下,将该酸性含钒溶液与过氧化氢和硫酸锆进行接触的工序。
[0008]本发明的方法除磷效果好、且钒损失较小的原因推测为:磷在酸性含钒溶液中有多种存在形式,以正磷酸根为主,加入硫酸锆可以使正磷酸根与锆结合形成Zr (HPO4)2沉淀,达到除去溶液中大部分磷的目的;但对于原始磷浓度相对较高的溶液,仅用硫酸锆除磷后溶液残余的磷浓度仍较高,达不到深度除磷的目的。加入过氧化氢可以使其它形式的磷转化成正磷酸根,同时Zr (HPO4)2在含有过氧化氢的溶液中溶解度更小,沉淀更完全,这也是加入过氧化氢后适用磷浓度范围更大、除磷效果更佳的原因。
[0009]根据本发明的酸性含钒溶液除磷的方法,其允许的酸性含钒溶液磷浓度范围大,针对酸性含钒溶液,能够有效地除磷,且在除磷的同时钒损失也较小。
[0010]本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0011]以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
[0012]本发明提供的酸性含钒溶液除磷的方法包括:在pH值为2.5-3.5的条件下,将该酸性含钒溶液与过氧化氢和硫酸锆进行接触的工序。
[0013]根据本发明,为了进一步提高磷去除率以及减少钒的损失,优选地,相对于100毫升的所述酸性含钒溶液,所述过氧化氢的用量为0.1-2.5g ;以锆元素计的硫酸锆与以磷元素计的所述酸性含钒溶液的摩尔比为1:0.5-2.2。更优选地,相对于100毫升的所述酸性含钒溶液,所述过氧化氢的用量为0.3-2g ;以锆元素计的硫酸锆与以磷元素计的所述酸性含钒溶液的摩尔比为1:0.7-2ο
[0014]在本发明中,为了能够使钒能够在溶液中稳定存在以减少钒析出沉淀导致的钒损失,将所述酸性含钒溶液与过氧化氢和硫酸锆进行接触的工序需要在PH值为2.5-3.5的条件下;优选地,所述接触在PH值为2.7-3.5的条件下进行。pH高于3.5或低于2.5时,钒均容易析出沉淀造成银损失。
[0015]在本发明中,当pH值不在上述范围内时,可以通过使用pH值调节剂进行调节(通常加入过氧化氢和硫酸锆后溶液的PH值会降低,因此通常需要碱性pH值调节剂),所述pH值调节剂可以使用本领域常用的各种酸或碱性物质。例如,在本发明中,作为碱性PH值调节剂优选为氨水、液氨、碳酸氢铵和碳酸铵中的一种或几种,更优选为氨水。在发明中,通过选用氨水、液氨、碳酸氢铵和碳酸铵中的一种或几种作为调节剂来调节pH值可以避免难处理元素进入溶液体系,利于水的循环使用。
[0016]根据本发明,优选地,所述接触的条件包括:接触的温度为20-60°C,接触的时间为5min以上。更优选地,所述接触的条件包括:接触的温度为30-50°C,接触的时间为5-60min。所述接触的温度低于20°C时,有时需要进行降温,在成本上不利,高于60°C时,会导致过氧化氢分解过快影响除磷效果。
[0017]根据本发明,优选地,所述酸性含钒溶液的全钒浓度为l_35g/L,磷元素含量为0.2-2.2g/L。更优选地,所述酸性含钒溶液的全钒浓度为22-32g/L,磷元素含量为
0.2-0.5g/L。通过使酸性含钒溶液中的钒浓度在35g/L以下,能够有效地控制磷与钒形成杂多酸的量,利于Zr (HPO4) 2的形成,提高除磷效果。
[0018]作为本发明的酸性含钒溶液的pH值只要保证其为酸性即可,优选地,本发明的酸性含钒溶液的PH值为2.8-3.5。
[0019]作为这样的酸性含钒溶液例如可以为钒渣钙化焙烧熟料酸浸得到的酸性含钒溶液。
[0020]根据本发明,优选地,所述方法还包括将所述酸性含钒溶液与过氧化氢和硫酸锆进行接触后产物进行固液分离的步骤。
[0021]上述固液分离可以采用本领域常规的方法进行,例如可以通过离心或过滤来进行固液分离。
[0022]以下将通过实施例对本发明进行详细描述,但本发明并不仅限于下述实施例。
[0023]以下实施例和对比例中,酸性含钒溶液的全钒(TV)浓度通过GB/T223.13-2000进行测定;酸性含钒废水的磷(P)浓度通过ICP光谱法来
测定。
[0024]以下实施例和对比例中所使用的酸性含钒溶液为钒渣钙化焙烧熟料酸浸得到的酸性含钒溶液。
[0025]实施例1
[0026]取100mL 酸性含钒溶液(pH = 2.86、TV = 1.94g/L、P = L 76g/L),加入浓度为30重量%的过氧化氢水溶液30mL(酸性含钒溶液:H202= 100ml:0.9g)和硫酸锆11.4g (摩尔比Zr/P = 0.7),在50°C搅拌30min ;用碳酸氢铵调节溶液pH = 3.5搅拌60min,反应结束后静置2h,过滤得到滤液,其中TV = 1.89g/L、P = 0.027g/L (钒回收率99%,除磷率98.5% )。
[0027]实施例2
[0028]取100mL 酸性含钒溶液(pH = 3.2、TV = 6.72g/L、P = 1.26g/L),加入浓度为 30重量%的过氧化氢水溶液1mL (酸性含钒溶液:H202= 100ml:0.3g)和硫酸锆13.9g (摩尔比Zr/P = 1.2),在40°C搅拌15min ;用碳酸铵调节溶液pH = 3.0搅拌30min,反应结束后静置2h,过滤得到滤液,其中TV = 6.64g/L、P = 0.022g/L (钒回收率99.3 %,除磷率98.2% )。
[0029]实施例3
[0030]取100mL 酸性含钒溶液(pH = 3.44,TV = 22.08g/L、P = 0.47g/L),加入浓度为30重量%的过氧化氢水溶液50mL(酸性含钒溶液:H202= 100ml:1.5g)和硫酸锆6.5g(摩尔比Zr/P = 1.5),在30°0搅拌511^11;用氨水调节溶液?!1= 2.7搅拌lOmin,反应结束后静置2h,过滤得到滤液,其中TV = 21.31g/L、P = 0.025g/L(钒回收率98.9%,除磷率94.4% )。
[0031]实施例4
[0032]取100mL 酸性含钒溶液(pH = 2.8、TV = 32.40g/L、P = 0.48g/L),加入浓度为30重量%的过氧化氢水溶液67mL(酸性含钒溶液:H202= 10ml:2g)和硫酸锆8.9g (摩尔比Zr/P = 2),在30°C搅拌5min ;用氨水调节溶液pH = 3.0搅拌30min,反应结束后静置2h,过滤得到滤液,其中TV = 30.69g/L、P = 0.028g/L(钒回收率98.5%,除磷率94% )。
[0033]实施例5
[0034]取100mL 酸性含钒溶液(pH = 2.97,TV = 22.08g/L、P = 0.2g/L),加入浓度为 30重量%的过氧化氢水溶液50mL(酸性含钒溶液:H202= 10ml:1.5g)和硫酸锆6.5g(摩尔比Zr/P = 1.5),在30°C搅拌5min ;用氨水调节溶液pH = 2.7搅拌lOmin,反应结束后静置2h,过滤得到滤液,其中TV = 21.31g/L、P = 0.022g/L(钒回收率98.9%,除磷率95.1% )。
[0035]对比例I
[0036]按照实施例4的方法进行,不同的是未使用过氧化氢水溶液,同样地得到滤液,其中 TV = 31.92g/L、P = 0.067g/L(钒回收率 98.5%,除磷率 86% )。
[0037]通过上述实施例和对比例可知,本发明的酸性含钒溶液除磷的方法,其允许的酸性含钒溶液磷浓度范围较大,针对酸性含钒溶液,能够有效地进行除磷,且在除磷的同时钒损失也较小。
[0038]以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0039]另外需要说明的是,在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0040]此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。
【主权项】
1.一种酸性含钒溶液除磷的方法,其特征在于,该方法包括:在PH值为2.5-3.5的条件下,将该酸性含钒溶液与过氧化氢和硫酸锆进行接触的工序。2.根据权利要求1所述的方法,其中,相对于100毫升的所述酸性含钒溶液,所述过氧化氢的用量为0.1-2.5g ;以锆元素计的硫酸锆与以磷元素计的所述酸性含钒溶液的摩尔比为 I:0.5-2.2。3.根据权利要求2所述的方法,其中,相对于100毫升的所述酸性含钒溶液,所述过氧化氢的用量为0.3-2g ;以锆元素计的硫酸锆与以磷元素计的所述酸性含钒溶液的摩尔比为 I:0.7-2ο4.根据权利要求1所述的方法,其中,在PH值为2.7-3.5的条件下,进行所述接触。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法,其中,所述接触的条件包括:接触的温度为20-60°C,接触的时间为5min以上。6.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法,其中,所述酸性含钒溶液的全钒浓度为l-35g/L,磷元素含量为 0.2-2.2g/L。7.根据权利要求6所述的方法,其中,所述酸性含钒溶液pH值为2.8-3.5。8.根据权利要求6所述的方法,其中,所述酸性含钒溶液为钒渣钙化焙烧熟料酸浸得到的酸性含钒溶液。9.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法,其中,所述方法还包括将所述酸性含钒溶液与过氧化氢和硫酸锆进行接触后产物进行固液分离的步骤。
【专利摘要】本发明涉及酸性含钒溶液除磷领域,公开了一种酸性含钒溶液除磷的方法,其中,该方法包括:在pH值为2.5-3.5的条件下,将该酸性含钒溶液与过氧化氢和硫酸锆进行接触的工序。本发明的酸性含钒溶液除磷的方法,其允许的酸性含钒溶液磷浓度范围大,针对酸性含钒溶液,能够有效地除磷,且在除磷的同时钒损失也较小。
【IPC分类】C22B34/22, C22B3/44
【公开号】CN104894374
【申请号】CN201510306876
【发明人】付自碧, 高官金, 何文艺, 申彪, 彭毅, 张 林
【申请人】攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月5日