一种高纯偏钒酸铵中铬元素分离的方法与流程

本发明属于化工，具体涉及一种高纯偏钒酸铵中铬元素分离的方法。

背景技术：

1、偏钒酸铵，分子式为nh4vo3，白色或略带淡黄色的结晶粉末，相对密度2.326，分子量116.98，微溶于冷水、热乙醇和乙醚，溶于热水及稀氢氧化铵。空气中灼烧时变成五氧化二钒。

2、偏钒酸铵是提炼钒的中间产品，主要用于制取五氧化二钒（粉状或片状），再进一步生产金属钒、钒铁合金或其它钒基合金。也可用做化学试剂、催化剂、催干剂、媒染剂等。陶瓷工业广泛用作釉料。随着偏钒酸铵在各行业中的广泛应用，对偏钒酸铵纯度的要求越来越高。

3、当用高纯偏钒酸铵制备五氧化二钒或用于钒电解液时，铬元素对产品质量影响很大。因此急需一种高纯偏钒酸铵中铬元素分离的方法。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种高纯偏钒酸铵中铬元素分离的方法，所得偏钒酸铵纯度高。

2、本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种高纯偏钒酸铵中铬元素分离的方法，包括以下步骤：

3、（1）改性除杂剂的制备：将硫化亚铁、石墨烯和海藻酸钠混合，超声分散，得改性除杂剂；

4、进一步，步骤（1）中，硫化亚铁、石墨烯和海藻酸钠的质量比为10：8-15:1-2。研究表明，此配比范围内对铬离子的除杂效果更好，若石墨烯和海藻酸钠用量不足，会使铬离子的去除效果变差，若石墨烯和海藻酸钠用量太多，会使得偏钒酸铵的损耗过多。

5、进一步，步骤（1）中，超声的频率为1.0～1.2khz，超声分散的时间为5～10分钟。若超声分散时间过短，改性除杂剂不能均匀分散，容易引起材料团聚，改性效果也不好；若超声分散时间过长，容易损坏化合物形貌。

6、（2）将偏钒酸铵溶于50-60℃的热水中，加入步骤（1）所得改性除杂剂（使得六价铬被fe2+离子还原），搅拌直至无沉淀产生（优选搅拌30分钟以上），再加入乙醇胺，然后加入碱调ph为8-9，同时将混合液的温度提高到70-75℃，搅拌10分钟以上（铬元素产生沉淀并分离），过滤，取滤液；

7、研究表明，采用热水溶偏钒酸铵而不采用碱性环境，防止改性除杂剂中的铁被沉淀而影响除杂效果。加入乙醇胺后碱调ph为8-9，能使得3价铬离子沉淀，研究表明，加入乙醇胺可使得杂质铬离子沉淀更彻底。石墨烯可以产生不同强度的结合界面，进一步增加对铬的吸附和去除率，海藻酸钠可以增加水溶液的粘度，使铬沉淀更彻底，进一步增加对铬的去除率。加入改性除杂剂，其用于还原偏钒酸铵中的铬元素，具有较好的选择性。

8、研究表明，先将偏钒酸铵溶于50-60℃的热水中与改性除杂剂初步反应，再通过改变温度，将混合液的温度提高到70-75℃，可以增加铬的去除率。可能是因为温度改变后石墨烯、海藻酸钠等对铬离子的吸附更多，也更容易从体系中除去。

9、本发明所制得的改性除杂剂颗粒形貌一致且均匀分散，具有较高的杂质元素负载量，其对杂质离子进行还原后进一步吸附，有利于对杂质的吸附，还原和吸附一步完成。研究表明，本发明向钒液中投加改性除杂剂，使六价铬还原为三价铬，生成相应的化合物，经过滤进入杂质渣中，有害元素得到去除，能较好的除去偏钒酸铵中的铬杂质离子，对偏钒酸铵的吸附较少。石墨烯等不溶性的杂质可过滤除去。海藻酸钠可通过碱性溶液洗涤除去。

10、进一步，步骤（2）中，所述原料偏钒酸铵为纯度≥99%的偏钒酸铵。其中含有一定量的铬，一般来说，铬的含量<0.3%。如果原料偏钒酸铵中铬的含量过高，偏钒酸铵的纯度过低，则为粗品偏钒酸铵，可采用其他方法初步提纯后，再采用本发明的方法除去其中的铬。

11、进一步，步骤（2）中，改性除杂剂的加入量根据铬的含量来确定，改性除杂剂的加入量为铬元素质量的3-4倍。如，偏钒酸铵中铬的含量为0.1%，即加入相当于偏钒酸铵质量0.3-0.4%的改性除杂剂即可。添加量太少，会影响铬的去除率，添加量太多，对铬的去除率没有太大影响，造成试剂的浪费。

12、进一步，步骤（2）中，原料偏钒酸铵与热水的质量比为0.03-0.08：1。

13、进一步，步骤（2）中，乙醇胺的加入量为原料偏钒酸铵质量的0.1-0.2%。

14、进一步，步骤（2）中，加入乙醇胺后碱调ph，碱为氨水。

15、（3）往步骤（2）所得滤液中加入偏钒酸铵晶体重结晶，得偏钒酸铵沉淀，固液分离、烘干，即得偏钒酸铵。

16、本发明步骤（3）沉钒时通过加入偏钒酸铵晶种破坏溶液过饱和度，可以缩短沉钒时间，减少偏钒酸铵与杂质的接触时间，提高偏钒酸铵的产品纯度，且不会对产品纯度产生不良影响。

17、本发明将偏钒酸铵经过提纯，分离出其中的铬元素，所得偏钒酸铵纯度高。本发明所得偏钒酸铵的纯度≥99.9％，其中铬的含量<5ppm。本发明所得偏钒酸铵产品质量稳定，生产效率高。

技术特征：

1.一种高纯偏钒酸铵中铬元素分离的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的高纯偏钒酸铵中铬元素分离的方法，其特征在于，步骤（1）中，硫化亚铁、石墨烯和海藻酸钠的质量比为10：8-15:1-2。

3.根据权利要求1或2所述的高纯偏钒酸铵中铬元素分离的方法，其特征在于，步骤（1）中，超声的频率为1.0～1.2khz，超声分散的时间为5～10分钟。

4.根据权利要求1或2所述的高纯偏钒酸铵中铬元素分离的方法，其特征在于，步骤（2）中，将偏钒酸铵溶于50-60℃的热水中，加入步骤（1）所得改性除杂剂，搅拌30分钟以上。

5.根据权利要求1或2所述的高纯偏钒酸铵中铬元素分离的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述原料偏钒酸铵为纯度≥99%的偏钒酸铵。

6.根据权利要求5所述的高纯偏钒酸铵中铬元素分离的方法，其特征在于，原料偏钒酸铵中铬的含量<0.3%。

7.根据权利要求1或2所述的高纯偏钒酸铵中铬元素分离的方法，其特征在于，步骤（2）中，改性除杂剂的加入量根据铬的含量来确定，改性除杂剂的加入量为铬元素质量的3-4倍。

8.根据权利要求1或2所述的高纯偏钒酸铵中铬元素分离的方法，其特征在于，步骤（2）中，原料偏钒酸铵与热水的质量比为0.03-0.08：1。

9.根据权利要求1或2所述的高纯偏钒酸铵中铬元素分离的方法，其特征在于，步骤（2）中，乙醇胺的加入量为原料偏钒酸铵质量的0.1-0.2%。

10.根据权利要求1或2所述的高纯偏钒酸铵中铬元素分离的方法，其特征在于，步骤（2）中，加入乙醇胺后碱调ph，碱为氨水。

技术总结一种高纯偏钒酸铵中铬元素分离的方法，包括以下步骤：（1）改性除杂剂的制备：将硫化亚铁、石墨烯和海藻酸钠混合，超声分散，得改性除杂剂；（2）将偏钒酸铵溶于50‑60℃的热水中，加入步骤（1）所得改性除杂剂，搅拌直至无沉淀产生，再加入乙醇胺，然后加入碱调pH为8‑9，同时将混合液的温度提高到70‑75℃，搅拌10分钟以上，过滤，取滤液；（3）往步骤（2）所得滤液中加入偏钒酸铵晶体重结晶，得偏钒酸铵沉淀，固液分离、烘干，即得偏钒酸铵。本发明将偏钒酸铵经过提纯，分离出其中的铬元素，所得偏钒酸铵纯度高。本发明所得偏钒酸铵的纯度≥99.9％，其中铬的含量<5ppm。本发明所得偏钒酸铵产品质量稳定，生产效率高。技术研发人员：张春雨,易建沙受保护的技术使用者：湖南众鑫新材料科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14