ph值和温度对酸性铵盐沉钒的影响

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1、·16·2010年第33卷第6期pH值和温度对酸性铵盐沉钒的影响陈亮（攀枝花钢钒有限公司攀宏钒制品厂）摘要：通过沉淀试验和X射线表征，研究了75～95℃和pH值2.0～5.0范围内，温度和pH值的变化对酸性铵盐沉钒的影响。研究结果表明：随着pH值下降，沉淀产物(NH4)4Na2V10O28·10H2O逐渐转化为NH4V3O8·0.5H2O，钒沉淀率上升，沉淀产物中钠、钾和硫含量下降；在pH3.0～5.0范围内，随着温度的上升，(NH4)4Na2V10O28·10H2O转化为(NH4)6V10O28·6H2O，钒沉淀率上升，沉淀

2、物中钠和钾含量降低，硫含量增加；在pH2.0～3.0范围内，随着温度的上升，水解产生的多钒酸钠和多钒酸钾中的钠钾被铵所取代生成NH4V3O8·0.5H2O，沉淀产物中钠和钾含量降低。关键词：多钒酸铵；十钒酸铵钠；沉淀；pH；温度0引言工业上通常从含钒浸出液中提取钒，沉钒方法主要有水解沉钒，铁盐沉钒，钙盐沉钒和铵盐沉钒[1]，其中铵盐沉钒分为弱碱性铵盐沉钒、弱酸性铵盐沉钒和酸性铵盐沉钒[2]，水解沉淀法早期在工业上应用较普遍，但其产品纯度较低，酸消耗量大；铁盐沉钒和钙盐沉钒一般作为富集钒的中间产品，或用作冶炼中钒铁的原料，应用受

3、到限制；偏钒酸铵沉钒法废液中钒的含量较高，造成钒沉淀率低且铵盐消耗量大；弱酸性铵盐沉钒沉淀产物中含化学结合态钠，影响最终产品纯度[1,3-4]，而酸性铵盐沉钒法克服上述方法缺点，成为近年来应用最广泛的沉钒方法。酸性铵盐沉钒通常在pH值为5左右时加入硫酸铵，搅拌条件下用硫酸调节pH值至2.0～2.5，用蒸汽将溶液加热至沸腾[2，5-6]，其中钠、钾、硫等杂质含量和钒沉淀率是决定多钒酸铵质量和钒收率的重要因素。近年来人们研究了浸出液的杂质含量[7]、沉淀pH值[8]、沉淀起始酸度[9]、浸出液钒浓度[10]、加热蒸汽压力[11]、

4、酸类型[8]、沉淀温度[2,8]、铵盐类型及加入量[6，8]、反应时间[1-2]和搅拌条件[2]等工艺条件对酸性铵盐沉钒的影响，得出了最佳工艺条件，而对于酸性铵盐沉钒过程中沉淀物形态转变和沉淀物中杂质钠、钾和硫含量的变化机制则未进行深入探讨，其中pH值和沉淀温度是决定酸性铵盐沉钒的重要因素，笔者通过研究不同pH值和沉淀温度条件下沉淀产物的物理化学特征，阐述pH值和沉淀温度对沉淀产物形态转变、钒沉淀率和杂质含量的影响机制，以期为工业生产多钒酸铵和后续产品的开发提供理论参考。1材料与方法1.1试验材料试验所用浓H2SO4、NaOH

5、和(NH4)2SO4均为国产分析纯试剂。钒溶液采用攀钢集团攀宏钒制品厂浸出液，pH值为10.0,其主要化学成分见表1。表1钒浸出液主要化学成分g/LpHVCrSiPNaK10.029.231.471.040.00522.70.491.2试验仪器METTLERTOLEDOPL6001-S型电子天平；METTLERTOLEDOFE20实验室pH计；HH-S216型电热恒温水浴锅；JJ-1数显电动搅拌器。沉淀得到固体样品表征采用philipsPW1710X射线衍射仪，用Cu靶Kα衍射，管电压40kV，管电流100mA，扫描范围10°

6、～100°，石墨单色器，PHA广角测角仪附件:DS:1°,RS:0.3mm，SS:1°,RSM:0.6mm，扫描角度0.4°/s。攀钢技术·17·1.3试验方法准确量取400mL合格浸出液于500mL烧杯中，然后置于恒温水浴锅中加热至设定温度，搅拌速度设定为300r/min，并将溶液pH调至5.0，然后加入23.4g硫酸铵固体，待硫酸铵固体完全溶解后，向溶液中缓慢滴加浓硫酸将pH值调节至设定值，反应120min后，停止搅拌，将溶液静置15min，然后趁热过滤，洗涤，常温下干燥保存。钒元素采用高锰酸钾氧化法—硫酸亚铁滴定法测定，

7、铵采用纳氏试剂分光光度法测定，钠、钾和硫元素采用MXF-2400多暴X-射线荧光光谱仪测定。2结果与讨论2.1不同pH值条件下沉淀产物物相分析为考察沉淀过程中沉淀产物的物相,在85℃条件下，对pH值分别为2.0,3.0,4.0,5.0时的沉淀产物进行X-射线衍射特征，钒浸出液pH值为10.0，主要成分是偏钒酸钠,偏钒酸根离子在溶液中以(V3O93-)离子状态存在[12]，pH值为4～5时，钒以HV10O285-状态存在[11]。当pH值为4.0和5.0时，沉淀产物具有相一致的特征衍射峰，如图1所示，沉淀产物主要物相成分为(NH

8、4)4Na2V10O28·10H2O(JCPDSNO.52-0307)，同时还存在(NH4)6V10O28·6H2O(JCPDSNO.82-0481)。当pH值为2.0和3.0时，X-射线衍射结果表明沉淀产物为NH4V3O8·0.5H2O(JCPDSNO.41-0492)，其