CN112941327A - 一种赤泥选择性分离钒和铁的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种赤泥选择性分离钒和铁的方法,所述方法包括下述步骤:将赤泥、水、浸出溶剂按照一定比例混合均匀,在浸出温度为25℃‑200℃,搅拌强度为100 r/min‑500 r/min条件下浸出15 min‑120 min,浸出结束后经固液分离得到富铁浸出渣和含钒浸出液,钒浸出率大于95%,铁浸出率小于8%。采用PPO粉溴化,静电纺丝和胺化交联技术制备通量可控的阴离子交换膜,将含钒浸出液与阴离子交换膜进行膜分离处理,用含钒浸出液和自来水将扩散渗析器灌满,静置浸泡2h‑5h后,再控制进液和出液流速为0.5 L/h‑10 L/h,得到纯钒溶液中钒浓度大于500mg/L,杂质离子浓度小于20mg/L。本发明具有能够实现赤泥选择性浸出分离钒与铁,浸出液中钒与杂质离子易于分离,操作简单和分离系数高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及赤泥综合回收有价组分领域,具体说是涉及一种赤泥选择性分离钒和铁的方法。
背景技术
赤泥是铝土矿生产氧化铝过程中排放的碱性尾矿,会对环境造成严重污染(龙克树, 付勇, 龙珍, 田精林, 郑军. 全球铝土矿中稀土和钪的资源潜力分析[J]. 地质学报, 2019, 93(06):1279-1295;柳晓, 韩跃新, 何发钰, 李艳军, 高鹏, 李文博. 赤泥的危害及其综合利用研究现状[J]. 金属矿山, 2018(11): 7-12.)。然而,相较于铝土矿,赤泥中的有价组分均得到了一定程度的富集(王璐, 郝彦忠, 郝增发. 赤泥中有价金属提取与综合利用进展[J]. 中国有色金属学报, 2018, 28(08): 1697-1710.)。
稀有金属钒属于战略性金属,广泛应用于航空航天、国防等重要领域,但一般没有富矿存在,赤泥中的钒含量一般可富集至0.1%-0.5%,但由于钒存在于其他矿物的晶格中,很难从赤泥中提取和分离(李兰杰, 赵备备, 高明磊, 耿立唐, 白瑞国, 柳朝阳, 王新东. 钒化工冶金固废资源化清洁利用[J]. 过程工程学报, 2019, 19(S1): 99-108.)。
目前,从赤泥中提取钒等稀有金属多采用无机酸浸法,有学者研究利用盐酸浸出赤泥,在合适的浸出参数下钒浸出率达到70%以上;采用9mol/L的H2SO4浸出赤泥,钪浸出率达到80%以上;用6mol/L的H2SO4浸出赤泥,其中的镧浸出率达99%(姜平国, 廖春发. 从赤泥盐酸浸出液中提取钪的工艺研究[J]. 中国有色冶金. 2012, 1: 66-68;王克勤, 李生虎.氧化铝赤泥盐酸浸出回收钒的试验研究[J]. 稀有金属与硬质合金, 2012, 40(06):5-8;Abhilash, S.S., Sinha, M.K., Pandey, B.D. Extraction of lanthanum and ceriumfrom Indian red mud[J]. International Journal of Mineral Processing, 2014,127: 70-73)。
尽管该过程中钒等稀有金属浸出率较高,但酸浸液中也溶解了大量的杂质离子,关于酸浸液中杂质离子对钒后续提取纯化的影响,学者们研究了铁、铝、镁、钠、钾对钒分离纯化的影响,镁、钠、钾对钒的萃取分离存在一定影响,铁、铝对钒的萃取有显著的协同作用(张玉明, 李长江. 利用氧化铝生产工艺综合提取钒镓钪的研究[J]. 轻金属, 2013(12):14-17;Zhu, Z.W., Tulpatowicz, K., Pranolo, Y., Cheng, C.Y. Solvent extractionof molybdenum and vanadium from sulphate solutions with Cyphos IL 101[J].Hydrometallurgy, 2019, 154: 72-77;Jiang, D.D., Song, N.Z., Liao, S.F., Lian,Y., Ma, J.T., Jia, Q. Study on the synergistic extraction of vanadium bymixtures of acidic organophosphorus extractants and primary amine N1923[J].Separation and Purification Technology, 2015, 156: 835-840;Li, X.B., Wei, C.,Wu, J., Li, M.T., Deng, Z.G., Li, C.X., Xu, H.S. Co-extraction and selectivestripping of vanadium (IV) and molybdenum (VI) from sulphuric acid solutionusing 2-ethylhexyl phosphonic acid mono-2-ethylhexyl ester[J]. Separation andPurification Technology, 2012, 86: 64-69)。这些杂质离子(尤其是铁离子)的存在会严重影响后续溶剂萃取和离子交换过程(刘景文, 阳征斐,周鹏,李飞. V(V)-Fe(III)-S(VI)-H2O系热力学研究与钒铁分离方法理论[J]. 中国有色金属学报, 2020, 30(4):912-919)。
因此,目前赤泥提取钒等稀有金属的工艺过程,多采用无机酸浸出-溶剂萃取联合技术,尽管该方法中钒浸出率较高,但杂质离子的溶出率也较高,浸出液中的杂质离子(尤其是铁离子)将会导致后续溶剂萃取过程易出现有机相乳化和两相难以分离的问题。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种赤泥选择性分离钒和铁的方法,本发明的方法具有浸出过程钒与铁的分离系数高,浸出渣中铁含量高,浸出液中钒与杂质离子易于分离,操作简单,纯钒溶液中钒浓度高和杂质离子浓度低的特点。
本发明的目的可通过下述技术措施来实现:
本发明的赤泥选择性分离钒和铁的方法步骤如下:
a、选择性浸出:将赤泥与水按照液固质量比为1:3-12混合均匀,然后按照赤泥与浸出溶剂质量比为10:1-4加入浸出溶剂并搅拌均匀,其中浸出溶剂由质量比为10-25:3-9草酸和亚硫酸钠为混合组成;在浸出温度为25℃-200℃、搅拌强度为100 r/min-500 r/min条件下浸出15 min-120 min,浸出结束后经固液分离得到富铁浸出渣和含钒浸出液,钒浸出率大于95%,铁浸出率小于8%。
b、离子交换静电纺丝膜制备:将PPO粉末与氯仿按照质量比为1:8-20混合均匀,在温度为20℃-50℃条件下搅拌2h-4h,直至粉末完全溶解;然后按照PPO粉末与溴水质量比为1:3-10加入纯度大于99.5%溴水,在25°C-50℃条件下反应1h-3 h,然后在150°C-250 °C条件下溴化反应8h-16 h;反应结束后,将此溶液缓慢倒入甲醇中搅拌均匀并过滤,将过滤得到的固体于50°C-80℃条件下干燥12h-24h,即可得到溴化聚苯醚BPPO;将BPPO粉末与甲基吡咯烷酮NMP按照质量比为1:3-10混合均匀,在温度为20℃-50℃条件下搅拌直至粉末溶解,然后将溶液置于自动控制注射器中,设置静电纺丝装置电压为8KV-24KV,控制注射器自动注射速率为0.1 mL/min-0.5 mL/min,注射器与滚筒距离为5cm -25 cm,纺丝所得膜经30°C-50°C热处理10 min后,得到静电纺丝纳米纤维基膜;然后将静电纺丝纳米纤维基膜放置于三甲胺和乙二胺混合溶液中于20°C-40°C条件下浸泡胺化10h-30h,胺化结束后自然风干即可获得阴离子交换膜,将10片-50片阴离子交换膜组装成扩散渗析器,备用;其中三甲胺与乙二胺的质量比为2-5:1;
c、膜选择性分离钒和杂质离子:将步骤a所得的含钒浸出液与步骤b所得的扩散渗析器进行膜分离处理作业,先用含钒浸出液与自来水将扩散渗析器灌满,静置浸泡2-5h后设备内部达到平衡,控制进液和出液流速在0.5L/h-10 L/h,两种出液料分别为纯钒溶液和杂质溶液;其中含钒浸出液和自来水的质量比为1:0.5-1。
进一步说,本发明中所述赤泥为含钒量大于0.3%,含铁量大于15%的烧结法赤泥或联合法赤泥。所述富铁浸出渣中铁的含量大于35%,可以用于含铁原料综合利用。所述含钒浸出液中钒浓度大于100mg/L。所述纯钒溶液中钒浓度大于500mg/L,杂质离子含量小于20mg/L。
本发明的有益效果如下:
本发明采用有机酸-无机盐络合选择性浸出技术,即采用草酸和亚硫酸钠的耦合作用,改变赤泥浸出液中钒和铁的离子形态,从而达到浸出分离的目的。赤泥经过草酸和亚硫酸钠浸出后,其微观物相变化见图1。
赤泥中的方解石和钙霞石完全溶解在草酸浸出液中,浸出渣中存在硬石膏、草酸钙和草酸亚铁的物相。随着草酸浓度的增加,赤铁矿的衍射峰逐渐减弱,而草酸亚铁和草酸钙的衍射峰越来越明显,某些矿物成分被选择性破坏,钒被选择性浸出。草酸中的H+将钒和铁溶解在浸出液中,再利用亚硫酸钠将V(V)和Fe(III)离子还原为V(IV)和Fe(II)。草酸根和Fe(II)离子之间由于络合作用使得铁以沉淀形式存在于浸出渣中,导致草酸浸出液中铁离子浓度减少,铁浸出率降低,因此,赤泥选择性浸出过程中可能发生以下化学反应。
Na2O(CaO)·SiO2·Al2O3 + 10H+→ 2Al3+ + 2Na+ + Ca2++ SiO2↓ + 5H2O (1)
CaTiO3 + 6H+ → Ti4+ + Ca2++ 3H2O (2)
Fe2O3 + 6H+→ 2Fe3+ + 3H2O (3)
V2O5 + 2H+→ 2VO2 + + H2O (4)
2Fe3++ SO3 2-+ H2O → 2Fe2+ + SO4 2- + 2H+ (5)
2VO2 ++ SO3 2- + 2H+ → 2VO2+ + SO4 2- + H2O (6)
Fe2+ + C2O4 2-→ FeC2O4↓ (7)
Ca2++ SO4 2-→ CaSO4↓ (8)
Ca2+ + C2O4 2-→ CaC2O4↓ (9)
在草酸溶液介质中,钒和铁的存在形式如图2所示。
草酸介质中, pH值由0到6,钒主要以VO(C2O4)2 2-的形式存在,而铁离子的存在形态比V(IV)更为复杂,具体包括Fe(C2O4)2 -, Fe(C2O4)3 3-和 Fe(C2O4)2 2-等离子形态,在适当的条件下可以生成FeC2O4沉淀,从而导致酸浸渣中Fe和C含量高。赤泥草酸浸出液中钒主要以VO(C2O4)2 2-形式存在,这是由于有机配位化学得性质所决定的,结果见图3。
H2C2O4在水溶液中可电离成H+和C2O4 2-,其中H+与赤泥反应溶解铁和钒。利用Na2SO4将Fe(III)和V(V)还原为Fe(II)和V(IV)。根据溶液热力学性质,V(IV)主要以VO2+形式存在,Fe(II)主要以Fe2+形式存在。C2O4 2-是一个稳定的对称共轭体系,其中O-C-O的p-π共轭是由于C=O的π键和C-O的孤电子对而形成的,导致了共轭体系中单键和双键平均化。O-C-O的每个共轭体系都有一个负电荷,可以与金属阳离子发生反应,因此,FeC2O4的沉淀可由一个分子的Fe2+和C2O4 2-生成,这与XRD分析结果中FeC2O4的存在结果一致。VO2+中含有V=O双键,一分子的VO2+可与两分子的C2O4 2-形成更稳定的π-π共轭体系VO(C2O4)2 2-,这与草酸介质中钒的溶液热力学理论结果一致,因此,利用草酸和亚硫酸钠浸出赤泥可以实现钒和铁的有效分离。
本发明制备了通量可调控的阴离子交换膜,采用自制的阴离子交换膜处理赤泥草酸浸出液,可以有效地分离浸出液中的钒和杂质离子。其中PPO粉经过溴化处理后,其微观结构发生明显改变(见图4)。
对比溴化和未溴化的PPO红外吸收光谱,很明显溴化反应导致了原始PPO部分分子键峰值强度降低,峰变宽。位于谱带1300 cm–1的C-O-C键,C-H键和1188 cm–1的C-H平面弯曲键。通过在PPO苯环上进行溴基化,溴原子取代了苯环上的氢离子。大分子量的溴原子的存在抑制了邻近醚键的苯环的扭曲振动。同样溴原子也抑制了邻近苯环上的甲基的伸缩振动。这反应在红外光谱中即为随着溴化程度的增加,某些谱带的峰值强度降低,说明了对应这些谱带的分子键的活性和振动降低。例如,位于波数1600 cm–1的苯环C-C伸缩键和位于波数1010 cm–1的三方环规则性振动强度随着溴化程度的增加而降低。位于谱带1300 cm–1的C-O-C键的振动强度降低,这是由于溴原子在一些苯环上取代导致醚键的扭转运动的僵化和减弱,继而使C-O-C键的振动强度降低。1188 cm–1的C-H平面弯曲键强度的降低及该键的分裂,表明已有不同型态的C-H平面弯曲键形成,这主要是由于邻近苯环上甲基位置上的溴原子对其的牵引阻碍导致。这一现象在溴化程度较高的时候表现的比较明显,如图5.9BPPO (b)和BPPO (c)所示,对比文献,用7g和13g溴水溴化所得BPPO,其溴化程度均应超过40%。结果表明高溴化程度有利于增强膜的渗透性,继而增强溴基团对邻近苯环上甲基的干扰,使僵化的苯环之间形成某种构象的互锁,最终增强扩散转移的长度,使膜的含水量增高。
此外,BPPO粉制备基膜过程有区别于传统的刮膜方法,而是采用静电纺丝膜的制备方法(见图5)。
该方法得到的阴离子交换膜结构更加坚固,微观结构为纤维状,纤维之间有较大的空隙,同时纤维之间的排列具有不规则性,具有膜通量可调控的特点,更有利用草酸钒络合离子的截留,从而与其它杂质离子的有效分离,静态扩散分离钒过程的装置见图7。
因此,本发明提供了一种赤泥选择性分离钒和铁的方法,该方法具有浸出过程钒与铁的分离系数高,浸出渣中铁含量高,浸出液中钒与杂质离子易于分离,操作简单,纯钒溶液中钒浓度高和杂质离子浓度低的特点。
附图说明
图1赤泥草酸浸出渣得物相分析。
图2草酸介质中钒和铁的存在形式。
图3赤泥选择性浸出分离钒和铁的原理图。
图4 PPO和不同程度溴化聚苯醚BPPO红外光谱分析对比BPPO (a) 1g 溴水溴化;(b) 7g 溴水溴化。
图5 静电纺丝装置示意图。
图6 静电纺丝所得BPPO膜SEM图像。
图7静态扩散渗析装置。
图8为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
本发明以下将结合实施例(附图)作进一步描述:
为避免重复叙述,现将本发明具体实施方式所涉及的技术参数统一描述如下:所述离子交换静电纺丝膜制备过程中将PPO粉末与氯仿按照质量比为1:8-20混合均匀,在温度为20℃-50℃条件下搅拌2h-4h,直至粉末完全溶解;然后按照PPO粉末与溴水质量比为1:3-10加入纯度大于99.5%溴水,在25°C-50℃条件下反应1h-3 h,然后在150°C-250 °C条件下溴化反应8h-16 h;反应结束后,将此溶液缓慢倒入甲醇中搅拌均匀后过滤,将过滤的固体于50°C-80℃条件下干燥12h-24h,即可得到溴化聚苯醚(BPPO),所述赤泥为烧结法赤泥或联合法赤泥,含钒量大于0.3%,含铁量大于15%,所述浸出药剂的质量比是草酸:亚硫酸钠为10-25:3-9;含钒浸出液和自来水的质量比为1:0.5-1。具体实施例中不再赘述。
实施例1
将赤泥与水按照液固质量比为1:3-6混合均匀,然后按照赤泥与浸出溶剂质量比为10:1-2加入浸出药剂并搅拌均匀,其中浸出溶剂由草酸和亚硫酸钠混合组成。在浸出温度为25℃-75℃,搅拌强度为100 r/min-200 r/min条件下浸出15 min-50 min,浸出结束后经固液分离得到富铁浸出渣和含钒浸出液,钒浸出率大于95%,铁浸出率小于8%,浸出渣中铁的含量大于35%,可以用于含铁原料综合利用,浸出液中钒浓度大于100mg/L。将BPPO粉末与甲基吡咯烷酮(NMP)按照质量比为1:3-5混合均匀,在温度为20℃-50℃条件下搅拌直至粉末溶解,然后将溶液置于自动控制针管注射器中,设置静电纺丝装置电压为8KV-14KV,控制针管自动注射速率为0.1 mL/min-0.5 mL/min,针头与滚筒距离为5cm-10cm,纺丝膜经30°C-50°C热处理10 min后,得到静电纺丝纳米纤维基膜;然后将静电纺丝纳米纤维基膜放置于三甲胺和乙二胺混合溶液(TMA:EDA为2-3:1)中于20°C-40°C条件下浸泡胺化10h-16h,胺化结束后自然风干即可获得离子交换膜,将10片-20片离子交换膜组装成扩散渗析器。将含钒浸出液与扩散渗析器进行膜分离处理作业,先用含钒浸出液和自来水将扩散渗析器灌满,静置浸泡2h-5h后设备内部达到平衡,控制进液和出液流速在0.5L/h-10 L/h,两种出液料分别为纯钒溶液和杂质溶液,纯钒溶液中钒浓度大于500mg/L,杂质离子含量小于20mg/L。
实施例2
将赤泥与水按照液固质量比为1:6-9混合均匀,然后按照赤泥与浸出溶剂质量比为10:2-3加入浸出药剂并搅拌均匀,其中浸出溶剂由草酸和亚硫酸钠混合组成。在浸出温度为75℃-150℃,搅拌强度为200r/min-400r/min条件下浸出50min-90min,浸出结束后经固液分离得到富铁浸出渣和含钒浸出液,钒浸出率大于97%,铁浸出率小于6%,浸出渣中铁的含量大于38%,可以用于含铁原料综合利用,浸出液中钒浓度大于110mg/L。将BPPO粉末与甲基吡咯烷酮(NMP)按照质量比为1:5-8混合均匀,在温度为20℃-50℃条件下搅拌直至粉末溶解,然后将溶液置于自动控制针管注射器中,设置静电纺丝装置电压为14KV-20KV,控制针管自动注射速率为0.1mL/min-0.5mL/min,针头与滚筒距离为10cm-20cm,纺丝膜经30°C-50°C热处理10min后,得到静电纺丝纳米纤维基膜;然后将静电纺丝纳米纤维基膜放置于三甲胺和乙二胺混合溶液(TMA:EDA为3-4:1)中于20°C-40°C条件下浸泡胺化16h-24h,胺化结束后自然风干即可获得离子交换膜,将20片-40片离子交换膜组装成扩散渗析器。将含钒浸出液与扩散渗析器进行膜分离处理作业,先用含钒浸出液和自来水将扩散渗析器灌满,静置浸泡2h-5h后设备内部达到平衡,控制进液和出液流速在0.5L/h-10 L/h,两种出液料分别为纯钒溶液和杂质溶液,纯钒溶液中钒浓度大于600mg/L,杂质离子含量小于15mg/L。
实施例3
将赤泥与水按照液固质量比为1:9-12混合均匀,然后按照赤泥与浸出溶剂质量比为10:3-4加入浸出药剂并搅拌均匀,其中浸出溶剂由草酸和亚硫酸钠混合组成。在浸出温度为150℃-200℃,搅拌强度为400r/min-500r/min条件下浸出90min-120min,浸出结束后经固液分离得到富铁浸出渣和含钒浸出液,钒浸出率大于98%,铁浸出率小于5%,浸出渣中铁的含量大于40%,可以用于含铁原料综合利用,浸出液中钒浓度大于120mg/L。将BPPO粉末与甲基吡咯烷酮(NMP)按照质量比为1:8-10混合均匀,在温度为20℃-50℃条件下搅拌直至粉末溶解,然后将溶液置于自动控制针管注射器中,设置静电纺丝装置电压为20KV-24KV,控制针管自动注射速率为0.1mL/min-0.5mL/min,针头与滚筒距离为20cm-25cm,纺丝膜经30°C-50°C热处理10min后,得到静电纺丝纳米纤维基膜;然后将静电纺丝纳米纤维基膜放置于三甲胺和乙二胺混合溶液(TMA:EDA为4-5:1)中于20°C-40°C条件下浸泡胺化24h-30h,胺化结束后自然风干即可获得离子交换膜,将40片-50片离子交换膜组装成扩散渗析器。将含钒浸出液与扩散渗析器进行膜分离处理作业,先用含钒浸出液和自来水将扩散渗析器灌满,静置浸泡2h-5h后设备内部达到平衡,控制进液和出液流速在0.5L/h-10 L/h,两种出液料分别为纯钒溶液和杂质溶液,纯钒溶液中钒浓度大于700mg/L,杂质离子含量小于10mg/L。
本具体实施方式采用有机酸络合选择性浸出技术,即采用草酸和亚硫酸钠的耦合作用,H2C2O4在水溶液中可电离成H+和C2O4 2-,其中H+与赤泥反应溶解铁和钒。利用Na2SO4将Fe(III)和V(V)还原为Fe(II)和V(IV)。根据溶液热力学性质,V(IV)主要以VO2+形式存在,Fe(II)主要以Fe2+形式存在。C2O4 2-是一个稳定的对称共轭体系,其中O-C-O的p-π共轭是由于C=O的π键和C-O的孤电子对而形成的,导致了共轭体系中单键和双键平均化。O-C-O的每个共轭体系都有一个负电荷,可以与金属阳离子发生反应,因此,FeC2O4的沉淀可由一个分子的Fe2+和C2O4 2-生成。VO2+中含有V=O双键,一分子的VO2+可与两分子的C2O4 2-形成更稳定的π-π共轭体系VO(C2O4)2 2-,从而实现赤泥选择性浸出分离钒与铁的目标。采用自制可调控通量参数得阴离子交换膜技术,即采用自制的阴离子交换膜处理赤泥草酸浸出液,可以有效地分离浸出液中的钒和杂质离子。PPO粉经过溴化处理后得到BPPO,BPPO采用新型的静电纺丝膜的制备技术,该方法得到的膜结构更加坚固,微观结构为纤维状,纤维之间有较大的空隙,同时纤维之间的排列具有不规则性,具有膜通量可调控的特点,更有利用草酸钒络合离子的截留,从而可与其它杂质离子有效分离。
本具体实施方式提供了一种选择性分离赤泥中钒和铁的方法,该方法具有浸出过程钒与铁的分离系数高,浸出渣中铁含量高,浸出液中钒与杂质离子易于分离,操作简单,纯钒溶液中钒浓度高和杂质离子浓度低的特点。
Claims (5)
1.一种赤泥选择性分离钒和铁的方法,其特征在于:所述方法步骤如下:
a、选择性浸出:将赤泥与水按照液固质量比为1:3-12混合均匀,然后按照赤泥与浸出溶剂质量比为10:1-4加入浸出溶剂并搅拌均匀,其中浸出溶剂由质量比为10-25:3-9草酸和亚硫酸钠为混合组成;在浸出温度为25℃-200℃、搅拌强度为100 r/min-500 r/min条件下浸出15 min-120 min,浸出结束后经固液分离得到富铁浸出渣和含钒浸出液,钒浸出率大于95%,铁浸出率小于8%;
b、离子交换静电纺丝膜制备:将PPO粉末与氯仿按照质量比为1:8-20混合均匀,在温度为20℃-50℃条件下搅拌2h-4h,直至粉末完全溶解;然后按照PPO粉末与溴水质量比为1:3-10加入纯度大于99.5%溴水,在25°C-50℃条件下反应1h-3 h,然后在150°C-250 °C条件下溴化反应8h-16 h;反应结束后,将此溶液缓慢倒入甲醇中搅拌均匀并过滤,将过滤得到的固体于50°C-80℃条件下干燥12h-24h,即可得到溴化聚苯醚BPPO;将BPPO粉末与甲基吡咯烷酮NMP按照质量比为1:3-10混合均匀,在温度为20℃-50℃条件下搅拌直至粉末溶解,然后将溶液置于自动控制注射器中,设置静电纺丝装置电压为8KV-24KV,控制注射器自动注射速率为0.1 mL/min-0.5 mL/min,注射器与滚筒距离为5cm -25 cm,纺丝所得膜经30°C-50°C热处理10 min后,得到静电纺丝纳米纤维基膜;然后将静电纺丝纳米纤维基膜放置于三甲胺和乙二胺混合溶液中于20°C-40°C条件下浸泡胺化10h-30h,胺化结束后自然风干即可获得阴离子交换膜,将10片-50片阴离子交换膜组装成扩散渗析器,备用;其中三甲胺与乙二胺的质量比为2-5:1;
c、膜选择性分离钒和杂质离子:将步骤a所得的含钒浸出液与步骤b所得的扩散渗析器进行膜分离处理作业,先用含钒浸出液与自来水将扩散渗析器灌满,静置浸泡2-5h后设备内部达到平衡,控制进液和出液流速在0.5L/h-10 L/h,两种出液料分别为纯钒溶液和杂质溶液;其中含钒浸出液和自来水的质量比为1:0.5-1。
2.根据权利要求1所述赤泥选择性分离钒和铁的方法,其特征在于:所述赤泥为含钒量大于0.3%,含铁量大于15%的烧结法赤泥或联合法赤泥。
3.根据权利要求1所述赤泥选择性分离钒和铁的方法,其特征在于:所述富铁浸出渣中铁的含量大于35%,可以用于含铁原料综合利用。
4.根据权利要求1所述赤泥选择性分离钒和铁的方法,其特征在于:所述含钒浸出液中钒浓度大于100mg/L。
5.根据权利要求1所述赤泥选择性分离钒和铁的方法,其特征在于:所述纯钒溶液中钒浓度大于500mg/L,杂质离子含量小于20mg/L。
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---|---|---|---|---|
CN112342399A (zh) * | 2020-10-16 | 2021-02-09 | 北京科技大学 | 一种同时提取钒渣中钒、钛、铬的方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004099079A1 (en) * | 2003-05-12 | 2004-11-18 | Clean Teq Pty Ltd | A method for producing an electrolytic solution containing vanadium |
CN101289703A (zh) * | 2008-03-07 | 2008-10-22 | 昆明理工大学 | 从高铁含钒石煤氧压酸浸液中萃取钒的方法 |
CN103922416A (zh) * | 2014-04-16 | 2014-07-16 | 中南大学 | 一种从赤泥中分离回收铁的方法 |
CN105907964A (zh) * | 2016-04-28 | 2016-08-31 | 河南理工大学 | 一种酸溶液中钒、钪、铁的分离方法 |
CN106244828A (zh) * | 2016-09-21 | 2016-12-21 | 武汉科技大学 | 一种含钒浸出液的除杂方法 |
CN107475521A (zh) * | 2017-08-30 | 2017-12-15 | 河南理工大学 | 一种赤泥选择性浸出提取钛的方法 |
CN110306044A (zh) * | 2019-07-18 | 2019-10-08 | 北京科技大学 | 一种水热草酸络合浸出钒铁尖晶石含钒矿物中钒的方法 |
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004099079A1 (en) * | 2003-05-12 | 2004-11-18 | Clean Teq Pty Ltd | A method for producing an electrolytic solution containing vanadium |
CN101289703A (zh) * | 2008-03-07 | 2008-10-22 | 昆明理工大学 | 从高铁含钒石煤氧压酸浸液中萃取钒的方法 |
CN103922416A (zh) * | 2014-04-16 | 2014-07-16 | 中南大学 | 一种从赤泥中分离回收铁的方法 |
CN105907964A (zh) * | 2016-04-28 | 2016-08-31 | 河南理工大学 | 一种酸溶液中钒、钪、铁的分离方法 |
CN106244828A (zh) * | 2016-09-21 | 2016-12-21 | 武汉科技大学 | 一种含钒浸出液的除杂方法 |
CN107475521A (zh) * | 2017-08-30 | 2017-12-15 | 河南理工大学 | 一种赤泥选择性浸出提取钛的方法 |
CN110306044A (zh) * | 2019-07-18 | 2019-10-08 | 北京科技大学 | 一种水热草酸络合浸出钒铁尖晶石含钒矿物中钒的方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112342399A (zh) * | 2020-10-16 | 2021-02-09 | 北京科技大学 | 一种同时提取钒渣中钒、钛、铬的方法 |
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Publication number | Publication date |
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