專利名稱：在電場(chǎng)作用下堿浸脫硅預(yù)處理轉(zhuǎn)爐釩渣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在電場(chǎng)作用下預(yù)處理轉(zhuǎn)爐釩渣方法。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)爐釩渣是工業(yè)上提釩(V)的重要原料之一，其主要手段是從轉(zhuǎn)爐釩渣中提取五氧化二釩(V2O5),或進(jìn)一步還原出金屬釩。在制取五氧化二釩的方法中，因全濕法提釩法的污染較小而越來越引起人們重視。全濕法提釩法包括直接酸浸法和堿浸法，其中，由于堿浸法釩浸出率很低，人們?cè)诓捎萌珴穹ㄌ徕C法，實(shí)際上大都是采用的直接酸浸法。直接酸浸法的步驟包括①用硫酸^2SO4)與轉(zhuǎn)爐釩渣混合制備礦漿液；②攪拌、靜置以浸出硫酸氧釩 (VOSO4)；③過濾；④在含硫酸氧釩的濾液中加入硫酸銨[(NH4)2SO4](即氨鹽沉釩法)，以得到含多釩酸銨(NH4VO3)的沉淀物；⑤過濾、洗滌沉淀物，得純凈多釩酸銨；⑥在氧化氣氛中煅燒多釩酸銨，得制品五氧化二釩(V205)。然而，現(xiàn)有的直接酸浸法卻存在五氧化二釩的產(chǎn)率不高，即釩的提取率較低之不足。導(dǎo)致這一不足的關(guān)鍵是，在其第②步中硫酸氧釩浸出率較低。為此，申請(qǐng)?zhí)枮?011100487428、名稱為《用電催化氧化浸取轉(zhuǎn)爐釩渣的方法》的專利申請(qǐng)，在其第②步中增加了電催化氧化。通過電催化氧化，來把轉(zhuǎn)爐釩渣中不易浸出的低價(jià)釩，盡量多地氧化成容易浸出的高價(jià)釩(即以硫酸氧釩形式存在于濾液中)，以使得在采用銨鹽沉釩時(shí)有較多的釩轉(zhuǎn)化為多釩酸銨，進(jìn)而能得到更多的五氧化二釩。與改進(jìn)之前的直接酸浸法提釩相比較，該方法均的確取得較好的效果。然而，該方法的釩浸取率卻仍然不夠理想。其原因是，包括《用電催化氧化浸取轉(zhuǎn)爐釩渣的方法》在內(nèi)的酸浸法中，其第一步用硫酸與轉(zhuǎn)爐釩渣混合制備礦漿液時(shí)，仍然浸取不出與轉(zhuǎn)爐釩渣中的二氧化硅(SiO2)相互包裹的那一部分低價(jià)釩。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種用酸浸法從轉(zhuǎn)爐釩渣中浸取釩，而其釩浸取率較高的在電場(chǎng)作用下堿浸脫硅預(yù)處理轉(zhuǎn)爐釩渣的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣一種在電場(chǎng)作用下堿浸脫硅預(yù)處理轉(zhuǎn)爐釩渣的方法，其特征在于，該方法是對(duì)用酸浸法來浸取轉(zhuǎn)爐釩渣中的釩的預(yù)處理，它包括如下步驟
(1)取過200目篩后的粉沫狀轉(zhuǎn)爐釩渣與氫氧化鈉溶液充分混合，以制成礦漿液；其中，氫氧化鈉溶液的濃度為10 12mol/L，每Ig轉(zhuǎn)爐釩渣用氫氧化鈉溶液10 mL ；
(2)將步驟(1)所得礦漿液置于帶有電極的浸取槽中，接通電源，以對(duì)礦漿液進(jìn)行預(yù)處理浸取反應(yīng)；其中，陽(yáng)極電流密度為800 1000A/m2，浸取溫度為80 100°C，浸取時(shí)間為 2 4h ；
(3)對(duì)經(jīng)步驟(2)預(yù)處理浸取反應(yīng)后的礦漿液進(jìn)行固液分離，得到濾渣；
(4)將經(jīng)步驟(3)固液分離后得到的濾渣在105°C下烘池；
(5)將經(jīng)步驟(4)烘干后的濾渣研磨后均勻過100目篩，得到用于酸浸法浸取釩的預(yù)處理轉(zhuǎn)爐釩渣。
從方案中可以看出，本發(fā)明是把現(xiàn)有酸浸法用酸(大多為硫酸)來直接浸取轉(zhuǎn)爐釩渣之前，專門為其增加的預(yù)處理。在用氫氧化鈉溶液與轉(zhuǎn)爐釩渣混合以進(jìn)行預(yù)處理時(shí)，在實(shí)際上是預(yù)先通過氫氧化鈉來讓其與轉(zhuǎn)爐釩渣中的二氧化硅反應(yīng)以生成易于與釩分離(即解除所謂相互包裹)的硅酸鈉，從而確保在進(jìn)行酸浸時(shí)，有更多的釩能夠釋放出來。而在電場(chǎng)作用下，主要是將不易溶于硫酸的低價(jià)釩(多為三價(jià)釩)轉(zhuǎn)化易溶于硫酸的高價(jià)釩(多為四價(jià)釩)，以讓經(jīng)過本發(fā)明方法預(yù)處理后的轉(zhuǎn)爐釩渣，再拿去通過硫酸來酸浸時(shí)，能得到更多的硫酸氧釩。這樣一來，別說是用《用電催化氧化浸取轉(zhuǎn)爐釩渣的方法》來進(jìn)行酸浸了， 即便是用該《用電催化氧化浸取轉(zhuǎn)爐釩渣的方法》之前的現(xiàn)有直接酸浸法，其釩浸取率也將得到較大提高。下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
具體實(shí)施例方式在電場(chǎng)作用下堿浸脫硅預(yù)處理轉(zhuǎn)爐釩渣的方法，其特征在于，該方法是對(duì)用酸浸法來浸取轉(zhuǎn)爐釩渣中的釩的預(yù)處理，它包括如下步驟
(1)取過200目篩(75μ m)后的粉沫狀轉(zhuǎn)爐釩渣與氫氧化鈉溶液充分混合，以制成礦漿液；其中，氫氧化鈉溶液的濃度為10 12mol/L，每Ig轉(zhuǎn)爐釩渣用氫氧化鈉溶液10 mL ；
(2)將步驟(1)所得礦漿液置于帶有電極的浸取槽中，接通電源，以對(duì)礦漿液進(jìn)行預(yù)處理浸取反應(yīng)；其中，陽(yáng)極電流密度為800 1000A/m2，浸取溫度為80 100°C，浸取時(shí)間為 2 4h ；
(3)對(duì)經(jīng)步驟(2)預(yù)處理浸取反應(yīng)后的礦漿液進(jìn)行固液分離，得到濾渣；(氫氧化鈉與二氧化硅反應(yīng)所生成的硅酸鈉，留存在分離后的濾液中，即去除、或曰脫去了二氧化硅)；
(4)將經(jīng)步驟(3)固液分離后得到的濾渣在105°C下烘池；
(5)將經(jīng)步驟(4)烘干后的濾渣研磨后均勻過100目篩(0.15mm)，得到用于酸浸法浸取釩的預(yù)處理轉(zhuǎn)爐釩渣。在得到經(jīng)本發(fā)明預(yù)處理了轉(zhuǎn)爐釩渣后，即可以按照在背景技術(shù)部分所介紹直接酸浸法之① ⑤步來制備五氧化二釩，乃至進(jìn)一步還原出金屬釩；也可以如《用電催化氧化浸取轉(zhuǎn)爐釩渣的方法》那樣，再加上電催化氧化。鑒于直接酸浸法早已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，而《用電催化氧化浸取轉(zhuǎn)爐釩渣的方法》也已成為現(xiàn)有技術(shù)，故均不贅述。從前述有益效果的分析中可以看出，本發(fā)明的脫硅預(yù)處理，主要是用氫氧化鈉來作為堿浸劑，使其與轉(zhuǎn)爐釩渣中的二氧化硅進(jìn)行反應(yīng)，以達(dá)到其目的、取得其效果的。雖然硅在轉(zhuǎn)爐釩渣中主要以二氧化硅形態(tài)存在，但是，在僅用氫氧化鈉來進(jìn)行預(yù)處理的情況下，也只能處理掉轉(zhuǎn)爐釩渣中易于與氫氧化鈉直接反應(yīng)的一部分二氧化硅。而在轉(zhuǎn)爐釩渣中，還有一部分硅是以硅酸鹽相M(SiO2)x存在的，這其中的二氧化硅并不能直接地與氫氧化鈉反應(yīng)。在轉(zhuǎn)爐釩渣中的釩中，又有相當(dāng)一部分是以低價(jià)釩的形式存在于釩尖晶石相中的，該釩尖晶石相卻被硅酸鹽相M(SiO2)x包裹著。也即只有破壞硅酸鹽相，才能使其中的二氧化硅變成能直接地與氫氧化鈉進(jìn)行反應(yīng)的。 據(jù)此，本發(fā)明采取的進(jìn)一步措施是，在步驟(1)中，還加有助浸劑氟化鈣(CaF2)；該氟化鈣與轉(zhuǎn)爐釩渣所含釩的質(zhì)量比為1. 1 1. 7 1。 在加入了助浸劑氟化鈣后，就能夠起到破壞硅酸鹽相之作用，從而使釩尖晶石相裸露在外。在通過另加有氟化鈣的堿浸預(yù)處理后，再進(jìn)行酸浸時(shí)，硫酸中的氫離子就能更多地進(jìn)入釩鐵尖晶石晶格中，使離子半徑發(fā)生變化而將釩釋放出來，從而取得更好效果。更進(jìn)一步講，步驟(2)用的浸取槽為無隔膜浸取槽，其陽(yáng)極為銥鉭氧化物涂層的 DSA電極，陰極為鈦電極。本發(fā)明通過了實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證。驗(yàn)證時(shí)用的轉(zhuǎn)爐釩渣中釩含量為8. 6%，各例轉(zhuǎn)爐釩渣用量均為40. 00g，驗(yàn)證時(shí)采用的預(yù)處理步驟與本具體實(shí)施方式
部分披露的相同，浸取槽采用無隔膜浸取槽，其陽(yáng)極為銥鉭氧化物涂層的DSA電極，陰極為鈦電極。在得預(yù)處理了的轉(zhuǎn)爐釩渣之后，以完全相同組份與配比，用在背景技術(shù)中介紹的現(xiàn)有直接酸浸法的前幾步，制得了含硫酸氧釩(VOSO4)的濾液——由于最終釩浸出量的多少，已經(jīng)由硫酸氧釩的浸出量所確定，且此時(shí)已經(jīng)能夠檢測(cè)出被浸出的釩，故驗(yàn)證就僅做到了這一步。另外，特別用同一樣品的轉(zhuǎn)爐釩渣40. 00g，在沒有按照本發(fā)明預(yù)處理方法的情況下，也以完全相同組份與配比，制得了含硫酸氧釩的濾液，以作為對(duì)比例。最后，用鉭試劑(BPHA)萃取分光光度法來測(cè)定各例中含硫酸氧釩濾液中的釩含量，再計(jì)算釩浸取率。其中，對(duì)比例的釩浸取率為45. 30%。本發(fā)明驗(yàn)證結(jié)果見以下各表。以下各驗(yàn)證表中，"CaF2 V”表示氟化鈣與轉(zhuǎn)爐釩渣所含釩的質(zhì)量比。驗(yàn)證表1
獫證例未加 CaF加 CaF:1組1拍3組浸取溫度(t)SO80SOSO浸取時(shí)間(WTT陽(yáng)極電滴密度(A/m:)800800800800XaOH 濃度(mol/L)10101010CaF: V1.1 11.4 11.7 1效果釩浸取率％58.7761. 5067. 1769. 76
驗(yàn)證表權(quán)利要求
1.在電場(chǎng)作用下堿浸脫硅預(yù)處理轉(zhuǎn)爐釩渣的方法，其特征在于，該方法是對(duì)用酸浸法來浸取轉(zhuǎn)爐釩渣中的釩的預(yù)處理，它包括如下步驟(1)取過200目篩后的粉沫狀轉(zhuǎn)爐釩渣與氫氧化鈉溶液充分混合，以制成礦漿液；其中，氫氧化鈉溶液的濃度為10 12mol/L，每Ig轉(zhuǎn)爐釩渣用氫氧化鈉溶液10 mL ；(2)將步驟(1)所得礦漿液置于帶有電極的浸取槽中，接通電源，以對(duì)礦漿液進(jìn)行預(yù)處理浸取反應(yīng)；其中，陽(yáng)極電流密度為800 1000A/m2，浸取溫度為80 100°C，浸取時(shí)間為 2 4h ；(3)對(duì)經(jīng)步驟(2)預(yù)處理浸取反應(yīng)后的礦漿液進(jìn)行固液分離，得到濾渣；(4)將經(jīng)步驟(3)固液分離后得到的濾渣在105°C下烘池；(5)將經(jīng)步驟(4)烘干后的濾渣研磨后均勻過100目篩，得到用于酸浸法浸取釩的預(yù)處理轉(zhuǎn)爐釩渣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述在電場(chǎng)作用下堿浸脫硅預(yù)處理轉(zhuǎn)爐釩渣的方法，其特征在于， 在所述步驟(1)中，還加有助浸劑氟化鈣；該氟化鈣與所述轉(zhuǎn)爐釩渣所含釩的質(zhì)量比為 1. 1 1. 7 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述在電場(chǎng)作用下堿浸脫硅預(yù)處理轉(zhuǎn)爐釩渣的方法，其特征在于，步驟(2)用的所述浸取槽為無隔膜浸取槽，其陽(yáng)極為銥鉭氧化物涂層的DSA電極，陰極為鈦電極。
全文摘要
在電場(chǎng)作用下堿浸脫硅預(yù)處理轉(zhuǎn)爐釩渣的方法，該方法是對(duì)用酸浸法從轉(zhuǎn)爐釩渣中浸取釩的預(yù)處理。其步驟為(1)用粉沫狀轉(zhuǎn)爐釩渣與氫氧化鈉溶液，或再加入氟化鈣后充分混合，以制成礦漿液；(2)將礦漿液置于帶有電極的浸取槽中，接通電源，以對(duì)礦漿液進(jìn)行預(yù)處理浸取反應(yīng)；(3)對(duì)礦漿液進(jìn)行固液分離，得到濾渣；(4)將濾渣在105℃下烘3h；(5)將經(jīng)濾渣研磨后均勻過100目篩，得到用于酸浸法浸取釩的預(yù)處理轉(zhuǎn)爐釩渣。經(jīng)本發(fā)明預(yù)處理后的轉(zhuǎn)爐釩渣用酸浸法來浸取釩時(shí)，其釩浸取率將得到較大提高。
文檔編號(hào)C25B11/04GK102329954SQ20111022722
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月9日
發(fā)明者于永波, 劉仁龍, 劉作華, 周小霞, 孫大貴, 寧偉征, 曾啟琴, 李澤全, 李艷, 杜軍, 范興, 謝昭明, 陶長(zhǎng)元 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)