制備高品質多釩酸銨工藝參數優化與研究

馮國晟

（河鋼承鋼釩鈦事業部，河北 承德 067002）

在實際生產過程中，一般要通過調節釩液酸度、銨鹽加入量、釩液雜質含量、沉釩溫度以及攪拌速度等條件盡可能縮短沉釩時間，以達到生產高質量多釩酸銨和降低生產工序成本的目的。

而優質的釩液是生產高質量多釩酸銨的關鍵，目前釩液凈化所采用最新研發的鋁鹽絮凝法，從生產實際上看，其除雜參數對雜質的去除效果比較理想，主要雜質硅的含量在200mg/l以下，雜質P含量在8mg/l以下。但是，用此組除雜參數凈化后的釩液用于沉釩，上清液不容易達標、沉淀時間長，增加了能耗、影響了下道工序順行，而且產生APV紅料的現象時有發生，因此需要進一步優化鋁法除雜參數以達到酸性銨鹽法制備高品質多釩酸銨的目的。

1 研究內容及技術思路

本研究的重點是在現使用除雜、沉釩各參數的基礎上通過試驗研究進行工藝參數優化，得到既能滿足優質產品的要求又能節能降耗的釩液除雜及沉淀參數，即通過研究找出最優的釩液除雜pH值、除雜劑加入量、反應溫度、攪拌時間及沉釩作業加酸溫度、沉淀劑加入量、加入溫度等參數，以達到配合各工序生產順行、優化上清液含釩及釩收率指標的目的。

2 實施方案

研究從優化除雜溫度、時間及除雜劑加入量著手，通過試驗、分析、對比找到優質沉淀液的最適宜除雜溫度、時間及除雜劑消耗合理參數，在確定這三項參數后，后續所有實驗所需釩液的除雜過程均采用此參數進行。本研究第二步從沉淀原液PH值入手，在不改變其他條件的情況下，準備出不同PH值沉淀液，進行沉釩實驗，把所得APV燒制成粉劑五氧化二釩、隨后進行成品檢驗。最后確定上清液合格時間短，釩酸銨質量純正，成品質優的原液PH值，按照確定的PH值范圍進行間歇式除雜，找到除雜劑加入前的最適宜酸度區間，再用所得釩液進行沉淀參數優化工作，從而確定沉釩參數。

3 試驗結果及分析

3.1 最佳釩液除雜溫度的確定

通過實驗數據分析，溫度在60℃到80℃之間釩液除雜效果相差很小，雜質去除率均大于60%和80%，在溫度為90℃左右時效果反而較差，且溫度在70℃～80℃之間釩損最小。故本研究選擇除雜溫度在80℃以下的情況下進行釩液除雜凈化。

3.2 釩液除雜劑加入系數以及除雜合格液pH值范圍的選擇

采集濃密池含釩濃度為29.44g/l、硅557.5mg/l、磷129.6 mg/l的釩液7組，每組1000ml，其他除雜條件均為：釩液溫度75℃，除雜時間5分鐘，攪拌速度相同，改變除雜系數，除雜效果見表1。

表1 不同除雜系數除雜效果對比表

通過以上實驗數據分析，按照除雜劑系數為1.1～1.2進行除雜，除雜效果非常理想，所得沉淀原液主要雜質硅含量在53mg/l～98mg/l之 間，雜 質P在0.6mg/l～2.2mg/l之間，含量都極低。雖然這對于沉釩有好處，但是大量的Al3+的存在將會影響沉釩效果，為降低輔料消耗、釩損和提升沉釩效果，確定最佳除雜系數為0.8～0.95，其他釩液雜質異常情況可根據實際情況調整。

通過大量試驗總結，將pH值為8.5～10.5之間的原液調整到pH值為8～9后，定量加入除雜劑，除雜完成后pH值可以控制在5.3～7.8之間，這也是最適合沉釩操作的酸度范圍。

3.3 釩液除雜攪拌時間的確定

設定釩液除雜攪拌時間分別為3min、6min、9min、12min、15min，對除雜效果進行對比，6分鐘除雜攪拌與9分鐘除雜攪拌效果最佳，時間低于6分鐘時聚合反應不完全，局部反應過快釩損增加，時間高于10分鐘時Al3+水解，破壞了聚合物的生成。選擇6～9分鐘除雜攪拌，除雜效果能夠達到除雜指標和生產實際要求。

3.4 釩液沉淀溫度范圍的選擇

足夠的溫度是沉釩必備的條件。在其它條件完全相同的情況下，溫度的升高可加快釩從溶液中析出的速度。使用硫酸銨沉釩時要求的溫度較使用氯化銨要求的溫度條件苛刻，釩液必須達到沸騰狀態并保持一段時間沉淀才能徹底，保溫溫度必須大于95℃才能保證沉釩向正反應方向進行所需溫度。生產中依據反應釜內物料狀態提高或降低釩液溫度，就足以滿足縮短沉釩時間、提高釩收率降低能耗的要求。

3.5 沉釩pH值的選擇

從實驗數據得出不同pH值條件下沉釩所得APV質量有所不同，隨著酸度的增加釩酸銨的外觀顏色加重，雜質含量、堆比重增加，主品位有降低趨勢。但在pH值在1.9～2.4所得釩酸銨各項工藝參數比較理想，燒制粉劑各項指標均達到國標要求。

當pH值大于2.4后，雖所得APV及粉劑成品符合標準，但上清液指標高于0.18g/l，物料堆比重較小，不但不利于后續工序的使用，而且造成一定程度的釩損，故選擇沉釩酸度在1.9～2.4之間。

3.6 沉釩加銨系數的選擇

為降低沉淀劑消耗，降低沉釩加銨系數的探索在實驗室與生產中同步進行。加銨系數從1.0降到0.8后，釩酸銨質量依然保持良好水平，沉釩時間也沒有明顯變化，小試中在嘗試系數0.7時上清液合格時間明顯增長，所以生產中加銨系數定為0.79～0.83，并根據實際生產進行調整。

4 結論

通過鋁法除雜參數的優化可以得出，除雜溫度不高于80℃、攪拌時間6～9分鐘、pH值8～9，除雜系數0.8～0.95。

沉釩系統參數優化后可以得出，釩液濃度在28g/l左右時采用一次加酸沉釩，進液后直接加銨鹽和硫酸（進液溫度42℃左右），沉釩酸度控制在1.9～2.4之間。硫酸銨沉釩反應溫度大于95℃，氯銨沉釩溫度大于90℃。加銨系數調整為0.8左右。