多聚钒酸铵沉淀条件的研究

多聚钒酸铵制备高纯五氧化二钒实验研究钒及化合物广泛应用于冶金、化工、医疗、能源等领域。

五氧化二钒是重要的钒化合物之一,是制备钒基合金、钒系合金、钒电池和催化剂的基础原料。

我国提钒产品以纯度为98%左右的工业五氧化二钒为主。

随着钒应用领域的扩大,新材料及钒电池等行业对高纯钒产品(99%以上)的需求不断增加。

本文在文献资料研究的基础上,本着高效、经济的原则,针对陕西商洛地区石煤提钒生产的多聚钒酸铵产品(95.41%),进行深度净化制备高纯五氧化二钒的实验研究,确定了工艺路线和工艺条件,研究成果对提高陕南地区钒产业经济效益有重要的应用价值。

主要研究内容如下:(1)以石煤酸性浸出制备的多聚钒酸铵为原料,采用直接碱溶除铁→净化除硅、磷→碱性沉钒→煅烧→高纯五氧化二钒的技术路线。

较采用工业五氧化二钒原料制备高纯五氧化二钒,流程短,经济高效;(2)多聚钒酸铵采用氢氧化钠溶液碱溶除铁工艺。

实验结果表明,将固液比为1:4的多聚钒酸铵产品50g溶解在质量分数为7.5%的氢氧化钠溶液中,在90℃的条件下,搅拌反应2h,进行沉淀铁离子,可有效脱除铁离子,除铁率能达到92%以上。

固液分离后,滤液进一步进行除杂净化。

(3)除铁净化后的富钒液采用氯化镁深度净化除硅、磷。

进行了氯化镁加入量、反应时间、pH值、反应温度和静置时间等因素对除杂率及钒损失率的影响实验。

结果表明:加入质量分数为20%的MgCl2 10m L,控制溶液为弱碱性,在初始pH值为9.5、反应温度60℃、反应30 min条件下。

可有效去除溶液中的硅、磷等杂质,脱除率可达到96%以上。

(4)偏钒酸铵结晶及高纯五氧化二钒制备。

通过实验,考察了偏钒酸铵生成过程的反应时间、铵盐加入量、反应温度、溶液初始pH值、静置时间等因素对偏钒酸铵晶体形成过程的沉钒率的影响。

最佳沉钒工艺条件为:反应时间1 h、加铵系数K=1.4、反应温度90℃、初始pH值为8.8~9.2之间、搅拌转速为300 r/min。

从酸浸石煤的萃取液中沉淀多聚钒酸铵Ξ张　云　范必威　彭达平(成都理工学院应用化学系,610059)摘　要:　进行了酸浸石煤萃取液铵盐直接沉钒的工艺研究,对沉钒的主要影响因素,如加铵系数、溶液pH 值、沉钒时间、温度等均进行了详细实验,得出了合理的沉钒工艺参数:在pH =4.0,加铵系数315;沉钒时间60～90min ,以及温度不低于80℃的条件下,从含钒16～20g/L 的萃取液中沉钒,沉钒率可达98%以上,产品质量达国家标准。

研究还表明,由于S O 42-,C O 32-,Na +,Cl -等的影响,从酸浸石煤萃取液沉钒与从水浸液沉钒相比,一些工艺参数如pH 、K NH 3等有较大差别。

关键词:　沉淀　五氧化二钒　萃取　石煤　酸浸中图分类号:TF84113 文献标识码:A 文章编号:0258-7076(2001)02-0157-04 从焙烧后的钢钒渣或石煤的水浸液中沉钒的传统工艺为:酸性水解沉粗钒—碱溶—铵盐精制的二次沉钒工艺。

该工艺不仅试剂和能量消耗大,而且沉钒率低。

20世纪80年代以来,从钢钒渣中提钒的国营大厂如攀枝花钢厂等逐步改为酸性铵盐直接沉钒工艺[1,2],既省去了沉粗钒和碱溶工序,又降低了试剂和能量消耗,提高了回收率。

但对于大多数石煤提钒厂来说,由于浸出液钒浓度低、杂质多,仍采用传统的两步沉钒法。

若对焙烧后的含钒石煤采用稀酸浸出,则钒的回收率比传统水浸工艺提高的同时,各种杂质如镁、钙、铁等也进入溶液,使水解沉钒更难以进行。

对这种酸浸液,目前大多采用萃取或离子交换处理[3,4],这样不仅溶液可得到净化,而且V 2O 5浓度由浸出的几克/升提高到了数十克/升,为后续沉钒创造了有利条件。

酸浸液经萃取或离子交换后的高浓度含钒液,虽然很多杂质被除去,而且钒浓度高,但和钢钒渣的水浸液相比,在组成上仍有很大的差别,如在酸浸和萃取等工序中引入了较多的S O 2-4、C O 2-3或Cl-,对这种反萃液或洗脱液能否直接采用铵盐沉钒来得到合格产品,目前还未见这方面报道。

化学化工C hemical Engineering制备高品质多钒酸铵工艺参数优化与研究冯国晟（河钢承钢钒钛事业部，河北　承德　０６７００２）摘 要：工业生产航空航天用五氧化二钒、高纯五氧化二钒、工业级五氧化二钒以及三氧化二钒等产品需要低杂质、大颗粒、低水份的多钒酸铵或偏钒酸铵，目前生产以上产品使用最多的是多钒酸铵。

而从含钒溶液中提取与回收钒的方法有多种，目前最常用和最成熟的方法是酸性铵盐沉淀法，而影响酸性铵盐沉钒的因素主要有：钒液质量、沉淀液的ｐＨ值、杂质含量、悬浮物、铵盐的加入量、沉钒时间、沉淀过程中的酸度、温度等。

本研究通过实验以及生产实践的方法对以上影响因素进行了工艺参数优化，通过铝法除杂参数的优化可以得出，除杂温度不高于８０℃、搅拌时间６～９分钟、ｐＨ值８～９，除杂系数０．８～０．９５。

钒液浓度在２８ｇ／ｌ左右时采用一次加酸沉淀，进液后直接加铵盐和硫酸（进液温度４２℃左右），沉淀酸度控制在１．９～２．４之间。

硫酸铵沉钒反应温度大于９５℃，氯铵沉钒温度大于９０℃，加铵系数调整为０．８左右。

通过工艺参数的优化和研究，多钒酸铵的品质得到提升，同时降低了产线辅料以及能源成本。

关键词：钒液；沉钒；铝法除杂；铵盐沉钒中图分类号：ＴＤ６４６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２０）２４－０１４８－２Optimization and Study on process parameters for preparation of high quality ammonium polyvanadateFENG Guo-sheng（Ｖａｎａｄｉｕｍ　ａｎｄ　ｔｉｔａｎｉｕｍ　Ｂｕｓｉｎｅｓｓ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｈｅｎｇｇａｎｇ，Ｃｈｅｎｇｄｅ　０６７００２，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ａｍｍｏｎｉｕｍ　ｐｏｌｙｖａｎａｄａｔｅ　ｏｒ　ａｍｍｏｎｉｕｍ　ｍｅｔａｖａｎａｄａｔｅ　ｗｉｔｈ　ｌｏｗ　ｉｍｐｕｒｉｔｙ，　ｌａｒｇｅ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ａｎｄ　ｌｏｗ　ｗａｔｅｒ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｓ　ｎｅｅｄｅｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｖａｎａｄｉｕｍ　ｐｅｎｔｏｘｉｄｅ，　ｈｉｇｈ　ｐｕｒｉｔｙ　ｖａｎａｄｉｕｍ　ｐｅｎｔｏｘｉｄｅ，　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｇｒａｄｅ　ｖａｎａｄｉｕｍ　ｐｅｎｔｏｘｉｄｅ　ａｎｄ　ｖａｎａｄｉｕｍ　ｔｒｉｏｘｉｄｅ　ｆｏｒ　ａｅｒｏｓｐａｃｅ．　Ａｔ　ｐｒｅｓｅｎｔ，　ａｍｍｏｎｉｕｍ　ｐｏｌｙｖａｎａｄａｔｅ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｕｓｅｄ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｂｏｖｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ．　Ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ｍａｎｙ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｔｏ　ｅｘｔｒａｃｔ　ａｎｄ　ｒｅｃｏｖｅｒ　ｖａｎａｄｉｕｍ　ｆｒｏｍ　ｖａｎａｄｉｕｍ　ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ．　Ａｔ　ｐｒｅｓｅｎｔ，　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｃｏｍｍｏｎｌｙ　ｕｓｅｄ　ａｎｄ　ｍａｔｕｒｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ａｃｉｄｉｃ　ａｍｍｏｎｉｕｍ　ｓａｌｔ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ．　Ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｆａｃｔｏｒｓ　ａｆｆｅｃｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｖａｎａｄｉｕｍ　ｂｙ　ａｃｉｄｉｃ　ａｍｍｏｎｉｕｍ　ｓａｌｔ　ａｒｅ：　ｔｈｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｖａｎａｄｉｕｍ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ，　ｐＨ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ，　ｉｍｐｕｒｉｔｙ　ｃｏｎｔｅｎｔ，　ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ　ｓｏｌｉｄｓ，　ａｍｏｕｎｔ　ｏｆ　ａｍｍｏｎｉｕｍ　ｓａｌｔ，　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ，　ａｃｉｄｉｔｙ　ａｎｄ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ．　Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｓｔｕｄｙ，　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｂｏｖｅ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｗｅｒｅ　ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｐｒａｃｔｉｃｅ．　Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ｍｅｔｈｏｄ，　ｉｔ　ｃａｎ　ｂｅ　ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｉｍｐｕｒｉｔｙ　ｒｅｍｏｖａｌ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｓ　ｎｏｔ　ｈｉｇｈｅｒ　ｔｈａｎ　８０　℃，　ｔｈｅ　ｓｔｉｒｒｉｎｇ　ｔｉｍｅ　ｉｓ　６～９　ｍｉｎｕｔｅｓ，　ｔｈｅ　ｐＨ　ｖａｌｕｅ　ｉｓ　８～９，　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｍｐｕｒｉｔｙ　ｒｅｍｏｖａｌ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｉｓ　０．８～０．９５．　Ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｖａｎａｄｉｕｍ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｉｓ　ａｂｏｕｔ　２８ｇ　／　Ｌ，　ａｃｉｄ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｏｎｃｅ．　Ａｍｍｏｎｉｕｍ　ｓａｌｔ　ａｎｄ　ｓｕｌｆｕｒｉｃ　ａｃｉｄ　ａｒｅ　ｄｉｒｅｃｔｌｙ　ａｄｄｅｄ　ａｆｔｅｒ　ｔｈｅ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｉｓ　ｆｅｄ　ｉｎｔｏ　ｔｈｅ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　（ｔｈｅ　ｆｅｅｄ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｓ　ａｂｏｕｔ　４２℃），　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｃｉｄｉｔｙ　ｏｆ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｂｅｔｗｅｅｎ　１．９　ａｎｄ　２．４．　Ｔｈｅ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　ｖａｎａｄｉｕｍ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ａｍｍｏｎｉｕｍ　ｓｕｌｆａｔｅ　ｉｓ　ｈｉｇｈｅｒ　ｔｈａｎ　９５℃，　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　ｖａｎａｄｉｕｍ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ａｍｍｏｎｉｕｍ　ｃｈｌｏｒｉｄｅ　ｉｓ　ｈｉｇｈｅｒ　ｔｈａｎ　９０℃，　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｍｍｏｎｉｕｍ　ａｄｄｉｔｉｏｎ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｉｓ　ａｄｊｕｓｔｅｄ　ｔｏ　ａｂｏｕｔ　０．８．　Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，　ｔｈｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ａｍｍｏｎｉｕｍ　ｐｏｌｙｖａｎａｄａｔｅ　ｗａｓ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ，　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｌｉｎｅ　ａｕｘｉｌｉａｒｙ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｓｔｓ　ｗｅｒｅ　ｒｅｄｕｃｅｄ．Keywords: ｖａｎａｄｉｕｍ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ；　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｖａｎａｄｉｕｍ；　ｉｍｐｕｒｉｔｙ　ｒｅｍｏｖａｌ　ｂｙ　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ｍｅｔｈｏｄ；　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｖａｎａｄｉｕｍ　ｂｙ　ａｍｍｏｎｉｕｍ　ｓａｌｔ在实际生产过程中，一般要通过调节钒液酸度、铵盐加入量、钒液杂质含量、沉钒温度以及搅拌速度等条件尽可能缩短沉钒时间，以达到生产高质量多钒酸铵和降低生产工序成本的目的。

多聚钒酸铵沉淀条件的研究近年来，随着全球能源非常紧张，大量的矿产资源被消耗，由矿物质构成的特殊材料和复合材料在科研和工业领域经常被引用，使得研究多聚钒酸铵沉淀条件变得尤为重要。

本文旨在探讨多聚钒酸铵沉淀条件的研究状况，提出有效的沉淀条件，并介绍有关研究的最新进展。

首先，多聚钒酸铵是一种复合氧化物，它含有金属钒杂质，能够有效提高复合氧化物的力学性能和耐蚀性能。

同时，多聚钒酸铵具有良好的分散性、可溶性和稳定性，有利于构建多种类型的复合材料，以满足科学研究和工业应用的需求。

其次，沉淀是多聚钒酸铵合成过程中非常重要的一个环节。

一般来说，采用沉淀的方法能够有效的提高多聚钒酸铵的性能和稳定性，以满足有关研究的要求，可以更好的应用于科研和工业领域。

为此，必须研究其合成过程中不同的沉淀参数，确定有效的沉淀条件，使得多聚钒酸铵的力学性能、耐蚀性能和可溶性性能达到最佳水平。

再次，发展过程中，关于多聚钒酸铵沉淀的研究也在持续发展之中。

多聚钒酸铵沉淀的成功控制和稳定控制一直是研究者们努力探索的课题。

如最近报道的研究结果，不同温度、浓度和pH值对多聚钒酸铵沉淀的影响也有了更深入的研究和认识，这些参数已经成为多聚钒酸铵沉淀最主要的控制参数。

最后，本文介绍了多聚钒酸铵沉淀条件的研究状况，提出了一些有效的沉淀控制条件，并介绍了科学研究和工业应用方面的最新进展。

未来，研究者们将继续深入研究多聚钒酸铵沉淀的影响因素，设计出更精确的实验条件和流程，以保证料的性能和稳定性，为科研工作和工业应用提供更有效的支撑。

总之，多聚钒酸铵沉淀条件的研究具有重要的意义，能够有效改善多聚钒酸铵的性能和稳定性，有助于复合氧化物科学研究和工业应用的发展。

此外，研究人员还需要进一步了解多聚钒酸铵沉淀的控制参数，并继续努力改善其相关性能，以更好地满足科研和工业的需求。

铵盐沉淀钒的原理铵盐沉淀钒的原理主要涉及溶解度和酸碱中和反应。

铵盐沉淀钒的原理可以通过以下步骤来说明：1. 首先，我们需要了解铵盐在水中的溶解度。

铵盐是指由铵离子（NH4+）和阴离子组成的盐类化合物。

铵盐的溶解度通常取决于盐的阴离子是何种离子，并受到水溶液中其他溶质的影响。

2. 钒的一些常见的铵盐有钒酸铵（NH4VO3）、硫酸钒（NH4）2SO4等。

这些铵盐在水中会部分离解为钒离子（VO3-）或（VO4-3）以及铵离子（NH4+）。

3. 在水溶液中，钒离子通常以氧化态的形式存在，例如三价钒（V3+）或五价钒（V5+）。

氧化态钒离子的选择性还原和氧化有助于对其进行分离和分析。

4. 简单来说，我们可以使用钒在水溶液中作为铵盐的形式时的溶解度特点，结合酸碱中和的反应来实现钒的沉淀。

具体步骤如下：a. 我们可以取一定量的含有钒的铵盐的水溶液，并加入适量的某种酸溶液，如硫酸（H2SO4）。

这将引起钒离子的氧化态发生变化。

b. 在这种反应中，硫酸是一种酸性溶液，其中含有氢离子（H+）。

在加入硫酸后，氧化态为三价的钒离子（V3+）会被氧化为五价的钒离子（V5+），同时产生硫酸根离子（SO4-2）。

c. 五价钒离子（V5+）在水溶液中会聚集形成无溶解度的结晶，也即钒酸铵（NH4VO3）的沉淀。

这个沉淀可以通过过滤或离心等方法进行分离。

d. 通过收集和干燥钒酸铵沉淀，我们可以得到纯净的钒物质。

钒物质可以进一步用于制备其他化合物或用于研究和应用中。

总之，铵盐沉淀钒的原理主要是利用了铵盐的溶解度特点和酸碱中和反应，通过加入酸性溶液使钒离子发生氧化态变化，并形成无溶解度的钒酸铵沉淀，从而实现钒的分离和纯化。

这一原理在钒的分离和分析中具有重要的应用价值。

第33卷　第6期Vol 133　No 16稀　有　金　属CH I N ESE JOURNAL OF RARE MET ALS2009年12月Dec 12009　收稿日期:2008-10-18;修订日期:2008-11-17　作者简介:马　蕾(1984-),女,河北宣化人,硕士;研究方向:有色金属湿法冶金3通讯联系人(E -mail:zy m126135@ )提高酸性铵盐沉钒效果的研究马　蕾,张一敏3,刘　涛,黄　晶(武汉科技大学资源与环境工程学院,湖北武汉430081)摘要:以江西某地含钒石煤经焙烧2水浸2离子交换所得的富钒液为对象,研究了加酸加铵方式、添加晶种以及产品洗涤方式对酸性铵盐沉钒制备多聚钒酸铵(AP V )的影响。

结果表明:冷态下采用2次加酸1次加铵、加铵pH 值为5左右的方式沉钒有助于提高沉钒效果,V 2O 5纯度可达99%以上;低浓度含钒溶液沉钒时,按其生成AP V 质量的1/200加入晶种破坏溶液过饱和度,可将沉钒时间缩短25%;得到的沉淀物经液固比为40∶1的自来水洗涤,能将AP V 中Na +,K +含量降至0.24%,且钒损失率仅为0.2%。

关键词:酸性铵盐沉钒;石煤;多聚钒酸铵doi:10.3969/j .issn .0258-7076.2009.06.033中图分类号:TF841.3 文献标识码:A 文章编号:0258-7076(2009)06-0936-04 化学沉淀法沉钒是对含钒溶液进行净化富集的方法之一,其目的旨在将目标元素钒与Na +,Cl -等杂质实现分离,并使得钒以某种形式得到富集,以便进一步加工成所需钒产品。

常见沉钒方法主要为铵盐沉钒法。

根据沉淀过程pH 值的不同,铵盐沉钒法又分为弱碱性铵盐沉钒法、弱酸性铵盐沉钒法、酸性铵盐沉钒法[1]。

其中酸性铵盐沉钒法以其流程短,药剂消耗少,沉钒率高等优势而被国内外广泛应用。

国内外对酸性铵盐沉钒工艺的研究,多集中在富钒液浓度及杂质、沉淀pH 值、沉淀温度、加铵量、搅拌、时间等方面,但对加酸加铵方式、添加晶种以及多聚钒酸铵的洗涤条件等方面少有探讨。