制酸废催化剂回收钒.pdf

第6 2 卷第4 期 2010 年11 月 有色金属 N o n f e r r o u sM e t a l s V 0 1 ．6 2 ，N o ．4 N O V ．20lO 制酸废催化剂回收钒 王晓丹，朱云 昆明理T - 大学材料与冶金工程学院，昆明6 5 0 0 9 3 摘 要用硫酸浸出一1 2 0 4 萃取工艺从制酸废催化剂中回收钒。结果表明，在浸出条件为硫酸浓度5 0 9 ／L ，液固比2 1 ，时 间3 0 r a i n 时，钒的浸出率可达9 5 ％。浸出液经过P 2 0 4 萃取，饱和N a H C 0 3 溶液反萃，反萃液净化，铵盐沉钒，偏钒酸铵热分解后得 到了合格的V 2 0 5 。 关键词冶金技术；钒；硫酸浸出；制酸废催化剂 中图分类号T F 8 4 1 ．3 ；X 7 0 5 一文献标识码A文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 1 0 0 4 0 0 6 2 0 3 我国制酸工业每年都会产生大量废催化剂。 硫酸生产中S O 氧化用V K ．s i 系催化剂一般V O ， 含量为6 ．3 ％一8 ．0 ％⋯。若不对这些废催化剂综 合利用，势必造成环境危害以及资源的浪费。所以 从制酸废催化剂中回收钒具有重要的环境效益与经 济效益。国内从2 0 世纪6 0 年代末就开始对钒系催 化剂的回收进行了研究。已开发了还原浸取法、酸 溶法、碱溶法、富集提取法和碱式碳酸铵浸渍法等方 剂中的钒进行回收。 1 原料及分析 所用的制酸废催化剂主要成分如表1 所示。接 触法制硫酸生产中钒催化剂失效主要是由于活性组 分V O ，向无活性的四价钒转化，若四价钒比例达 到一定程度，就造成钒催化剂失效⋯。故制酸废催 化剂中的钒是以五价钒 主要是V O ， 和四价钒 法⋯。采用硫酸浸出．P 2 0 4 萃取工艺对制酸废催化 主要是V 0 。 的形式存在。 表1制酸废催化剂主要成分 T a b l e1M a i nc o m p o s i t i o no fs p e n ta c i d - m a k i n gc a t a l y s t 2 V O ，及V O 。在酸中的溶解度 用不同浓度的硫酸溶液溶解V 0 ，粉末 9 9 ％ ，2 5 。C 时经过足够长时间达到溶解平衡。结 果表明，随着硫酸浓度的增加V 0 ，在硫酸溶液中 的溶解度先增加后减小，如图l 所示。溶液p H 值 对V 0 。溶解度的影响1 如图2 所示。可见V 0 。 在酸性溶液中的溶解度远大于V 0 ，在酸性溶液中 的溶解度。 3浸出 一 试验所用的物料均为同一批制酸废催化剂，破 碎筛分后粒度为2 5 0 t t m 。 收稿日期2 0 0 8 0 8 1 4 作者简介王晓丹 1 9 8 5 一 ，男，吉林松原市人，工程师，硕士，主要 从事有色金属提取等方面的研究。 图1 硫酸浓度对V o 。溶解度的影响 2 5 ℃ F i g ．1 E f f e c to fs u l p h u r i ca c i dc o n c e n t r a t i o n o nV 2 0 5s o l u b i l i t y 2 5 。C 3 ．1 硫酸浓度对钒浸出率的影响 取制酸废催化剂1 0 0 9 放置于空烧杯中，按液固 比1 ．5 1 的量加入硫酸溶液，在2 5 ℃下搅拌l h 进 行浸出。硫酸浓度对钒的浸出率的影响如图3 所 示。在硫酸浓度为零的情况下原料中的钒也可被浸 万方数据 第4 期 王晓丹等制酸废催化剂回收钒 6 3 出，这是因为制酸废催化剂中的s 有一部分是吸附 在基体上的s O ，和s 0 ，进入水溶液后很容易形成 酸使原料中部分钒溶解。随着硫酸浓度的增加钒的 浸出率不断增加，当硫酸浓度超过5 0 9 ／L 时，钒浸出 率略有下降。 图2p H 值对V 2 0 。溶解度的影响 2 5 。 2 F i g ．2 E f f e c to fp Hv a l u eo nV 20 4s o l u b i l i t y 2 5 。C 在保证钒浸出率的前提下，硫酸浓度越低越 好，这不仅可以降低杂质溶出率，也对后续操作有 利。所以浸出采用的硫酸浓度为5 0 9 ／L 。 1 0 0 ％ 嗍 舯％ 7 0 ％ 辫H ’％ 瑟㈣ 曩4 0 ％ 3 0 ％ 2 0 ％ l O ％ O ％ 硫酸浓度他L ‘1 图3 硫酸浓度对钒浸出率的影响 F i g ．3 E f f e c to fs u l p h u r i ca c i dc o n c e n t r a t i o no n v a n a d i u ml e a c h i n gr a t e 3 ．2 浸出液固比及时间对钒浸出率的影响 取原料5 0 9 ，置于空烧杯中，用硫酸浓度为2 0 9 ／L 的硫酸溶液以不同的液固比在2 5 ℃下搅拌2 0 m i n 进 行浸出。结果表明，浸出液固比对钒浸出率的影响不 大，如图4 所示。由图2 可知当溶液p H 0 ．3 8 以 硫酸浓度为2 0 9 ／L 计 时，V 0 。的溶解度可达 7 1 0 ’g ／L ，远大于原料中所含钒量。这说明在此硫 酸浓度下原料中的四价钒绝大部分进入浸出液。而 由图l 可知在此硫酸浓度下V 0 ，的溶解度仅为 1 ．8 6 9 ／L ，原料中的五价钒不能完全溶解，所以随着 浸出液固比的增加钒的浸出率没有明显增加。 彗 登 液同比 图4 液固比对钒浸出率的影响 F i g ．4 E f f e c to fl i q u i d s o l i dr a t i oo n v a n a d i u ml e a c h i n gr a t e 固定液固比为2 1 ，浸出时间分别为2 0 ，4 0 ， 6 0 m i n ，在其他条件相同的的情况下考察浸出时间对 钒浸出率的影响。结果表明，浸出时间对钒浸出率 的影响并不明显，如图5 所示。这是因为制酸废催 化剂为多孔物质，浸出的动力学条件较好。 考虑到钒的萃取富集宜选用低液固比，综合各 种因素确定浸出液固比为2 1 ，浸出时为3 0 r a i n 。 4 萃取一反萃钒 采用P 2 0 4 对浸出液中的钒进行萃取。萃取剂 的组成 按体积计 为P 2 0 42 0 ％，煤油7 7 ％，仲辛 醇3 ％。萃取条件为O ／A 1 1 ，三级萃取，萃余液 加酸返回浸出。以饱和N a H C O ，溶液为反萃剂， O ／A 1 1 ，p H 值控制在8 ～9 。 由表2 可知，经过萃取- 反萃过程，钒得到了有 效富集，并与F e 和K 等杂质元素有效分离。 锝 丑 型 g L f ● 二 V f r 『 r 『 2 03 04 05 06 0 浸出时间I m i n 图5 浸出时间对钒浸出率的影响 F i g ．5 E f f e c to fl e a c h i n gt i m eo nv a n a d i u ml e a c h i n gr a t e 5 反萃液的净化 由表2 可知反萃液中仍含有少量杂质。P 和A s 场场惕糯赐赐炀扬场}誉场 呱舛瓤孔H M 舢班盯M ● ％％％％％％％％％％％肿鲥鲫砌舳鼢甜∞舯姗。 万方数据 有色金属第6 2 卷 的含量很低可以忽略。反萃液净化的主要工作是除 A l 和S i 。用A l O H ，作为晶种，在5 0 一8 0 。C 下保 持l h ，除A l 和S i ，可以达到较好的效果。净化后的 溶液，用铵盐沉钒，经过偏钒酸铵热分解得到合格 V 2 0 5o 表2 浸出液与反萃液主要成分 T a b l e2M a i nc o m p o s i t i o no fl e a c h i n gs o l u t i o na n ds t r i p p i n gs o l u t i o n 6结论 用硫酸浸出制酸废催化剂中的钒，浸出率可达 9 5 ％以上。以P 2 0 4 萃取浸出液中的钒，饱和N a H C O ， 参考文献 溶液做为反萃剂，反萃液经过净化后用铵盐沉钒，经 过偏钒酸铵热分解得到了合格V O ，产品。此工艺有 效地富集了制酸废催化剂中的钒并与杂质元素有效 地分离。 [ 1 ] 孙锦宜，刘惠青．废催化剂回收利用[ M ] ．北京化学工业出版社，2 0 0 1 2 4 9 2 5 0 ． [ 2 ] 王新文，雷兆敏，段明有，等．从废钒催化剂中回收精制五氧化二钒的试验研究[ J ] ．硫酸工业，1 9 9 8 ，1 3 2 4 8 5 0 [ 3 ] 廖世明，柏谈论．国外钒冶金[ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 8 5 5 7 6 0 ． V a n a d i u mR e c o v e r yf r o mS p e n tA c i d - m a k i n gC a t a l y s t W A N GX i a o d a n ，Z H UY u n F a c u l t yo fM a t e r i a l sa n dM e t a l l u r g i c a lE n g i n e e r i n g ，K u n m i n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ，K u n m i n g6 5 0 0 9 3 。C h i n a A b s t r a e t V a n a d i u mi sr e c o v e r e df r o ms p e n ta c i d - m a k i n gc a t a l y s tt h r o u g ht h ep r o c e s so fs u l p h u r i ca c i dl e a c h i n g P 2 0 4 e x t r a c t i o n ．T h ee x p e r i m e n tr e s u l t ss h o wt h a tl e a c h i n gr a t eo fv a n a d i u mcanr e a c ht o9 5 ％w i t ht h el e a c h i n g c o n d i t i o n so fs u l p h u r i ca c i dc o n c e n t r a t i o no f5 0 9 ／L ，l i q u i d - s o l i dr a t i oo f2 1 ，3 0 m i n ．Q u a l i f i e dV 20 5i so b t a i n e d a f t e rt h ep r o c e s so fP 2 0 4e x t r a c t i o n ，s a t u r a t e dN a H C 0 3s o l u t i o ns t r i p p i n g ，s t r i p p i n gs o l u t i o np u r i f i c a t i o n ，v a n a d i u m p r e c i p i t a t i o nb ya m m o n i u ms a l t ，a n da m m o n i u mm e t a v a n a d a t et h e r m a ld e c o m p o s i t i o n ． K e y w o r d s m e t a l l u r g i c a lt e c h n o l o g y ；v a n a d i u m ；s u l p h u r i ca c i dl e a c h i n g ；s p e n ta c i d m a k i n gc a t a l y s t 万方数据