利用磁性氧化鐵作為吸附劑深度分離鉬酸鹽中釩的方法
【專利摘要】本發明涉及化工、冶金領域無機物提純技術，特別是一種利用磁性氧化鐵作為吸附劑深度分離鉬酸鹽中釩的方法。首先制備磁性氧化鐵細顆粒，之后將其加入到含釩的鉬酸鹽溶液中并進行攪拌混合，磁性氧化鐵顆粒可選擇性地從溶液中吸附釩，反應結束后在外加磁場的作用下將負載吸附劑與溶液分離，從而得到純凈的鉬酸鹽溶液。由于采用上述技術方案，本方法具有鉬釩分離效果好，釩的去除率可達95%以上，鉬的共吸附損失低于5%；且吸附劑磁性能好，固液分離可在10秒內完成，流程短、設備簡單、成本低，適合大范圍推廣。
【專利說明】
利用磁性氧化鐵作為吸附劑深度分離鉬酸鹽中釩的方法
技術領域
[0001]本發明涉及化工、冶金領域無機物提純技術，特別是用于純鉬酸鹽產品制備的利用磁性氧化鐵作為吸附劑深度分離鉬酸鹽中釩的方法。
【背景技術】
[0002]目前，稀有金屬鉬以其優良的物理化學性質，在國民經濟和國防軍工等諸多領域發揮著難以替代的重要作用，被視為攸關國家安全的戰略金屬。當前隨著鉬需求量的持續增長以及傳統鉬礦資源的消耗，鎳鉬礦和二次資源中的廢鋁基鉬催化劑等非傳統原料也成為鉬的生產原料。這些原料中均含有微量的釩元素，而鉬和釩的性質本身又較為相似，二者在提取冶金過程中往往具有相似的行為和走向，無法通過簡單方法加以分離。但是釩又是鉬冶金產品中需要嚴格控制的雜質元素，因此當前亟需開發經濟、有效的從鉬酸鹽溶液中深度除釩的方法。
[0003]傳統除釩工藝主要有硫化沉淀法、銨鹽沉淀法等，但是這些方法并不能對鉬酸鹽溶液中的釩進行深度去除，只能做為一種初步分離鉬釩的方法。針對從鉬酸鹽中深度除釩，中國專利CN1792819A采用螯合樹脂來吸附釩，但是該方法所使用的螯合樹脂對釩的吸附容量略低。中國專利CN101062785A采用強堿性陰離子交換樹脂可從鉬酸鹽中選擇地吸附釩，從而得到純凈的鉬酸鹽溶液，但是該法需要對溶液進行預調PH至近中性。
[0004]由于操作簡單，吸附法受到許多研究者的青睞。中國專利CN101492181A在鉬酸鹽溶液中加入高價錳鹽或低價錳鹽，并調節溶液PH為7?11，之后再加入還原劑或氧化劑，通過“原位生成” MnO2的方法將溶液中的鎢、銀、磷、砷以吸附共沉淀的方式除去。無獨有偶，陳星宇等(《中國有色金屬學報》2014，24 (7): 1883-1887)報道了在一定的pH條件下通過加入三價鐵鹽“原位生成”氫氧化鐵，同時將溶液中的釩去除。但是上述方法中錳鹽、鐵鹽的加入不可避免地帶入了雜質，并且生成的膠體二氧化錳、水合氧化鐵使得固液分離也變得異常困難。
【發明內容】
[0005]為了解決上述問題，本發明的目的是提供一種含釩鉬酸鹽溶液深度除釩方法。本發明的提出受地球化學中鉬、釩的成礦行為差異的啟發:釩在地球化學中為親鐵元素，其廣泛地以類質同象的方式富集于含鐵的氧化礦中。有研究表明在幾類主要的含鐵氧化礦(包括磁鐵礦、赤鐵礦、鏡鐵礦、揭鐵礦)中，以磁鐵礦含I凡為最尚。眾所周知，I凡欽磁鐵礦是儲量最大的含釩礦物，大約占釩資源總儲量的46%。根據我國幾個主要釩鈦磁鐵礦礦床的研究資料，礦石中V2O5含量一般為0.2?0.3%，高者為0.4?0.5%(釩的地殼豐度僅為135ppm)，可見磁性鐵氧化物是釩的良好載體。而對于鉬來說，其具有很強的親硫性，主要的工業礦物為硫化礦輝鉬礦，而在磁鐵礦中鉬極為少見。因此，這些現象啟發我們，采用磁性氧化鐵作為吸附劑載體，可望對鉬酸鹽中的釩進行選擇性吸附。
[0006]同時，磁性鐵氧化物是具有磁性的，在外加磁場作用下可快速定向移動。
[0007]由此，發明人提出一種從鉬酸鹽溶液中深度分離釩的新方法，即采用制備好的磁性氧化鐵作為吸附劑，這樣在吸附時不會在溶液中帶入雜質，再通過攪拌吸附一磁分離的方式，對鉬酸鹽溶液中的釩進行快速、深度分離。
[0008]為達到上述目的，本發明采取的技術方案是:
一種利用磁性氧化鐵作為吸附劑深度分離鉬酸鹽中釩的方法，，該方法具體包括以下步驟:
步驟I:制備磁性氧化鐵作為吸附劑；
步驟2:調節含釩的鉬酸鹽溶液的pH值，將步驟I制備得到磁性氧化鐵吸附劑加入到含隹凡的鉬酸鹽溶液中混合均勾，在一定溫度下持續攪拌一定時間后，在外加磁場作用一定時間后，使負載釩的吸附劑與溶液分離，得到純凈的鉬酸鹽溶液。
[0009]進一步，該方法還包括以下步驟3:解吸，將負載釩的吸附劑加入到NaOH溶液或NH4OH溶液中，得到磁性氧化鐵吸附劑和含釩、鉬的溶液。
[0010]進一步，所述磁性氧化鐵吸附劑為具有磁性的Fe3O4顆粒或γ-Fe2O3顆粒或二者的混合物，形態為溶膠或溶膠經干燥后的顆粒。
[0011 ]進一步，所述的鉬酸鹽溶液為鉬酸鈉溶液或鉬酸銨溶液，鉬濃度為5?200 g/L、釩濃度為0.1?10 g/L O
[0012]進一步，所述步驟2中，含釩鉬的酸鹽溶液pH控制在8.0?10.5之間。
[0013]進一步，所述步驟2中吸附劑的加入量為磁性氧化鐵中鐵質量為鉬酸鹽溶液中釩質量的30-100倍。
[0014]進一步，所述步驟2中溫度為5_60°C，時間為30分鐘-3小時。
[0015]本發明有益效果是:由于采用上述技術方案，本方法具有鉬釩分離效果好，釩的去除率可達95%以上，鉬的共吸附損失低于5%;且吸附劑磁性能好，固液分離可在10秒內完成，流程短、設備簡單、成本低，適合大范圍推廣。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明制備吸附劑的磁性能曲線及吸附結束后在磁場作用下固液分離的示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面通過實施例具體說明本發明的實施方式，以下實施旨在說明本發明而不是對本發明的進一步限定。
[0018]實施例1:
含釩鉬酸鈉溶液中Mo=50g/L，V=0.5g/L，pH控制為9.0，加入新制的Fe3O4溶膠，其中的Fe與溶液中釩的質量比為70。在溫度為25°C、攪拌時間I小時的條件下進行吸附反應，反應結束后在外加磁場作用下經I Os固液完全分離，磁場強度為0.35T。溶液中含Mo=48.3 g/L, V=0.012 g/L;負載吸附劑用lmol/L的NaOH溶液解吸，鉬的解吸率為95.4%，釩的解吸率98.5%，解吸后的吸附劑可繼續使用。如圖1所示為所制備吸附劑的磁性能曲線及吸附后在外加磁場作用下固液分離的示意圖。可以看到吸附劑的飽和磁化強度約為70emu/g，且具有超順磁性。在外加磁場下經過10秒即可實現負載吸附劑與溶液的完全分離。
[0019]實施例2:
含釩鉬酸鈉溶液中Mo=6.8g/L，V=0.1 g/L，pH控制為8.0，加入新制Fe3O4溶膠經干燥后得到的粉末，其中的Fe與溶液中釩的質量比為95。在溫度為10°C、攪拌時間30分鐘的條件下進行吸附反應，反應結束后在外加磁場作用下經15s固液完全分離，磁場強度為0.6T。溶液中含Mo=6.4 g/L,V=0.008 g/L;負載吸附劑用lmol/L的NH4OH溶液解吸，鉬的解吸率為96.3%，釩的解吸率99.5%，解吸后的吸附劑可繼續使用。
[0020]實施例3:
含釩鉬酸鈉溶液中Mo=198g/L，V=I g/L，pH控制為10.5，加入新制的γ -Fe2O3溶膠，其中的Fe與溶液中釩的質量比為62。在溫度為35°C、攪拌時間2小時的條件下進行吸附反應，反應結束后在外加磁場作用下經1s固液完全分離，磁場強度為0.5T。溶液中含Mo=190.3g/L,V=0.019 g/L;負載吸附劑用1.5mol/L的NaOH溶液解吸，鉬的解吸率為93.7%，釩的解吸率97.2%，解吸后的吸附劑可繼續使用。
[0021]實施例4:
含釩鉬酸鈉溶液中Mo=180g/L，V=5g/L，pH控制為10.1，加入新制γ -Fe2O3溶膠，其中的Fe與溶液中釩的質量比為40。在溫度為60°C、攪拌時間3小時的條件下進行吸附反應，反應結束后在外加磁場作用下經28s固液完全分離，磁場強度為1T。溶液中含Mo=172.9 g/L,V=
0.11 g/L;負載吸附劑用lmol/L的NaOH溶液解吸，鉬的解吸率為96.2%，釩的解吸率93.9%，解吸后的吸附劑可繼續使用。
[0022]實施例5:
含釩鉬酸鈉溶液中Mo=150g/L，V=8.3g/L，pH控制為9.5，加入新制的Fe3O4溶膠，其中的Fe與溶液中釩的質量比為42。在溫度為45°C、攪拌時間2小時的條件下進行吸附反應，反應結束后在外加磁場作用下經33s固液完全分離，磁場強度為1.2T。溶液中含Mo=142.6 g/L,V=0.19 g/L ;負載吸附劑用lmol/L的NH4OH溶液解吸，鉬的解吸率為94.7%，釩的解吸率95.9%，解吸后的吸附劑可繼續使用。
[0023]實施例6:
含釩鉬酸鈉溶液中Mo=49g/L，V=2.3g/L，pH控制為9.0，加入新制γ -Fe2O3溶膠經干燥后得到的粉末，其中的Fe與溶液中釩的質量比為80。在溫度為25 °C、攪拌時間I小時的條件下進行吸附反應，反應結束后在外加磁場作用下經1s固液完全分離，磁場強度為1.5T。溶液中含Mo=44.3 g/L,V=0.030 g/L;負載吸附劑用lmol/L的NaOH溶液解吸，鉬的解吸率為95.8%，釩的解吸率97.3%，解吸后的吸附劑可繼續使用。
[0024]實施例7:
含釩鉬酸鈉溶液中Mo=I 24g/L，V=9.5g/L，pH控制為9.8，加入新制Fe3O4溶膠，其中的Fe與溶液中釩的質量比為34。在溫度為25°C、攪拌時間3小時的條件下進行吸附反應，反應結束后在外加磁場作用下經32s固液完全分離，磁場強度為1.8T。溶液中含Mo=117.8 g/L,V=
0.21 g/L;負載吸附劑用1.5mo 1/L的NaOH溶液解吸，鉬的解吸率為94.9%，釩的解吸率96.5%，解吸后的吸附劑可繼續使用。
[0025]實施例8:
含釩鉬酸鈉溶液中Mo=64g/L，V=0.4g/L，pH控制為8.5，加入新制γ -Fe2O3溶膠，其中的Fe與溶液中釩的質量比為82。在溫度為5°C、攪拌時間I小時的條件下進行吸附反應，反應結束后在外加磁場作用下經1s固液完全分離，磁場強度為2T。溶液中含Mo=60.2 g/L,V=
0.012 g/L;負載吸附劑用lmol/L的NaOH溶液解吸，鉬的解吸率為95.9%，釩的解吸率97.8%，解吸后的吸附劑可繼續使用。
【主權項】
1.一種利用磁性氧化鐵作為吸附劑深度分離鉬酸鹽中釩的方法，其特征在于:該方法具體包括以下步驟: 步驟I:制備磁性氧化鐵作為吸附劑； 步驟2:調節含釩的鉬酸鹽溶液的pH值，將步驟I制備得到磁性氧化鐵吸附劑加入到含隹凡的鉬酸鹽溶液中混合均勾，在一定溫度下持續攪拌一定時間后，在外加磁場作用一定時間后，使負載釩的吸附劑與溶液分離，得到純凈的鉬酸鹽溶液。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括以下步驟:解吸，將負載釩的吸附劑加入到NaOH溶液或NH4OH溶液中，得到磁性氧化鐵吸附劑和含釩、鉬的溶液。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁性氧化鐵吸附劑為具有磁性的Fe3O4顆粒或γ -Fe2O3顆粒或二者的混合物，形態為溶膠或溶膠經干燥后的顆粒。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的鉬酸鹽溶液為鉬酸鈉溶液或鉬酸銨溶液等，鉬濃度為5?200 g/L、釩濃度為0.1?10 g/Lo5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述pH控制在8.0-10.5之間。6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2中吸附劑的加入量為磁性氧化鐵中鐵質量為鉬酸鹽溶液中釩質量的30-100倍。7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2中溫度為5-60°C，時間為0.5-3小時。
【文檔編號】C22B3/24GK105950864SQ201610333695
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月19日
【發明人】張家靚, 胡軍濤
【申請人】北京科技大學