氯化法制备高纯五氧化二钒技术研究进展

随着全钒液流电池等产业的快速发展,作为关键原料的高纯五氧化二钒,其需求日益增加.在高纯五氧化二钒的众多制备工艺中,氯化法因具有高效清洁、选择性高、产品纯度高等显著优势受到越来越多的关注.针对氯化法制备高纯五氧化二钒的三个关键技术环节:钒原料氯化过程的热力学、动力学和氯化工艺、粗三氯氧钒精制以及三氯氧钒转化制备五氧化二钒...     

钒渣钙化酸浸液制备高纯V2O5的工艺研究

钒电解液是钒电池储能系统的关键材料,钒电解液中Mn,Cr,Ti等杂质元素含量对钒电池性能影响很大。高纯V₂O₅作为钒电解液的重要原料,主要从钒渣钠化焙烧-水浸或者钙化焙烧-酸浸两种工艺获得。本文选取钙化焙烧-酸浸含钒浸出液进行研究,针对其中Mn,Cr,Ti等杂质离子的除杂,形成浸出液水解沉钒—碱溶和净化—铵盐沉钒—煅烧的工艺流程,制备高纯V₂O₅。确定优化的钒浸出液水解沉钒制备粗V₂O₅条件为:反应时间为2.0 h,反应pH值为2.2,反应温度为80℃;将获得的粗V₂O₅进行碱溶二次净化,在优化条件为:NaOH浓度为1%,碱溶终点pH值为8.0,加入阴离子型絮凝剂,温度为60℃时,Mn,Cr,Ti等杂质均得到进一步去除;以经过二次净化后的钒浸出液为原料,在条件为反应时间为60 min,pH值为2.0,温度为90℃,加铵系数(K)为1.2时制备多钒酸铵,再得到高纯V₂O₅,Mn,Cr,Ti等杂质离子都得到了有效去除。     

废钒触媒酸性铵盐沉钒工艺回收五氧化二钒的研究

硫酸生产过程中产生的废钒触媒,采用酸性铵盐沉钒工艺处理,工艺条件易于掌握,所消耗材料品种少,设备腐蚀性小,钒的回收率较高,技术经济指标合理。回收的五氧化二钒产品符合国家产品质量标准的要求,而且生产成本低可获得较好的经济效益。生产过程中产生的固体残渣制成水淬渣,作为水泥配料外售,气体和液体废弃物可以进行回收利用,整个生产过程不会对环境产生污染,同时降低危险固废储存过程潜在风险,环境效益显著。     

含钒溶液制备五氧化二钒的研究现状

含钒溶液主要采用铵盐沉淀、水解沉淀、三聚氰胺沉淀、还原沉淀等方法,获得钒化合物煅烧制备五氧化二钒。综述了碱性铵盐沉钒、弱酸性铵盐沉钒、酸性铵盐沉钒、水解沉钒、三聚氰胺沉钒,以及还原沉钒工艺的研究现状及优缺点,并综合分析了各沉钒工艺的pH值范围、铵耗量、五氧化二钒纯度及研究热点,指出未来产业化沉钒工艺必然会根据原料特点,结合终端产品、经济成本和环保需求,往多元化沉钒集成工艺发展;未来从钒溶液中制备五氧化二钒的实验室研究方向主要集中在高浓度钒液杂质及机理研究,沉钒新工艺研发。     

五氧化二钒制备氮化钒的过程研究

对还原氮化法制备氮化钒的过程进行了理论分析和实验探讨，结果表明，五氧化二钒还原过程中同时发生了直接还原和间接还原，在高温氮化条件下已生成的氮化钒又转化为碳化钒，本试验条件下直接还原的开始温度为656K，氮化的开始温度为1160K，氮化钒转化为碳化钒的温度为1560K，间接还原发生的可能性与配碳系数有关，配碳系数越大，其发生的可能性越大。     

三聚氰胺沉钒试验研究

以钒渣钠化焙烧工艺得到的碱性钒净化液为原料,分析了溶液中V、Na以及杂质Si、P的含量,研究了三聚氰胺代替常规铵盐作为沉淀剂的酸性铵盐沉钒新工艺,并探讨了溶液中Na含量对沉钒效果的影响。结果表明:采用三聚氰胺沉钒,在沉钒剂用量n(C_3H_6N_6)/n(TV)=0.3、pH=2.0、沉钒温度90℃及沉钒时间45 min的条件下,沉钒率大于98%,得到的钒沉淀物经500℃煅烧3 h,可以获得满足标准的粉状V_2O_5,且沉钒废水中V和NH_4~+含量极低,简化了后续的废水处理工序。该工艺适合于n[Na]/n[V]≤5.0的溶液体系,试验效果良好。     

氯化铵沉钒工业试验研究

就NH4Cl沉钒进行了工业试验研究,并与（NH4）2SO4沉钒进行了对比试验,对NH4Cl沉钒过程中的一些现象作了分析;同时,跟踪考察了NH4Cl沉钒得到的多钒酸铵（APV）在溶化过程中的基本现象,:肜NH4Cl代替（NH4）2SO4沉钒技术上可行,经济上合理。     

还原氮化五氧化二钒制备氮化钒的研究

对还原氮化制各氮化钒的过程进行了理论分析和实验探讨。结果表明，五氯化二钒还原过程中同时发生了直接还原和间接还原，在高温氮化条件下巳生成的氮化钒又转化为碳化钒。本试验条件下直接还原的开始温度为656K，氮化的开始温度为1160K，氮化钒转化为碳化钒的温度为1560K。间接还原发生的可能性与配碳系数有关，配碳系数越大，其发生的可能性越大。     

高浓度钒液的酸性铵盐沉钒

目前,钒渣经钠化焙烧—水浸后用于提钒的钒液浓度不高,会产生大量的含V~(5+),Cr~(6+),NH_4~+,SO_4~(2-),Na~+等有毒废液,使得后处理成本增加,加大了环境污染的风险。以普通钒液为研究对象,通过提高钒液中钒的浓度来研究高浓度钒液酸性铵盐沉钒的可行性,同时考察了加铵系数K,一次加酸pH_1,沉钒温度T,和二次加酸pH_2对高浓度钒液中钒的回收率及产品品位的影响,采用X射线荧光分析(XRF)和原子发射光谱仪(ICP)分析了提钒前后钒液中钒浓度、产品品位以及产品中杂质的含量。研究结果表明:高浓度钒液制备五氧化二钒是可行的,当钒液浓度为60 g/L,加铵系数K为2,一次加酸pH_1为5.0,沉钒温度T为90℃,二次加酸pH_2为2.0,钒的回收率最高,可达99.83%,经处理后的产品五氧化二钒的纯度为99.99%,符合V_2O_599级标准(YB/T5304—2011)。为工业化低污染、高效处理钒液提供了研究基础。     

玻璃钢防腐材料在沉钒设备上的应用研究

针对沉钒罐内衬在酸性铵盐沉钒工艺条件下腐蚀后寿命短的问题，开展了玻璃钢代替原瓷砖衬里的试验研究工作。在实验室条件下，选择４种不同配方的玻璃钢试样，进行了热态、冷态条件下，不同腐蚀介质的耐腐蚀试验；模拟现场沉钒条件的挂片试验；耐酸胶泥对比试验；树脂胶混老化试验。结果表明，选用的４种玻璃钢配方均能满足沉钒操作的耐腐蚀要求，通过一年多的现场试验，效果良好。     

五氧化二钒生产工艺的进展

本文介绍了钒的用途及市场前景、钒矿资源及五氧化二钒的生产途径、工艺及工艺发展。     

从石煤钒矿石中提取五氧化二钒工艺综述

介绍了几种从石煤钒矿石中提取五氧化二钒的工艺流程及应用状况,提出了应针对石煤钒矿资源的性质选择相应的工艺流程以获得更好的经济效益和社会效益.     

膜电解钒酸钠溶液制备五氧化二钒

钒渣提钒的传统方法钠化提钒工艺以铵盐为介质实现钒酸钠阴阳离子的解离,但是会产生大量的氨氮废水和硫酸钠固废,使得钒产品制备过程环境污染严重,工艺复杂,成本高。基于此,提出了膜电解技术处理含钒浸出液,使钠离子扩散到阴极,钒保留在阳极,随后通过水解沉钒,煅烧获得五氧化二钒产品,阴极液蒸发浓缩回收氢氧化钠的工艺技术。系统考察了电解电压、电解时间和沉钒温度等的影响规律,在电压5 V、电解时间135 min的条件下,可分离回收浸出液中85%的钠;电解后的浸出液在120 ℃加热90 min,沉钒率可达99%,获得的五氧化二钒产品满足行业标准要求。     

高钒铁制备技术研究

以金属铝为主要原料,通过采用片状五氧化二钒及电渣阻热辅助精炼技术,在喷入精炼粉的作用下,能够降低铝热法冶炼高钒铁炉渣中的残钒量。实验结果表明,该工艺在技术上可行,能达到电弧炉辅助冶炼高钒铁工艺的经济技术指标,降低固定资产投入,简化操作难度,是小型钒生产企业产品升级的一种较好的选择。     

硫氰酸盐光度法直接测定五氧化二钒中钼量

钒钼共存时在约0．60mol/L的硫酸酸度下，以铜盐为催化剂，硫脲为还原剂，至少30mg钒不干扰钼与硫氰酸盐的显色反应。方法应用于五氧化二钒中钼量的测定。分析结果令人满意。     

高硅高钙低品位钒渣提取五氧化二钒的研究

以碳酸钠为添加剂,采用氧化焙烧-水浸工艺从高硅高钙低品位钒渣中提取五氧化二钒.考察了碳酸钠加入量、焙烧温度、焙烧时间、浸出温度、浸出时间、浸出液固比等对钒浸出率的影响.结果表明:氧化焙烧过程对钒的提取影响显著,而水浸过程影响较小.通过氧化焙烧使钒转化为可溶性的钒酸钠与不溶性的钒酸钙.在水浸过程中,钒酸钠溶于水;而钒酸钙与磷酸钠或硅酸钠反应转化为可溶性的钒酸钠,可同时除去浸出液中的杂质硅和磷.通过实验获得了优化工艺参数:碳酸钠加入量为18％,焙烧温度为700℃,焙烧时间为2.5h;浸出温度为90℃,浸出时间为30 min和液固比为5∶1 ml·g-1.在此优化条件下,钒浸出率可达到89.5％以上,浸出液中主要杂质为Si,P和Cr.产物五氧化二钒的纯度大于99％.     

高V钢中V(C,N)沉淀强化作用的研究

通过实验室轧钢试验,研究了三种高V钢轧制状态下的组织的和力学性能,并用透射电镜观察了V（C,N）析出的状况.结果表明,高V钢中可以获得单相的铁素体组织,并可以获得较高的强度,最高的屈服强度值达到525 MPa.对C3钢而言,由V（C,N）析出颗粒的沉淀强化造成的屈服强度增量最大可达244 MPa.透射电镜观察结果表明,高V钢中容易获得相间析出.试验获得的V（C,N）析出颗粒为4～10 nm,经计算分析,该尺寸在V（C,N）最大沉淀强化效果的范围.     

石煤硫酸化微波焙烧提取五氧化二钒新工艺

采用硫酸化微波焙烧—水浸工艺从石煤中提取五氧化二钒,考察了硫酸用量、微波功率、粒径、微波焙烧温度和时间、添加剂NaF加入量、水浸液固比、水浸温度和时间对钒、铁、铝浸出的影响。结果表明,在下述最佳工艺条件下,五氧化二钒的浸出率达90%以上:硫酸用量30%、微波功率700 W、粒径0.08mm、200℃微波焙烧1h、NaF加入量3%、水浸时间1h、水浸液固比3∶1、水浸温度90℃。     

高纯偏钒酸铵的制备技术研究

从生产流程、工艺过程控制参数选取等方面分析了偏钒酸铵产品中杂质含量偏高的原因.研究了APV在不同温度条件下,过滤杂质含量的变化趋势,除杂系数的调整,碱性沉钒铵盐的选择以及沉淀加铵系数等重要参数对杂质含量控制的影响.通过先运用低铵盐沉钒制取多钒酸铵、再返溶除杂净化、最后碱沉的工艺流程,有效地将Cr、Si、Al等主要杂质含量由原来的0.05％以上降低至目前的0.02％以下,对攀钢现有高纯钒生产技术的提高具有重要的指导意义,为攀钢钒业新产品的开发奠定了基础.