一种从碱性含钒液中回收硅磷保温材料的方法

摘要

本发明涉及化工技术领域，公开了一种从碱性含钒液中回收硅磷保温材料的方法。该方法包括以下步骤：(1)将硫酸铝和氧化镁加入乙二醇溶液中进行反应，然后过滤，并对滤饼进行干燥、磨细；(2)将步骤(1)中得到的磨细粉末加入碱性含钒液中搅拌并在80～90℃下进行反应，然后调节pH值、静置、过滤，并对滤渣进行洗涤、干燥。该方法除杂率高，钒损失小，并且回收的保温材料高温绝热，具有良好的保温性能，同时具有良好的耐火性能。

权利要求

1.一种从碱性含钒液中回收硅磷保温材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：（1）将硫酸铝和氧化镁加入乙二醇溶液中进行反应60 120min，然后过滤，并对滤饼进~行干燥、磨细；

（2）将步骤（1）中得到的磨细粉末加入碱性含钒液中搅拌并在80 90℃下进行反应，然~后调节pH值至8.5 9.0、静置、过滤，并对滤渣进行洗涤、干燥；

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在步骤（1）中，所述硫酸铝与所述氧化镁的质量比为48 50:1；硫酸铝和氧化镁的质量~之和与所述乙二醇溶液的固液比为1:0.5 1g/L，所述乙二醇溶液的浓度为0.4 0.6g/L；

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在步骤（1）中，磨细至颗粒粒径≤74微米；

在步骤（2）中，磨细粉末与碱性含钒液的固液比为3 5g/L。

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2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碱性含钒液的pH值为9.5‑10。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述碱性含钒液中含有35 40g/L的V，~

50~52g/L的Na2O，1.3~2g/L的Si和0.01~0.1g/L的P。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述干燥温度为80 105℃。

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5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述反应时间为30 40min。

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6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，静置30 40min。

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7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述干燥温度为200 300℃。

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说明书

一种从碱性含钒液中回收硅磷保温材料的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及化工技术领域，具体涉及一种从碱性含钒液中回收硅磷保温 材料的方法。

背景技术

[0002] 目前钒渣钠化焙烧—水浸提钒工艺，采用钠盐作为焙烧添加剂，在高温 有氧条件下焙烧，生成溶于水的钒酸钠，水浸后获得钒酸钠溶液，进一步沉 钒获得钒产品，但钒渣中含有大量硅，与钠形成硅酸钠，也一同进入溶液中， 硅酸钠在钒液中，如果不去除，影响沉钒及钒产品质量。一般常用的除硅方 法很多，文献“无盐焙烧浸出液深度除杂工艺研究”，研究了先加入生石灰 除磷，除硅剂选择氢氧化铝，杂质元素满足国标要求。大量文献及专利均停 留在单纯除硅磷，而除杂渣中需要二次提钒或直接与残渣堆存，作为废弃物 使用。

[0003] 文献“无盐焙烧浸出液深度除杂工艺研究”，通过除杂剂的选择，通过 除杂剂的选择、加入量、加入条件等因素进行实验，实现了钒液中Si和P 的浓度降至20ppm和10ppm以下，所得五氧化二钒产品位在99.5％以上。 先加入生石灰除磷，除硅剂选择氢氧化铝，除硅pH＝8，温度为60‑80℃，加 入量为折成五氧化二钒质量的12.5％，所得五氧化二钒品位在99.5％以上， 杂质元素满足国标要求。

[0004] CN110510930A公开了一种具有绝热效果的保温材料，按照质量份数计, 包括如下原料：玻化微珠20‑75份；海泡石绒10‑45份；硅酸铝棉1‑30份； 膨润土5‑20份；玻璃纤维0.5‑10份；渗透剂1‑10份。本发明具有优异的长 效保温性能，同时覆盖低温到高温的绝热温度范围，且本发明材料在与硅酸 铝棉使用相同厚度时的容重较低,在与硅酸铝棉同等表面温度时,厚度可减少 50％以上,因散热面积大幅度减小，节能效果十分显著。该专利中保温材料由 很多种不同的耐火材料组成。

[0005] 鉴于此，本发明提供了一种可以从碱性钒液中回收保温材料的方法。

发明内容

[0006] 本发明的目的是为了克服现有技术只是单纯的从提钒浸出液中除硅磷， 没有将杂质进一步利用以及现有技术中保温材料由多种不同的耐火材料组 成的问题，提供一种从碱性含钒液中回收硅磷保温材料的方法，该方法除杂 率高，钒损失小，并且回收的保温材料高温绝热，具有良好的保温性能，同 时具有良好的耐火性能。

[0007] 为了实现上述目的，本发明提供了一种从碱性含钒液中回收硅磷保温材 料的方法，该方法包括以下步骤：

[0008] (1)将硫酸铝和氧化镁加入乙二醇溶液中进行反应，然后过滤，并对 滤饼进行干燥、磨细；

[0009] (2)将步骤(1)中得到的磨细粉末加入碱性含钒液中搅拌并在80～90℃ 下进行反应，然后调节pH值、静置、过滤，并对滤渣进行洗涤、干燥。

[0010] 优选地，所述碱性含钒液的pH值为9.5～10。

[0011] 优选地，所述碱性含钒液中含有35～40g/L的V，50～52g/L的Na2O， 1.3～2g/L的Si和0.01～0.1g/L的P。

[0012] 优选地，在步骤(1)中，所述硫酸铝与所述氧化镁的质量比为48～50:1。

[0013] 优选地，在步骤(1)中，硫酸铝和氧化镁的质量之和与所述乙二醇溶 液的固液比为1:0.5～1g/L；所述乙二醇溶液的浓度为0.4～0.6g/L。

[0014] 优选地，在步骤(1)中，所述干燥温度为80～105℃。

[0015] 优选地，在步骤(1)中，所述反应时间为60～120min。

[0016] 优选地，在步骤(1)中，磨细至颗粒粒径≤74微米。

[0017] 优选地，在步骤(2)中，按照磨细粉末与碱性含钒液的固液比为3～5g/L。

[0018] 优选地，在步骤(2)中，所述反应时间为30～40min。

[0019] 优选地，在步骤(2)中，调节pH值至8.5～9.0。

[0020] 优选地，在步骤(2)中，静置30～40min。

[0021] 优选地，在步骤(2)中，所述干燥温度为200～300℃。

[0022] 与现有技术相比本发明具有以下优势：

[0023] 1)碱性含钒液中的硅作为一种杂质，影响沉钒率以及沉钒产品质量， 从碱性含钒液中除硅，有利提高沉钒率及钒产品质量。

[0024] 2)现有技术中的碱性含钒液脱硅物杂质含量高，再利用率不高，且包 裹钒产品多，钒损失较大，有的除硅渣需要二次回收钒后与残渣一起作为废 渣处理。本发明所述方法不仅能够从碱性含钒液中除硅磷杂质，除杂效率高， 而且回收的除硅磷渣具有高温绝热性能，能够作为一种保温材料，使废物资 源化利用，并且本发明所述方法除杂过程中钒几乎没有损失，而且碱性含钒 液中其他元素的影响也较小。

[0025] 3)在本发明中，硫酸铝与氧化镁经过乙二醇处理后，存留的醇基对钠 更具有亲和力，在除硅磷过程中与钠结合，溶解度较高，脱离沉淀物进入溶 液中，因而导致夹带在沉淀渣中的钠很少，回收的除硅磷渣成分中钠含量小 于0.03％，因此，本发明硫酸铝与氧化镁经过乙二醇处理后混合除硅磷剂性 能明显优于硫酸铝与氧化镁不经过乙二醇处理。

[0026] 4)本发明提供的保温材料主要以硅酸铝为主要成分，回收的除硅磷渣 成分中硅酸铝占98.5％以上，可以单独做为保温材料使用，也可以做为其它 保温材料的添加剂，实现废物资源化利用，并且回收的除硅磷渣中有少量的 镁，具备良好的耐火性能。。

[0027] 5)本发明创新性主要体现在：本发明得到的除硅磷渣硅酸铝含量高， 具备良好的保温性能，与现有除硅方法相比，不仅除硅效果好，更重要的是 得到的硅酸铝成分高。

具体实施方式

[0028] 以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描 述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

[0029] 在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这 些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各 个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点 值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视 为在本文中具体公开。

[0030] 本发明提供的从碱性含钒液中回收硅磷保温材料的方法，包括以下步骤：

[0031] (1)将硫酸铝和氧化镁加入乙二醇溶液中进行反应，然后过滤，并对 滤饼进行干燥、磨细；

[0032] (2)将步骤(1)中得到的磨细粉末加入碱性含钒液中搅拌并在80～90℃ 下进行反应，然后调节pH值、静置、过滤，并对滤渣进行洗涤、干燥。

[0033] 本发明所述方法操作简单，将硫酸铝和氧化镁加入乙二醇溶液反应，过 滤，干燥、磨细，然后将磨细粉末加入碱性含钒液中在一定温度下反应，调 节pH值、静置、过滤、洗涤、干燥后即可得到高温绝热性能、耐火性能良 好的保温材料。具体地：在步骤(1)中，由于乙二醇降低了硫酸铝和氧化 镁的混合物的表面张力，同时形成的水合硫酸铝和氢氧化镁表面覆盖了乙二 醇基团，达到降低表面张力作用，有利于后续在除硅磷过程中硫酸铝和氢氧 化镁与硅、磷结合，提高除硅磷效率，同时硫酸铝与氧化镁经过乙二醇处理 后，存留的醇基对钠更具有亲和力，在除硅磷过程中醇基与钠结合后溶解度 较高，脱离沉淀物进入溶液中，因而导致夹带在滤渣中的钠很少，回收的除 硅磷渣成分中钠很少。在步骤(2)中，硫酸铝与碱性含钒液中的硅酸钠生 成硅酸铝悬浮颗粒，氢氧化镁与碱性含钒液中的磷结合生成磷酸镁，乙二醇 基团与碱性含钒液中的钠结合生成乙二醇钠进入溶液，得到滤渣中含有大量 的硅酸铝(具有保温效果)，少量的磷酸镁(具有耐高温效果)和少量的钠 (对保温效果没有作用)。

[0034] 在本发明所述方法中，所述碱性钒液为本领域常规得到的碱性提钒浸出 液。

[0035] 在优选实施方式中，本发明采用的所述碱性含钒液的pH值为9.5～10， 例如可以为9.5、9.6、9.7、9.8、9.9或10。

[0036] 在优选实施方式中，所述碱性含钒液中含有35～40g/L的V，50～52g/L 的Na2O，1.3～2g/L的Si和0.01～0.1g/L的P。例如所述碱性含钒液中含有 38.5g/L的V，51.0g/L的Na2O，1.65g/L的Si和0.076g/L的P。

[0037] 在本发明所述方法中，为了达到较好的除硅、磷效果，而又不至于多加 导致夹带其它离子过多，影响沉淀渣(滤渣)作为保温材料的品质，需要将 所述硫酸铝与所述氧化镁的用量比控制在合适的范围内。在本发明中，所述 硫酸铝与所述氧化镁均为分析纯。

[0038] 在具体实施方式中，在步骤(1)中，所述硫酸铝与所述氧化镁的质量 比可以为48～50:1，例如48:1、48.5:1、49:1、49.5:1或50:1，优选为49:1。

[0039] 在本发明所述方法中，为了使硫酸铝和氧化镁在乙二醇溶液中形成氢氧 化镁，且混合物表面覆盖一层乙二醇基团，降低混合表面张力，又不至于过 多的乙二醇进入碱性钒液中，需要将所述硫酸铝和所述氧化镁的总用量与所 述乙二醇溶液的用量比控制在合适范围内。

[0040] 在具体实施方式中，在步骤(1)中，所述乙二醇溶液的浓度为0.4～0.6g/L， 例如0.4g/L、0.45g/L、0.5g/L、0.55g/L或0.6g/L；所述硫酸铝和所述氧化镁 的质量之和与所述乙二醇溶液的固液比为1:0.5～1g/L，例如1:0.5g/L、1:0.6g/L、1:0.7g/L、1:0.8g/L、1:
0.9g/L或1:1g/L。

[0041] 在具体实施方式中，在步骤(1)中，所述反应时间可以为60～120min， 例如60min、70min、80min、90min、100min、110min或120min，优选为 100～120min。

[0042] 在具体实施方式中，在步骤(1)中，所述干燥温度可以为80～105℃， 例如80℃、85℃、90℃、95℃、100℃或105℃。

[0043] 在本发明所述方法中，将步骤(1)中的滤饼磨细，在除硅磷时增大表 面积，有利于捕获硅磷离子。在具体实施方式中，在步骤(1)中，磨细至 颗粒粒径≤74微米。

[0044] 在具体实施方式中，在步骤(2)中，按照磨细粉末与碱性含钒液的固 液比为3～5g/L。将磨细粉末与碱性含钒液的比例控制在该范围内，能够充分 除硅磷，又不至于过量沉淀其它物质。

[0045] 在本发明所述方法中，步骤(2)中所述磨细粉末与碱性含钒液反应温 度控制在80～90℃，在该温度范围内容易沉淀，有利于形成硅酸铝沉淀，温 度太低，形成的沉淀会悬浮，不易沉淀下来。磨细粉末与碱性含钒液反应至 上层液中硅含量≤0.015g/L结束。

[0046] 在具体实施方式中，步骤(2)所述反应温度可以为80℃、82℃、84℃、 85℃、86℃、88℃或90℃。

[0047] 在优选实施方式中，在步骤(2)中，所述反应时间为30～40min，例如 30min、32min、34min、35min、36min、38min或40min。

[0048] 在本发明所述方法中，为了提升沉淀效果，步骤(2)中磨细粉末与碱 性含钒液反应后需要调节pH值。

[0049] 在具体实施方式中，在步骤(2)中，调节pH值至8.5～9.0，例如8.5、 8.6、8.7、8.8、8.9或9.0。步骤(2)中磨细粉末与碱性含钒液反应后将pH 值调节至该范围形成的硅酸铝凝胶状沉淀链较长，容易沉淀。

[0050] 在具体实施方式中，在步骤(2)中，调节pH值后为了沉淀完全，需要 静置30～40min，例如30min、32min、34min、35min、36min、38min或40min。

[0051] 在具体实施方式中，在步骤(2)中，所述干燥温度可以为200～300℃， 例如200℃、220℃、240℃、250℃、260℃、280℃或300℃。

[0052] 采用本发明所述方法既能脱除碱性含钒液中的硅磷杂质，避免杂质影响 后续沉钒率以及沉钒产品质量，硅除杂率高，同时得到的除硅磷渣又能作为 保温材料使用，使废物资源化利用，并且本发明所述方法除杂过程中钒几乎 没有损失。

[0053] 以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明的保护范围并不仅 限于此。

[0054] 实施例和对比例中使用的碱性含钒液的主要成分如表1所示。

[0055] 表1碱性含钒液主要成分g/L(pH为9.7)

[0056]V Na2O Si P Ca Fe Mg
38.5 51.0 1.65 0.076 0.09 0.056 0.06

[0057] 实施例1

[0058] 将0.98g的硫酸铝、0.02g氧化镁混合料(硫酸铝质量：氧化镁质量＝49： 1)加入0.5L、0.5g/L的乙二醇溶液中进行反应，硫酸铝、氧化镁混合料与乙 二醇溶液的固液比为
1：0.5，反应110min；过滤，90℃烘干滤饼；将滤饼磨 细至74微米以下(过200目)；向200mL碱性含钒液中加入0.6g磨细颗粒 在80℃下反应30min，然后用硫酸调节pH值至8.5，静置半小时，过滤、洗 涤滤渣并在200℃下烘干。

[0059] 化验滤渣成分：Al2(SiO3)3为96.50％，MgO为0.80％，CaO为0.60％， P为0.40％，TFe为0.30％，Na2O为0.03％。除杂后的钒液成分如表2所示。

[0060] 表2实施例1除杂后的钒液成分g/L

[0061]V Na2O Si P
38.49 50.96 0.015 0.036

[0062] 由表2可以看出，实施例1中Si的去除率高达99％，P的去除率为52.6％， 除杂前后钒液中V、Na2O的含量几乎不变。

[0063] 可见，实施例1中硅去除效果好，且获得的除硅磷渣成分主要是硅酸铝， 少量的钙镁，得到一种硅酸铝含量高达96.50％的保温材料，保温效果优异。

[0064] 实施例2

[0065] 将9.8g的硫酸铝、0.2g氧化镁混合料(硫酸铝质量：氧化镁质量＝49：1) 加入7L、0.5g/L的乙二醇溶液中进行反应，硫酸铝、氧化镁混合料与乙二醇 溶液的固液比为1：0.7，反应100min；过滤，90℃烘干滤饼；将滤饼磨细 至74微米以下(过200目)；向800mL碱性含钒液中加入3.2g磨细颗粒在 85℃下反应35min，然后用硫酸调节pH值至8.8，静置半小时，过滤、洗涤 滤渣并在280℃下烘干。

[0066] 化验滤渣成分：Al2(SiO3)3为97.30％，MgO为0.85％，CaO为0.61％， P为0.40％，TFe为0.30％，Na2O为0.028％。除杂后的钒液成分如表3所示。

[0067] 表3实施例2除杂后的钒液成分g/L

[0068] V Na2O Si P38.51 50.98 0.011 0.018

[0069] 由表3可以看出，实施例2中Si的去除率高达99.3％以上，P的去除率 为76.3％，除杂前后钒液中V、Na2O的含量几乎不变。

[0070] 可见，实施例2中硅去除效果好，且获得的除硅磷渣成分主要是硅酸铝， 少量的钙镁，得到一种硅酸铝含量高达97.30％的保温材料，保温效果优异。

[0071] 实施例3

[0072] 将19.6g的硫酸铝、0.4g氧化镁混合料(硫酸铝质量：氧化镁质量＝49： 1)加入20L、0.5g/L的乙二醇溶液中进行反应，硫酸铝、氧化镁混合料与乙 二醇溶液的固液比为1：
1，反应120min；过滤，105℃烘干滤饼；将滤饼磨 细至74微米以下(过200目)；向1000mL碱性含钒液中加入5g磨细颗粒 在90℃下反应40min，然后用硫酸调节pH值至9.0，静置半小时，过滤、洗 涤滤渣并在300℃下烘干。

[0073] 化验滤渣成分：Al2(SiO3)3为98.30％，MgO为0.79％，CaO为0.58％， P为0.48％，TFe为0.31％，Na2O为0.018％。除杂后的钒液成分如表4所示。

[0074] 表4实施例3除杂后的钒液成分g/L

[0075]V Na2O Si P
38.50 51.02 <0.01 <0.01

[0076] 由表4可以看出，实施例3中Si的去除率高达99％以上，P的去除率高 达99以上％，除杂前后钒液中V、Na2O的含量几乎不变。

[0077] 可见，实施例3中硅去除效果好，且获得的除硅磷渣成分主要是硅酸铝， 少量的钙镁，得到一种硅酸铝含量高达98.30％的保温材料，保温效果优异。

[0078] 对比例1

[0079] 按照实施例3的方法实施，不同的是，乙二醇溶液中只加入氧化镁，不 加入硫酸铝。

[0080] 化验滤渣成分：Al2(SiO3)3为45.50％，MgO为51.67％，CaO为0.48％， P为0.47％，TFe为0.28％，Na2O为1.50％。除杂后的钒液成分如表5所示。

[0081] 表5对比例1除杂后的钒液成分g/L

[0082]V Na2O Si P
38.44 49.65 1.20 <0.01

[0083] 从表5中可以看出，对比例1中硅的去除率不高。得到的除硅磷渣中硅 酸铝的含量只有45.50％，保温效果不佳。

[0084] 对比例2

[0085] 按照实施例3的方法实施，不同的是，只加入硫酸铝、氧化镁，不用乙 二醇处理。

[0086] 化验滤渣成分：Al2(SiO3)3为88.93％，MgO为0.58％，CaO为0.37％， P为0.36％，TFe为0.29％，Na2O为9.43％。除杂后的钒液成分如表6所示。

[0087] 表6对比例2除杂后的钒液成分g/L

[0088] V Na2O Si P37.88 46.80 0.36 0.046

[0089] 从表6中可以看出，对比例2不用乙二醇处理，除硅磷效果降低，还存 在少部分钒损失.对比例2得到的除杂渣中钠含量很高，不能做保温材料，钠 在高温中易挥发，接触金属材料容易腐蚀其它金属材料，

[0090] 测试例

[0091] 分别按照实施例1‑3和对比例1‑2的方法制备除硅酸铝渣复合粉2kg， 称取其中1kg除硅酸铝渣复合粉在陶瓷托盘内平摊成厚度3mm，马弗炉 500℃取出焙烧坩埚直接放置于上；对比马弗炉500℃取出焙烧坩埚直接放置 于地砖上，放置结果如表7所示。

[0092] 表7

[0093]

[0094]

[0095] 由表7可以看出，500℃焙烧坩埚放置于地砖上的半小时后基本冷却至 可以直接手拿，但放置于本发明制备的除硅酸铝渣复合粉上的坩埚降温很慢， 说明采用本发明所述方法制备的除硅酸铝渣具备良好的保温性能。

[0096] 以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在 本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包 括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样 应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。