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        廢釩催化劑綜合利用的實驗研究

        2014-10-17 08:46:00郝喜才石海洋
        無機鹽工業(yè) 2014年5期
        關(guān)鍵詞:辛醇硅酸鈉水浸

        郝喜才,石海洋

        (1.開封大學五年制??撇?,河南開封 475004;2.開封大學化學工程學院)

        釩是稀有金屬,在自然界中分散而不集中,富集的釩礦不多,提取和分離比較困難。從廢釩催化劑中回收釩,既能避免對環(huán)境的污染,又能節(jié)約寶貴的資源。目前,廢釩催化劑回收釩的方法分為濕法和火法。火法工藝成熟,但能耗高、環(huán)境污染嚴重、回收率低。濕法又可分為堿浸沉淀法和酸浸沉淀法,后者又分直接酸浸法和還原酸浸法。由于廢釩催化劑中往往殘留有相當數(shù)量的硫酸,直接用堿浸取時,堿用量大大增加,另外會有一定量的硅等雜質(zhì)進入溶液,易形成膠體而難以分離;而直接酸浸法存在著操作復雜、流程長、產(chǎn)品純度低、回收率低等問題,應(yīng)用也受到限制,所以研究報道大都用還原酸浸法回收釩。目前國內(nèi)外大多致力于從廢釩催化劑中回收利用釩的研究,而較少提及鉀和硅的回收[10]。針對現(xiàn)有工藝的不足,筆者在還原酸浸法的基礎(chǔ)上,對浸釩、提釩等環(huán)節(jié)加以改進,著重對萃取法提釩過程中的工藝參數(shù)做了研究,并綜合回收了釩、硅、鉀,以期實現(xiàn)變廢為寶、保護環(huán)境的目的。

        1 實驗

        1.1 原料分析

        實驗所用廢釩催化劑來自于開封某化工集團,其主要化學組成(質(zhì)量分數(shù)):V2O5,5%~6%、K2SO4,20%~27%、SiO2,65%~70%、Fe2O3,1.1%。該催化劑的特點:1)廢釩催化劑在硫酸生成過程中催化SO2的同時,其活性組分V2O5也部分還原成無催化活性的VOSO4。由于VOSO4易在水中溶解,因此可先用水將其浸出。2)為了提高廢釩催化劑中釩的浸出率,須先將水中溶解度很小、呈偏酸性的V2O5在酸性條件下還原成VOSO4。此外,由于本實驗還要回收硫酸鉀,為避免引入雜質(zhì)鈉離子,所以不采用Na2SO3,而采用K2SO3作為還原劑。3)廢釩催化劑中質(zhì)量分數(shù)高達20%~27%的K2SO4,不但不會妨礙濕法冶金,而且易轉(zhuǎn)入溶液。這是因為K2SO4可提高離子的水化程度、降低溶液中水分子活度,從而使被萃物與水結(jié)合的能力減弱,即提高了被萃物進入有機相的趨勢,有利于萃取。

        1.2 實驗步驟

        1.2.1 水浸

        將廢釩催化劑磨碎至粒徑為375 μm左右,經(jīng)水浸、過濾,得到的濾液即為水浸液(主要成分為VOSO4等一部分釩鹽和水溶性鉀鹽)備用,濾渣進入還原酸浸工序。

        1.2.2 還原酸浸

        用質(zhì)量分數(shù)為11%(下同)的H2SO4配制成廢釩催化劑質(zhì)量3.0~3.5倍的浸取液,均分為3份,每份加適量的無水K2SO3。第一份浸取液加入濾渣 (水浸渣),加熱至沸騰并持續(xù)2 h,靜置、冷卻、沉淀,吸取上清液去氧化工序。向第一次還原酸浸沉淀渣中加入第二份浸取液,進行同樣操作,吸取上清液去氧化工序。向第二次還原酸浸沉淀渣中加入第三份浸取液,進行同樣操作,吸取上清液去氧化工序,在第三次還原酸浸沉淀渣中只加入同樣量的H2SO4溶液,進行同樣操作,吸取上清液備用。合并4次還原酸浸液與水浸液得到浸出液,釩總浸出率可達95.8%以上。反應(yīng)方程式:

        1.2.3 氧化

        在浸出液中加入氧化劑KClO3,煮沸到溶液由藍色轉(zhuǎn)變?yōu)辄S色。反應(yīng)方程式:

        1.2.4 萃取

        將氧化液pH調(diào)為2.3,用TOA-仲辛醇-煤油溶液作萃取液萃取V5+,V5+進入上層萃取相,其他雜質(zhì)進入下層萃余相。分析萃取前后釩的含量,計算萃取回收率。經(jīng)三級萃取,萃取率達99%以上。

        用三正辛胺(TOA,R3N)萃取釩時,胺與溶液中的硫酸首先形成胺的硫酸鹽,即所謂轉(zhuǎn)型:式中,下角(O)為有機相,未加下角者為水相(下同)。

        在pH=2.0~2.5時,溶液中釩酸根配合物與胺的硫酸鹽萃取時的主要反應(yīng)式:

        1.2.5 反萃取

        將含有五價釩的有機相(萃取液)用NaOH+NaCl作為反萃體系進行反萃取。經(jīng)過3次反萃,反萃取率可達99.4%。分相后的有機相(上層)作為萃取液可反復循環(huán)使用。

        此外,反萃取過程中還應(yīng)加入極少量過硫酸銨,使有機相中夾帶的少量四價釩被氧化為五價釩,從而使釩酸銨晶體純度提高。如果不加硫酸銨,則會降低有機相中釩的反萃率,同時破壞釩酸銨的結(jié)構(gòu),形成乳濁液,增加分相時間。

        1.2.6 釩的回收

        將反萃后水相的pH調(diào)至8左右,加入氯化銨,使之過量2倍左右,可使多釩酸銨轉(zhuǎn)變成偏釩酸銨,沉淀率達99%以上。再經(jīng)過濾、焙燒等工序,可得到紅棕色的V2O5樣品,純度>99%。反應(yīng)式:

        1.2.7 硫酸鉀的制備

        其他雜質(zhì)在主要成分為K2SO4的萃余相中濃度很低,因此可以直接蒸發(fā)濃縮至一定密度,冷卻、靜置、過濾、干燥后得到的晶體即為硫酸鉀產(chǎn)品。

        1.2.8 工業(yè)液體硅酸鈉的制備

        廢釩催化劑還原酸浸渣的主要成分為無定型二氧化硅、石英和方石英等,在一定溫度下用一定濃度的氫氧化鈉溶液浸取一段時間,過濾得到的濾液經(jīng)適當蒸發(fā),即為工業(yè)液體硅酸鈉產(chǎn)品。主要反應(yīng):

        1.2.9 工藝流程(圖1)

        圖1 工藝流程示意圖

        2 結(jié)果與討論

        2.1 萃取劑及其濃度對萃取的影響

        釩的萃取劑,視釩在溶液中存在的形態(tài)不同來選擇。三脂肪胺(如TOA)能萃取酸性介質(zhì)中V5+的絡(luò)合陰離子,磷類萃取劑能萃取酸性介質(zhì)中的VO2+,季胺鹽能在堿性溶液中萃取V5+;中性的VOCl2可用仲辛醇和三辛基氧化膦(TOPO)萃?。?]。廢釩催化劑經(jīng)水浸和還原酸浸的浸出液被氧化后,釩(V)以釩酸根絡(luò)合陰離子形式存在,故可用三脂肪胺類萃取劑萃取。

        在其他條件不變的情況下,考察了TOA含量(質(zhì)量分數(shù))對釩萃取率的影響,結(jié)果見圖2。由圖2可以看出,隨著TOA含量的增加,釩的萃取率也隨之升高。但TOA含量太高時,不僅會造成萃取液黏度增大、相分離困難,同時會令有機相在萃余水相中的損失增加,由此導致釩萃取率下降。因此,實驗選擇適宜的TOA起始質(zhì)量分數(shù)為9%。

        圖2 TOA的含量對釩萃取率的影響

        2.2 稀釋劑對萃取的影響

        在萃取液的組成中,加入稀釋劑不僅能改變萃取劑濃度,對萃取能力起到有效調(diào)節(jié)和控制,使之易于被萃取離子和其他雜質(zhì)分離,而且能改變萃合物在有機相中的溶解度,甚至能促使萃取劑萃取性質(zhì)的改變。如用胺萃取釩時,稀釋劑的極性越小,萃取劑胺的聚合狀態(tài)越多(為二聚),則分配比越大,萃取能力越強。因此,不同稀釋劑(如煤油、四氯化碳、氯仿、苯、低碳醇、高碳醇等)對萃取率的影響效果差別較大。經(jīng)過比較得知,煤油作稀釋劑時的效果較好。

        2.3 調(diào)節(jié)劑對萃取效果的影響

        實驗通過對多種調(diào)節(jié)劑的選擇對比,結(jié)果表明仲辛醇作調(diào)節(jié)劑時效果較佳。它不僅具有破乳作用,而且氣味較正辛醇易于被人接受,價格低廉。在其他條件相同的情況下,考察了仲辛醇加入量(質(zhì)量分數(shù),%)對釩萃取率的影響,結(jié)果見表1。由表1可以看出,在有機相中添加調(diào)節(jié)劑仲辛醇,不僅能大大改善分相效果,減少有機相的損失,而且能保證萃取過程的順利進行。綜合考慮,實驗選擇適宜的仲辛醇加入量為3%。

        表1 仲辛醇加入量對釩萃取率的影響

        2.4 水相pH與萃取時間對萃取的影響

        釩在水溶液中,隨著其濃度和pH的不同存在復雜的聚集狀態(tài),并且這些聚集狀態(tài)之間處于互相共存的平衡體系。當其中某一種聚集狀態(tài)的濃度增減時,平衡發(fā)生移動,一種聚集狀態(tài)可能變成另一種聚集狀態(tài)。一般來說,各含釩絡(luò)陰離子中釩原子數(shù)(n)與含釩絡(luò)陰離子的價數(shù)(z)的量荷比(n/z)越大,絡(luò)陰離子的半徑越大,水化程度就越弱,理論萃取量也就越大。大離子的空腔作用也有利于萃取。為了提高萃取量,應(yīng)使被萃取的含釩陰離子具有最大的n/z值。調(diào)整溶液中的pH使溶液內(nèi)的釩形成n/z值較大的含釩離子,對于萃取過程來說十分重要。在其他條件不變的情況下,實驗考察了水相pH對釩萃取率的影響,結(jié)果見圖3a。由圖3a可見,溶液pH對釩萃取率影響很大,因此萃取過程中酸度要嚴格控制。綜合考慮,實驗選擇適宜的水相pH在2.3左右。

        在室溫、水相pH=2.3、9%TOA+3%仲辛醇+88%煤油(均為質(zhì)量分數(shù))、有機相與水相體積比為1∶3、三級萃取的條件下,考察測定了萃取時間對釩萃取率的影響,結(jié)果見圖3b。由圖3b可見,在2 min以內(nèi),隨著萃取時間的增加,有機相中釩的萃取率也隨之增大。但萃取時間超過2 min時,釩萃取率變化不大,同時萃取設(shè)備也要相應(yīng)增加。綜合考慮,實驗選擇適宜的萃取時間為2.5 min。

        2.5 反萃取劑濃度及反萃取時間對反萃取的影響

        從三脂肪胺絡(luò)合物中反萃釩是衡量萃取劑效果的重要性質(zhì)之一。不少研究者認為:氨水或和氯化銨的溶液是較有效的反萃取劑。但它們的最大缺點是沉出的NH4VO3易粘附器壁,且偏釩酸銨中含有有機相,使萃取劑機械損失增加。考慮到工業(yè)生產(chǎn)的可能性,實驗在其他條件相同的情況下,考察了反萃取劑組成對反萃效果的影響,結(jié)果見表2。

        表2 反萃取組成對反萃取的影響(二級反萃) %

        根據(jù)表2結(jié)果及減少反萃取劑消耗、控制水相適宜的酸堿度和沉淀偏釩酸銨所必須的釩濃度等方面考慮,采用0.25 mol NaOH+0.25 mol NaCl作為反萃液比較合適。

        此外,實驗還考察了反萃取時間(1~6 min)在室溫、0.25 mol NaOH+0.25 mol NaCl、有機相與水相體積比為2∶1、pH>8、三級反萃的條件下對反萃取效果的影響。結(jié)果表明,反萃取時間越長,不但反萃取率會提高,而且有機相積存量和需求的設(shè)備也會相應(yīng)增加。綜合各種因素,實驗選擇適宜的反萃取時間為3 min,此時反萃取率高達99.4%。

        2.6 產(chǎn)品質(zhì)量

        表3~5為按圖1工藝流程得到的產(chǎn)品V2O5、K2SO4、工業(yè)液體硅酸鈉與相應(yīng)國家標準的對比。由表 3~5可見,實驗制得的產(chǎn)品 V2O5、K2SO4、工業(yè)液體硅酸鈉的主要化學組成均符合相應(yīng)國家標準。

        表3 五氧化二釩與GB/T 3283—1987《五氧化二釩》標準對比 %

        表4 硫酸鉀與GB 20406—2006《農(nóng)業(yè)用硫酸鉀》標準對比 %

        表5 工業(yè)液體硅酸鈉與GB/T 4209—2008《工業(yè)硅酸鈉》標準對比 %

        3 結(jié)論

        1)以廢釩催化劑為原料,經(jīng)水浸-還原酸浸-萃取-沉釩等環(huán)節(jié)制得五氧化二釩、硫酸鉀、工業(yè)液體硅酸鈉的工藝,不僅綜合回收利用了釩、鉀、硅,而且產(chǎn)品的主要成分含量均達到了相應(yīng)國家標準的要求,實現(xiàn)了變廢為寶的目的,具有顯著的環(huán)境效益、經(jīng)濟效益和社會效益。

        2)從氧化后的廢釩催化劑浸出液中萃取多釩酸根絡(luò)陰離子時,被萃取物量荷比大,加上萃取物離子半徑以及鹽析作用等多種因素,TOA對釩的選擇性很高,釩在萃取相與萃余相中的分配比很大,且不與鐵等其他金屬雜質(zhì)發(fā)生作用,故無需預(yù)先除去鐵等其他金屬雜質(zhì)離子,可直接萃取提釩。這樣既減少了部分除雜工作、節(jié)省原料消耗,又可直接制備高純產(chǎn)品。

        3)廢釩催化劑回收工藝條件:將廢釩催化劑磨碎至375 μm左右,經(jīng)水浸和還原酸浸的浸出液經(jīng)氧化后,在水相pH為2.3時,用9%TOA-3%仲辛醇-88%煤油(均為質(zhì)量分數(shù))溶液萃取,在浸取時間為2.5 min條件下,經(jīng)三級萃取,釩的萃取率達99%以上;在pH>8、反萃取劑為0.25 mol NaOH+0.25 mol NaCl、反萃時間為3 min、反萃取級數(shù)為3的情況下,釩的反萃取率高達99.4%。

        4)該工藝的釩、鉀回收率分別達91.5%和93.8%,適合于一般有條件的小型化工廠生產(chǎn)。

        [1]劉彬,于少明,張穎,等.廢釩催化劑綜合回收利用技術(shù)的研究[J].無機鹽工業(yè),2012,44(11):57-59.

        [2]周崇清.釩的萃取[J].濕法冶金,1993(2):30-36.

        [3]蔣馥華,張萍.用溶劑萃取法從廢釩催化劑制備高純五氧化二釩[J].硫酸工業(yè),1996(2):32-36.

        [4]李尚勇,謝剛,俞小花.從含釩浸出液中萃取釩的研究現(xiàn)狀[J].有色金屬,2011,63(1):100-104.

        [5]戚文彬.表面活性劑與分析化學 上冊[M].北京:中國計量出版社,1986:143.

        [6]徐光憲,袁承業(yè).稀土的溶劑萃?。跰].北京:科學出版社,1987:113.

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