釩及釩生產(chǎn)工藝

1、釩及釩生產(chǎn)工藝第一章釩的性質(zhì)及應用一、釩的性質(zhì)：釩是一種十分重要的戰(zhàn)略物資，在鋼鐵、電子、化工、宇航、原 子能、航海、建筑、體育、醫(yī)療、電源、陶瓷等在國民經(jīng)濟和國防中 占有十分重要的位置。常溫下釩的化學性質(zhì)較穩(wěn)定，但在高溫下能與碳、硅、氮、氧、 硫、氯、溴等大局部非金屬元素生成化合物。例如：釩在空氣中加熱 至不同溫度時可生成不同的釩氧化物。在 180C下，釩與氯作用生成 四氯化釩VCR;當溫度超過800C時，釩與氮反響生成氮化釩VN； 在8001000C時，釩與碳生成碳化釩VQO釩具有較好的耐腐蝕性能，能耐淡水和海水的侵蝕，亦能耐氫氟 酸以外的非氧化性酸如鹽酸、稀硫酸和堿溶液的侵蝕，但能被氧

2、化性酸濃硫酸、濃氯酸、硝酸和王水溶解。在空氣中，熔融的堿、 堿金屬碳酸鹽可將金屬釩溶解而生成相應的釩酸鹽。此外，釩亦具有一定的耐液態(tài)金屬和合金鈉、鉛、鉍等的腐蝕能力。釩有多種氧化物。V2O3和V2Q之間，存在著可用通式VnQn-1 3 注：水分含量不做交貨條件，但供方應按批向需方提供測定結(jié)果2交貨釩渣中的金屬鐵含量應不大于19%3釩渣以塊狀交貨，其塊度應不大于 200mm需方對釩渣塊度有 特殊要求時，由供需雙方商定。檢驗規(guī)那么：1產(chǎn)品質(zhì)量的檢驗和驗收由供方技術(shù)監(jiān)督部門進行。2產(chǎn)品應按批交貨，每批的批量應不大于 60t。3產(chǎn)品中的金屬鐵含量和水分含量應在計算產(chǎn)品基準量時予以扣 除。4產(chǎn)品檢驗結(jié)果

3、不符合要求時，可取雙樣進行復檢，復驗結(jié)果如 果仍然不符合要求，該批產(chǎn)品判為不合格品。釩渣結(jié)算計算方法基準噸計價法：1釩渣價格：以基準噸釩渣價格為計價標準2基準噸釩渣：指除水分、金屬鐵， VO含量為10%勺釩渣。3釩渣數(shù)量：以基準噸為數(shù)量計量單位。4基準噸計算：釩渣基準噸=釩渣自然噸重量x 1-H2O%x 1 MFe%#釩渣品位% - 10%(5) 釩渣結(jié)算金額計算：釩渣結(jié)算金額=釩渣基準噸價格x釩渣基準噸數(shù)量2純堿：純堿又名無水碳酸鈉、蘇打。分子式： N&CO碳酸鈉是強堿與弱酸生成的鹽。 水溶液呈較強的堿性。在工業(yè)生 產(chǎn)的某些部門，可以代替燒堿起作用，加之產(chǎn)品純度較高，因此，習 慣上稱之為“純

4、堿。純潔的碳酸鈉為白色粉末或粉末狀結(jié)晶。相對 密度，熔點851 C。易溶于水，溶解度隨溫度升高而增大，微溶于無 水乙醇，不溶于丙酮。純堿易吸濕和二氧化碳變成碳酸氫鈉而結(jié)塊。 枯燥的純堿不侵蝕 皮膚，但在水中能水解而具有較強的堿性，有一定腐蝕性，能傷害皮 膚和絲毛織物。本工藝用純堿為以工業(yè)鹽或天然堿為原料，由氨堿法、聯(lián)堿法或其他 方法制得的工業(yè)碳酸鈉。執(zhí)行標準：中華人民共和國國家標準?工業(yè)碳酸鈉及其試驗方法第一局部：工業(yè)碳酸鈉?要求：(1) 外觀：輕質(zhì)碳酸鈉為白色結(jié)晶粉末，重質(zhì)碳酸鈉為白色細小顆 粒。(2) 工業(yè)碳酸鈉應符合表3-2要求表3-2工業(yè)碳酸鈉要求指標工程I類U類優(yōu)等品優(yōu)等品一等品合格

5、品總堿量以干基的 Na2C0殞量分數(shù)計/%總堿量以濕基的 Na2CO3質(zhì)量分數(shù)計7氯化鈉以干基的 NaCI質(zhì)量分數(shù)計/%鐵Fe的質(zhì)量分數(shù)干基計/%硫酸鹽以干基的SQ2-質(zhì)量分數(shù)計/%水不溶物的質(zhì)量分數(shù)/%粒度,篩余物/%180 gAa為包裝時含量，交貨時產(chǎn)品中總堿量乘以交貨產(chǎn)品的質(zhì)量再除以交貨清單上產(chǎn)品的質(zhì)量之值不得低于此 數(shù)值。b為氨堿產(chǎn)品控制指標c為重質(zhì)碳酸鈉控制指標儲運：碳酸鈉屬非危險品。但儲運時應保持枯燥，切忌受潮。儲存于干 燥倉間內(nèi)，防止包裝破損、污染、受潮。與酸類、銨鹽及有毒物品隔 離儲運。搬運時應穿工作服、戴口罩，以防純堿與汗水接觸后傷害皮 膚。碳酸鈉本身不燃，可作防火劑滅火。3

6、 工業(yè)鹽：本工藝用工業(yè)鹽為工業(yè)用的日曬工業(yè)鹽、精制工業(yè)鹽。執(zhí)行標準：中華人民共和國國家標準GB/T5462-2003?工業(yè)鹽?技術(shù)要求:(1) 外觀：白色晶體或微黃色、青白色，無與產(chǎn)品有關(guān)的明顯外來 雜物。(2) 化學指標：工業(yè)鹽化學指標應符合表3-3的規(guī)定：表3-3工業(yè)鹽的化學指標指標日曬工業(yè)鹽精制工業(yè)鹽優(yōu)級一級二級優(yōu)級一級二級氯化鈉/(%)水分/(%)水不溶物/(%)鈣鎂離子/(%)硫酸根離子/(%)4 硫酸:硫酸又名磺鏹水，分子式：H2SQ純硫酸是無色透明的油狀液體。濃度為 98%勺硫酸相對密度為， 92%硫酸的凝固點為C, 93僦酸凝固點為C, 98%硫酸的凝固點為C。 硫酸的沸點，當

7、濃度為 備最大值C,低于該濃度或高于該濃度時， 沸點均下降。92僦酸的沸點為280C, 100僦酸的沸點為C。硫酸 可以與水以任意比例混合，并放出大量的熱。在操作中只能將酸慢慢 倒入水里，切不可把水往酸里加，以防止酸液外表局部過熱引起酸液 噴濺。硫酸是無機強酸，幾乎能與所有的金屬及其他無機酸的鹽類相 作用，硫酸有極強的吸水性和氧化性，能使棉布、紙張、木材等碳水 化合物脫水碳化，接觸人體能引起嚴重灼傷。本工藝用硫酸為由硫鐵礦、硫磺、冶煉煙氣制取的工業(yè)硫酸。執(zhí)行標準：中華人民共和國國家標準GB/T534-2002?工業(yè)硫酸?技術(shù)要求：工業(yè)硫酸分濃硫酸和發(fā)煙硫酸二類工業(yè)硫酸應符合表3-4的規(guī)定：表

8、3-4 :工程指 標濃硫酸發(fā)煙硫酸優(yōu)等品一等品合格品優(yōu)等品一等品合格品硫酸H2SQ的質(zhì)量分數(shù)/% 或或或游離三氧化硫SQ的質(zhì)量分數(shù)/%或或或灰分的質(zhì)量分數(shù)/%鐵Fe的質(zhì)量分數(shù)/% 水分質(zhì)量分數(shù)7%鈉鹽的質(zhì)量分數(shù)b 以Na計/%7570a水質(zhì)量分數(shù)指岀廠檢驗結(jié)果b鈉鹽質(zhì)量分數(shù)以干基計c結(jié)晶狀產(chǎn)品無顆粒要求，顆粒狀產(chǎn)品至少要到達一等品要求表3-6項目優(yōu)等品一等品合格品氯化銨NHCI的質(zhì)量分數(shù)以干基計/% 水分質(zhì)量分數(shù)7%灼燒殘渣質(zhì)量分數(shù)/%鐵Fe的質(zhì)量分數(shù)/%重金屬以Pb計的質(zhì)量分數(shù)/%硫酸鹽以SQ2-計的質(zhì)量分數(shù)/%碳酸鈉以NaCO計的質(zhì)量分數(shù)氯化鈉以NaCI計的質(zhì)量分數(shù)三氧化二鐵以FezQ計的

9、 質(zhì)量分數(shù)碳酸鈉以NstCO計的質(zhì)量分數(shù)氯化鈉以NaCI計的質(zhì)量分數(shù)三氧化二鐵以FezQ計的 質(zhì)量分數(shù)游離堿以NaQH計的質(zhì)量分數(shù)鐵以Fe計的質(zhì)量分數(shù)重金屬以Pb計的質(zhì)量分數(shù)砷以As計的質(zhì)量分數(shù)甲基橙堿度以N&O計含量%不溶物含量%硫酸鹽以SQ計含量%氯化物以Cl計含量%鐵Fe含量%-砷As含量%-包裝儲運：麻袋或編織袋內(nèi)襯塑料袋包裝儲存于通風枯燥的倉間內(nèi)，不使受潮。包狀必須完好，防止露置 于空氣中，以免風化。與毒品隔離儲運。9硫代硫酸鈉：硫代硫酸鈉又名大蘇達、海波，分子式：NaSQ5H0硫代硫酸鈉為無色透明單斜晶系晶體。無臭，味咸。比重。加熱 至100C，失去5個結(jié)晶水。易溶于水，不溶于醇，

10、在酸性溶液中分 解，具有強烈的復原性。在 33C以上的枯燥空氣中易風化，在潮濕 空握中有潮解性。本工藝用硫代硫酸鈉為工業(yè)硫代硫酸鈉。執(zhí)行標準：中華人民共和國化工行業(yè)標準HG/T2328-2006?工業(yè)硫代硫酸鈉?技術(shù)要求：1外觀：無色或略帶淡黃色透明單斜晶系晶體。2工業(yè)硫代硫酸鈉應符合表3-11要求表 3-11 :項目指標優(yōu)等品一等品硫代硫酸鈉NstS2。 5H0質(zhì)量分數(shù)/%水不溶物的質(zhì)量分數(shù)/%硫化物以N&S計的質(zhì)量分數(shù)/%鐵Fe的質(zhì)量分數(shù)/%氯化物以NaCI計的質(zhì)量分數(shù)/%卩日值200g/L溶液包裝儲運：有麻袋、編織袋包裝，內(nèi)襯塑料袋。儲存于枯燥、陰涼的庫房中。運輸中防止曝曬或雨淋。不可與

11、酸 類、氧化劑共儲混運。容易器必須密圭寸，防止受潮溶化。如包裝潮濕， 說明內(nèi)裝物已起潮解作用，必須枯燥包裝分開堆放。不可儲存于露天， 對受潮包裝要抓緊處理。失火時可用水、砂土撲滅。10硫酸鎂：七水硫酸鎂又名硫苦、苦鹽、瀉利鹽、瀉鹽。分子式：MgSO 7H2O七水硫酸鎂為白色細小的針狀或斜柱形結(jié)晶。無臭、味苦，在干 燥空氣中易風化。比重。易溶于水微溶于乙醇，在C溶于自身的結(jié)晶 水中。受熱分解，7080C時失去四分子結(jié)晶水，約250C時失去所 有的結(jié)晶水，成無水物。本工藝用硫酸鎂為工業(yè)七水硫酸鎂。執(zhí)行標準：中華人民共和國化工行業(yè)標準HG/T2680-95?工業(yè)七水硫酸鎂?技術(shù)要求：(1) 外觀：白

12、色或無色結(jié)晶顆?；蚍勰?。(2) 工業(yè)七水硫酸鎂應符合表3-12的要求表 3-12 :項目指標一等品合格品主含量以 MgSG 7H2O計%鐵Fe含量%氯化物以CI計含量%水不溶物含量包裝儲運：編織袋內(nèi)襯塑料袋包裝。儲于枯燥陰涼處。防潮、防曝曬11 鹽酸：鹽酸又名鹽鏹水、氫氯酸。分子式： HCI鹽酸為氯化氫的水溶液。無色透明液體，工業(yè)鹽酸為無色或淺黃 色。工業(yè)鹽酸為含HCI 31%的水溶液，相對密度。鹽酸腐蝕性強，濃 鹽酸在空氣中發(fā)煙，觸及氨氣會生成白色氣霧，它的蒸氣對動、植物 有害。能與很多金屬起化學反響，與金屬氧化物、堿類和大局部鹽類 起化學作用。溶于水。本工藝用鹽酸為用氯氣和氫氣合成的氯化氫

13、氣體，用水吸收制得的 工業(yè)用合成鹽酸。執(zhí)行標準：中華人民共和國國家標準GB320-2006?工業(yè)用合成鹽酸?技術(shù)要求：1外觀：工業(yè)用合成鹽酸為無色或淺黃色透明液體。2工業(yè)用合成鹽酸應符合表3-13給出的指標要求表 3-13 :項目優(yōu)等品一等品合格品總酸度以HCI計的質(zhì)量分數(shù)%鐵以Fe計的質(zhì)量分數(shù)%灼燒殘渣的質(zhì)量分數(shù)%游離氯以CI計的質(zhì)量分數(shù)%砷As的質(zhì)量分數(shù)%硫酸鹽以SO2-計的質(zhì)量分數(shù)%-注：砷指標強制包裝儲運：大量運輸時，用鋼材內(nèi)襯耐酸橡膠或聚氯乙烯硬板制的槽車、儲罐、鐵路槽車，少量的可用陶壇或塑料桶。包裝要密封。鹽酸屬酸性腐蝕品，危規(guī)編號：81013。儲存于石棉瓦或玻璃瓦 貨棚，使用耐鹽

14、酸地坪，不可與硫酸、硝酸混放。操作人員穿戴酸防 護服。消防用堿性物質(zhì)如碳酸氫鈉、碳酸鈉等中和，也可用大量水撲救。12氯化鈣：無水氯化鈣又稱枯燥氯化鈣、雪種、氯化鈣、水鈣 分子式：CaCb 無水氯化鈣為白色多孔塊狀或粒狀，也有蜂窩狀。相對密度。熔 點782C，沸點1600C以上。味微苦?？諝庵袠O易潮解。溶于水并放 出大量熱，其水溶液呈微酸性，也溶于醇、丙酮、乙酸。氯化鈣的飽 和水溶液在-37 C以下結(jié)冰。氯化鈣有多種水合物，如六水物、二水 物等。本工藝用氯化鈣為工業(yè)氯化鈣執(zhí)行標準：中華人民共和國化工行業(yè)標準HG/T2327-2004?工業(yè)氯化鈣?技術(shù)要求：1外觀：固體氯化鈣為白色、灰白色或稍帶黃

15、色、紅色的粉狀、 片狀、顆粒狀或塊狀固體；液體氯化鈣為無色透明或稍微混濁的透明 液體。2工業(yè)氯化鈣應符合表3-14要求表 3-14 :項目指標固體氯化鈣液體氯I型U型山型W型V型化鈣氯化鈣CaCL的質(zhì)量分數(shù)%9490777468協(xié)商總堿金屬氯化物以 NaCI計質(zhì)量分數(shù)%總鎂以MgCI計質(zhì)量分數(shù)%堿度以CaOH?計質(zhì)量分數(shù)%水不溶物質(zhì)量分數(shù)%粒度 Ca(VQ) 2 ； + NaCI(2) P、Si雜質(zhì)陰離子同釩酸根離子形成絡(luò)合雜多酸鹽的反響NaPO+ 12NaVO+ 4HO- NaP(V2Q)6】+ 8NaOHNaSiOs + 12NaVO+ 3HO= NaSi(V 2Q)J + 6NaOH不溶

16、性釩酸鹽的生成，使釩損失于殘渣中，雜多酸的形成對水解 沉淀不利。因此，二次反響是我們不希望的。水浸釩溶液的凈化是釩渣提釩的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其目的是為了降低溶液中的有害雜質(zhì)，為下一步的沉釩工藝做準備。釩酸鈉水溶液凈化主要是去除溶液中的 P,前已有論述，P在釩溶液中以磷釩雜多酸形式存在，嚴重影響沉淀，因此，用于沉淀的釩溶液中磷含量必須低于一定的數(shù)值。(其他雜質(zhì)由于水解沉淀作用大 局部可以除去，對后道工序影響很小)生產(chǎn)實踐證明，在氯化鈉化焙燒過程中，釩渣中的磷大約有30%的轉(zhuǎn)化為水溶性的磷酸鹽，浸出時以 NaPQ形式進入浸出液中，一般 情況下，浸出液中P含量可到達L。工藝上除磷方法有鎂試劑除磷和二氯化

17、鈣除磷。下面介紹二氯化鈣除磷原理：二氯化鈣除磷是一種簡便易行的除磷方法。它是基于 Ca離子同 PQ3-離子生成難溶性的磷酸鈣Ca3(PO)2沉淀的原理到達除P效果的。 反響式為：3CaCL + 2PQ3- = Cq(PQ4)2 J+ 6CI-用二氯化鈣除P的最好PH范圍是89。因為在PH值比較低的 溶液中，PQ3-離子水解變成磷酸氫根離子 HPQ-,PQ3- + HQ= HPQ-+QH磷酸氫根離子與二氯化鈣作用時，其反響式按下的方程式進行：5HPQ- + 4CaCL= CaH(PQ) 3 J+ 2HPQ- + 8CI-反響的結(jié)果除生成了 CaH(PQ)3沉淀外，還生成了 HPQ-離子。HPQ-

18、離子與。離子生成的磷酸二氫鈣 Ca(H2P4)2溶解度很大，因此除 磷效率顯著下降。(25C, Ca(H2P4)2溶度積為：x 10-2; CaHP(溶度積：729x 10- ; 1820C, Ca(PO)2溶度積為：x 10-)在溶液PH值比較高的條件下，二氯化鈣易水解生成氫氧化鈣沉 淀，減少了溶液中游離 Ca的濃度，因此，除磷效果也不好。由于在PH410范圍內(nèi)，CaT離子同樣能同VO-離子作用生成難 溶的釩酸鈣沉淀，所以用二氯化鈣除磷時，不可防止造成溶液中的一 定釩損失。但是由于 Ca(PO)2沉淀的溶度積小于 Ca(VGhCa(VQ)2 溶解度為：L,折算溶度積為：x 10-8沉淀的溶度積，因此只要二氯 化鈣的參加量控制得當，參加時注意防止CaCL在溶液中的局部過濃， 釩的損失量是不大的。一般不超過 %CaCb的參加量最好通過試驗，根據(jù)要求的溶液中的含P量來確定O磷酸鈣是一種膠狀沉淀物，沉降、過濾均比較困難，有時采用其 隨殘渣一同別離方法除去。釩溶液酸性銨鹽沉淀釩溶液酸性銨鹽沉淀是將釩酸鈉溶液用硫酸調(diào)節(jié)到一定的酸度， 參加銨鹽，在加熱攪拌的條件下沉淀結(jié)晶出橘黃色的多釩酸銨 (APV, 沉淀后上層液(母液)含釩在L以下。其工藝特點是操作簡單、沉釩 結(jié)晶速度快(2040min)、銨鹽消耗少，產(chǎn)品純度高。反響方程式為：6NaV(3 2HSQ+