CN101343695A - 降低提钒浸出循环液中的钾、钠含量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低提钒浸出循环液中的钾、钠含量的方法，该方法包括以下步骤：用酸调节提钒浸出循环液的pH值，使得提钒浸出循环液在酸性范围内；加热提钒浸出循环液并进行搅拌；当提钒浸出循环液达到反应温度后，向提钒浸出循环液中加入除钾、钠剂，使得提钒浸出循环液中的钾、钠与除钾、钠剂反应；反应结束后，过滤提钒浸出循环液。
Description
技术领域
本发明涉及一种降低提钒浸出循环液中的钾、钠含量的方法，尤其涉及一种降低低品味钒原料酸浸-离子交换循环液中的钾、钠含量的方法。
背景技术
目前，国内低品味钒原料提钒所获得的钒产品已经占据一定的市场份额，这对国内钒产量产生了较大的影响。由于低品味钒原料生产钒产品时对环境的污染较为严重，所以用低品味钒原料生产钒产品受到了极大的限制。在生产钒产品造成的环境污染问题中，废水污染是其中较为严重的问题，而90％以上的废水是浸出液经离子交换后的余液。低品味钒原料采用酸浸-离子交换法生产钒产品时，溶液中的钾、钠含量的富集是影响离子交换余液循环使用的主要原因之一。
提钒浸出液中的钾、钠主要有两个来源：其一是低品味钒原料本身含有的钾、钠元素在酸浸的过程中进入浸出液，其二是在除去浸出液中的杂质的过程中加入的氢氧化钠引入的钠元素。当离子交换余液中含有大量的钾、钠离子时，由于提钒浸出液的粘度太大而无法循环使用；另外，将含有大量钾、钠离子的提钒浸出液直接排放，又会造成环境污染问题。因此，需要去除提钒浸出液中的钾、钠离子，或者降低提钒浸出液中的钾、钠离子的浓度，使其可以循环浸出。
发明内容
本发明针对提钒浸出循环液中的钾、钠含量太高而导致的溶液不能被循环使用的问题，提供了一种降低提钒浸出循环液中的钾、钠含量的方法。该方法可以大大降低提钒浸出循环液中的钾、钠含量，为废水的循环利用提供了有利条件，避免了大量提钒废水的排放污染问题。
根据本发明的降低提钒浸出循环液中的钾、钠含量的方法包括以下步骤：用酸调节提钒浸出循环液的pH值，使得提钒浸出循环液在酸性范围内；加热提钒浸出循环液并进行搅拌；当提钒浸出循环液达到反应温度后，向提钒浸出循环液中加入除钾、钠剂，使得提钒浸出循环液中的钾、钠与除钾、钠剂反应；反应结束后，过滤提钒浸出循环液。
上述方法还包括以下步骤：在提钒浸出循环液中的钾、钠与除钾、钠剂反应结束后，将提钒浸出循环液的pH值调节到3.6～7.0的范围内，使得过量的除钾、钠剂沉淀。
根据本发明的方法，在加热提钒浸出循环液之前，用硫酸将提钒浸出循环液的pH值调节到1.5～2.3的范围内。
优选地，所述反应温度为90℃～提钒浸出循环液沸腾的温度。
根据本发明的方法，当提钒浸出循环液达到反应温度后，使用氧化钙、氢氧化钙和碳酸钙中的一种或者它们的混合物将提钒浸出循环液的pH值控制在1.4～1.9的范围内。
优选地，所述除钾、钠剂为含有铁离子的化合物；更加优选地，所述除钾、钠剂为硫酸铁。
优选地，向提钒浸出循环液中加入的除钾、钠剂的量与提钒浸出循环液中含有的钾、钠的量的比例为：除钾、钠剂所含的Fe3+的摩尔量与Na+或K+的摩尔量的比例在2.5～3.0的范围内。
优选地，除钾、钠的反应时间为60分钟～120分钟。
附图说明
图1是示出根据本发明的降低提钒浸出循环液中的钾、钠含量的方法的流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种降低提钒浸出循环液中的钾、钠含量的方法。参照图1，本发明的降低提钒浸出循环液中的钾、钠含量的方法包括以下步骤：用酸调节提钒浸出循环液的pH值，使得提钒浸出循环液在酸性范围内；加热提钒浸出循环液并进行搅拌；当提钒浸出循环液达到反应温度后，向提钒浸出循环液中加入除钾、钠剂，使得提钒浸出循环液中的钾、钠与除钾、钠剂反应；反应结束后，过滤提钒浸出循环液。
优选地，根据本发明的降低提钒浸出循环液中的钾、钠的方法包括以下步骤：第一步，用硫酸将提钒浸出循环液的pH值调节在1.5～2.3的范围内；第二步，加热提钒浸出循环液并进行搅拌；第三步，当提钒浸出循环液达到90℃～溶液沸腾的温度时，加入含有铁离子的除钾、钠剂，优选地除钾、钠剂为硫酸铁，其中，加入的硫酸铁的量满足以下等式，即，加入的铁离子的摩尔量/钠离子或钾离子的摩尔量＝2.5～3.0，加入硫酸铁后，硫酸铁与提钒浸出循环液中的钾、钠按照下面的方程式进行反应，并且在该反应过程中，使用氧化钙、氢氧化钙和碳酸钙中的一种或者它们的混合物将提钒浸出循环液的pH值控制在1.4～1.9的范围内，整个反应需要60分钟～120分钟；第四步，反应结束后，将溶液的pH值调节到3.6～7.0的范围内，使得过量的硫酸铁沉淀；第五步，过滤提钒浸出循环液，将滤液返回浸出工艺重新使用。
方程式
K++3Fe3++2SO4 2-+6H2O→KFe3(SO4)2(OH)6+6H+
Na++3Fe3++2SO4 2-+6H2O→NaFe3(SO4)2(OH)6+6H+
由上述方程式可知，提钒浸出液中的钾离子与加入的硫酸铁反应，生成难溶于水的络合物黄钾铁矾KFe3[SO4]2(OH)6，从而通过容易地分离黄钾铁矾去除了提钒浸出液中的钾离子。
基于类似的原理，提钒浸出液中的钠离子与加入的硫酸铁反应，生成难溶于水的络合物黄钠铁矾NaFe3[SO4]2(OH)6，从而通过容易地分离黄钠铁矾去除了提钒浸出液中的钠离子。
下面，通过详细的示例来描述本发明。
示例1
取1200mL的提钒浸出液(溶液中的Na+浓度为20.7g/L，K+浓度为3.1g/L，SO4 2-浓度为34.2g/L)，用浓硫酸将溶液的pH值调节为1.7；水浴加热至95℃，在搅拌的条件下加入580g硫酸铁，并且用氢氧化钙将溶液的pH值控制在1.4～1.9；恒温反应60分钟后，将溶液的pH值调节到3.8；过滤，获得滤液962mL。经过分析，滤液的主要成分为：Na+的浓度为2.4g/L，K+的浓度为0.3g/L，SO4 2-的浓度1.7g/L。滤液返回浸出工艺循环使用。
示例2
取1600mL的提钒浸出液(溶液中的Na+浓度为34.5g/L，SO4 2-浓度为53.1g/L)，用浓硫酸将溶液的pH值调节为2.2；水浴加热至92℃，在搅拌的条件下加入1290g硫酸铁，并且用氢氧化钙将溶液的pH值控制在1.4～1.9；恒温反应120分钟后，将溶液的pH值调节到6.0；过滤，获得滤液1076mL。经过分析，滤液的主要成分为：Na+的浓度为2.7g/L，SO4 2-的浓度0.3g/L。滤液返回浸出工艺循环使用。
示例3
取2000mL的提钒浸出液(溶液中的Na+浓度为30.8g/L，SO4 2-浓度为49.8g/L)，用浓硫酸将溶液的pH值调节为2.0；水浴加热至95℃，在搅拌的条件下加入1550g硫酸铁，并且用氢氧化钙将溶液的pH值控制在1.4～1.9；恒温反应90分钟后，将溶液的pH值调节到4.0；过滤，获得滤液1320mL。经过分析，滤液的主要成分为：Na+的浓度为2.5g/L，SO4 2-的浓度1.5g/L。滤液返回浸出工艺循环使用。
示例4
取2000mL的提钒浸出液(溶液中的Na+浓度为20.7g/L，K+浓度为3.1g/L，SO4 2-浓度为34.2g/L)，用浓硫酸将溶液的pH值调节为1.5；水浴加热至90℃，在搅拌的条件下加入970g硫酸铁，并且用氧化钙将溶液的pH值控制在1.4～1.9；恒温反应80分钟后，将溶液的pH值调节到3.6；过滤，获得滤液1460mL。经过分析，滤液的主要成分为：Na+的浓度为2.2g/L，K+的浓度为0.3g/L，SO4 2-的浓度1.6g/L。滤液返回浸出工艺循环使用。
示例5
取2000mL的提钒浸出液(溶液中的Na+浓度为30.8g/L，SO4 2-浓度为49.8g/L)，用浓硫酸将溶液的pH值调节为2.3；水浴加热至溶液沸腾，在搅拌的条件下加入1450g硫酸铁，并且用氢氧化钙将溶液的pH值控制在1.4～1.9；恒温反应60分钟后，将溶液的pH值调节到7.0；过滤，获得滤液1350mL。经过分析，滤液的主要成分为：Na+的浓度为2.9g/L，SO4 2-的浓度1.5g/L。滤液返回浸出工艺循环使用。
在下面的表1中清楚地示出了根据本发明的降低提钒浸出循环液中钾、钠含量的方法的效果。
表1
| 反应前溶液中的钾含量(g/L) | 反应后溶液中的钾含量(g/L) | 钾减少比率(％) | 反应前溶液中的钠含量(g/L) | 反应后溶液中的钠含量(g/L) | 钠减少比率(％) | |
| 示例1 | 3.1 | 0.3 | 90.3 | 20.7 | 2.4 | 88.4 |
| 示例2 | - | - | - | 34.5 | 2.7 | 92.2 |
| 示例3 | - | - | - | 30.8 | 2.5 | 91.9 |
| 示例4 | 3.1 | 0.3 | 90.3 | 20.7 | 2.2 | 89.4 |
| 示例5 | - | - | - | 30.8 | 2.9 | 90.6 |
从上面的表1中可以看出，通过根据本发明的降低提钒浸出循环液中的钾、钠的方法，溶液中含有的钾、钠含量明显降低，使得提钒浸出液可以被循环使用，解决了低品味钒原料提钒过程中产生的废水污染环境的问题。
Claims (9)
1、一种降低提钒浸出循环液中的钾、钠含量的方法，该方法包括以下步骤：
用酸调节提钒浸出循环液的pH值，使得提钒浸出循环液在酸性范围内；
加热提钒浸出循环液并进行搅拌；
当提钒浸出循环液达到反应温度后，向提钒浸出循环液中加入除钾、钠剂，使得提钒浸出循环液中的钾、钠与除钾、钠剂反应；
反应结束后，过滤提钒浸出循环液。
2、根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤：在提钒浸出循环液中的钾、钠与除钾、钠剂反应结束后，将提钒浸出循环液的pH值调节到3.6～7.0的范围内，使得过量的除钾、钠剂沉淀。
3、根据权利要求1所述的方法，其中，在加热提钒浸出循环液之前，用硫酸将提钒浸出循环液的pH值调节到1.5～2.3的范围内。
4、根据权利要求1所述的方法，其中，所述反应温度为90℃～提钒浸出循环液沸腾的温度。
5、根据权利要求1所述的方法，其中，当提钒浸出循环液达到反应温度后，使用氧化钙、氢氧化钙和碳酸钙中的一种或者它们的混合物将提钒浸出循环液的pH值控制在1.4～1.9的范围内。
6、根据权利要求1所述的方法，其中，所述除钾、钠剂为含有铁离子的化合物。
7、根据权利要求6所述的方法，其中，所述除钾、钠剂为硫酸铁。
8、根据权利要求1所述的方法，其中，向提钒浸出循环液中加入的除钾、钠剂的量与提钒浸出循环液中含有的钾、钠的量的比例为：除钾、钠剂所含的Fe3+的摩尔量与Na+或K+的摩尔量的比例在2.5～3.0的范围内。
9、根据权利要求1所述的方法，其中，除钾、钠的反应时间为60分钟～120分钟。
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