一种AMV沉钒上层液回收钒的系统及其方法与流程

一种amv沉钒上层液回收钒的系统及其方法
技术领域
1.本发明属于湿法冶金技术，并且更具体地，涉及一种amv沉钒上层液回收钒的系统及其方法。


背景技术：

2.现有生产粉钒(v2o598.0-p、v2o599.0-p、v2o599.5-p、v2o599.8-p、电池级)工艺路线为：钒渣经钠化焙烧后进行水浸得到含钒浸出液，对含钒浸出液进行多次净化除杂，得到相对纯净的含钒溶液，再对含钒溶液沉钒得到amv，对amv干燥后，进入回转窑煅烧得到粉钒。
3.该工艺的amv沉钒上层液中钒浓度约2.0g/l，造成粉钒生产的钒收率偏低和生产成本偏高。
4.全好锡撰写的《从废硫酸钒催化剂中选择性回收钒及铯的方法及通过该方法制备的高品质钒水溶液和铯矾》文献中公开了采用水浸出、固液分离、钒溶剂萃取、钒选择性脱除及铯矾制备在内的湿式冶炼法从废硫酸钒催化剂中选择性回收钒和铯的方法以及通过该方法制备的高品质钒水溶液和铯矾。该文献向含钒溶液中放入有机溶剂把钒萃取至萃取液中，再向萃取液中加碱性水溶液进行反萃，得到高品质钒水溶液。该生产流程较长、生产成本高；操作较复杂且引入了有机溶剂，对生产现场管控的要求较高。
5.因此，现有技术有待改进。


技术实现要素：

6.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种amv沉钒上层液回收钒的系统及其方法，具体地，在amv沉钒上层液中加酸，调ph值至4-6，利用原溶液中nh
4+
与钒进行弱酸性铵盐沉钒，上层液中钒从2.0g/l下降至0.6g/l；得到的料浆利用沉amv的原液进行返溶作为新的沉amv原液，从而得以回收amv沉钒上层液中的钒。
7.为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
8.根据本发明的一方面，提供一种amv沉钒上层液回收钒的系统，包含：
9.反应罐，反应罐的下部呈倒锥形体，反应罐的顶部分别与amv上层液管和第一排气管相连通，反应罐内邻近顶部的位置处设置有加酸环管，加酸环管与反应罐外部的酸管相连通，反应罐的侧部与上层液排放管相连通，倒锥形体的一侧上分别依次安装有第一视镜、第二视镜和第三视镜，反应罐的内部安装有第一搅拌器，反应罐的倒锥形体的底部设置有第一出料口；
10.返溶罐，返溶罐的顶部通过底流阀与第一出料口相连通，返溶罐的顶部分别与第二排气管、钒液管和液碱管相连通，返溶罐的内部安装有第二搅拌器，返溶罐的底部设置有第二出料口，第二出料口通过罐底阀与泵相连，泵将来自第二出料口的返溶液泵送到储液罐储存或者amv沉钒罐沉钒。
11.在本发明的一个实施例中，反应罐的顶部安装有第一液位计，返溶罐的顶部安装有第二液位计。
12.在本发明的一个实施例中，反应罐的侧部上还安装有第一ph计和第一温度计，返溶罐侧部上安装有第二ph计和第二温度计。
13.在本发明的一个实施例中，反应罐内还设置有支架，支架支撑加酸环管。
14.在本发明的一个实施例中，支架由多个均匀分布在反应罐的内壁上且在同一水平面上突出的支钉构成。
15.在本发明的一个实施例中，加酸环管为耐酸的塑料管并且加酸环管靠近液面正下方开设有多个均匀分布的小孔。
16.在本发明的一个实施例中，反应罐的外壁侧上设置有倾角≥5
°
的第一倾斜支管，上层液排放管连接到第一倾斜支管。
17.在本发明的一个实施例中，倒锥形体的外壁侧上设置有三个倾角≥30
°
的第二倾斜支管，第一视镜、第二视镜和第三视镜分别安装在对应的第二倾斜支管上。
18.根据本发明的另一方面，提供一种利用如上所述的amv沉钒上层液回收钒的系统进行回收钒的方法，包含以下步骤：
19.1)将amv上层液和稀酸加入到反应罐中进行反应；
20.2)将反应罐中反应完成后的气体通过第一排气管排放、将得到的上层液通过上层液排放管排放并且将得到的料浆排放到返溶罐内；
21.3)向返溶罐内加入钒液和液碱进行调节和反应；
22.4)将返溶罐内反应完成后的气体通过第二排气管排放，并将返溶罐中的返溶液泵送返回到储液罐储存或者amv沉钒罐沉钒。
23.在本发明的一个实施例中，在返溶罐内的返溶液的ph≥9.0时将返溶液泵送到储液罐储存或者amv沉钒罐沉钒。
24.通过采用上述技术方案，本发明相比于现有技术具有如下优点：
25.(1)本发明充分利用amv上层液中nh
4+
含量高的特性，向其加酸，调溶液ph值至4-6，在弱酸性条件下amv上层液中钒与nh
4+
重新结合，形成固体颗粒，沉降在罐体底部，底部料浆回收后，向其加碱性溶液进行返溶生成新的含钒溶液，再利用钠化钒液ph值为10.5-11.5的特性，作为返溶底部料浆用的碱性溶液。
26.(2)本发明充分利用自身生产过程中的物料特性，未引入新的试剂和杂质，回收了amv上层液中的钒，提高了钒收率，降低了生产成本。
27.(3)根据本发明所述的设备集成和技术能进行产业化生产，劳动强度低、自动化程度高，生产成本低。
附图说明
28.图1示出了本发明提供amv沉钒上层液回收钒的系统的示意图；
29.图2示出了本发明提供的amv沉钒上层液回收钒的方法的流程示意图。
30.附图标记列表
31.1流量计、2amv上层液管、3第一液位计、4第一搅拌器、5第一排气管、6酸管、7支架、8反应罐、9第一ph计、10第一温度计、11加酸环管、12上层液排放管、13第一视镜、14第二视镜、15第三视镜、16底流阀、17第二排气管、18第二搅拌器、19第二液位计、20钒液管、21液碱管、22返溶罐、23第二ph计、24第二温度计、25罐底阀、26泵、27第一倾斜支管、28第二倾斜支
管、29第一出料口、30第二出料口。
具体实施方式
32.应当理解，在示例性实施例中所示的本发明的实施例仅是说明性的。虽然在本发明中仅对少数实施例进行了详细描述，但本领域技术人员很容易领会在未实质脱离本发明主题的教导情况下，多种修改是可行的。相应地，所有这样的修改都应当被包括在本发明的范围内。在不脱离本发明的主旨的情况下，可以对以下示例性实施例的设计、操作条件和参数等做出其他的替换、修改、变化和删减。
33.如图1所示，本发明提供了一种amv沉钒上层液回收钒的系统，包含：
34.反应罐8，反应罐8的下部呈倒锥形体，反应罐8的顶部分别与amv上层液管2和第一排气管5相连通，反应罐8内邻近顶部的位置处设置有支架7，支架7上支撑有加酸环管11，加酸环管11与反应罐外部的酸管6相连通，反应罐8的一侧部上设置有第一倾斜支管27，该第一倾斜支管27与上层液排放管12相连通，反应罐8的另一侧部上设置有第一ph计9和第一温度计10，倒锥形体的一侧上分别依次设置有第二倾斜支管28，第一视镜13、第二视镜14和第三视镜15分别安装在对应的第二倾斜支管28上，反应罐8的内部安装有第一搅拌器4，反应罐8的倒锥形体的底部设置有第一出料口29；
35.返溶罐22，返溶罐22的顶部通过底流阀16与第一出料口29相连通，返溶罐22的顶部分别与第二排气管17、钒液管20和液碱管21相连通，返溶罐22的内部安装有第二搅拌器18，返溶罐22的侧部上安装有第二ph计23和第二温度计24，返溶罐22的底部设置有第二出料口30，第二出料30通过罐底阀25与泵26相连，泵26将来自第二出料口30的返溶液泵送到储液罐储存或者amv沉钒罐沉钒。
36.在上述系统中，优选地，反应罐8的顶部安装有第一液位计1，返溶罐22的顶部安装有第二液位计19。
37.在上述系统中，优选地，支架7由多个均匀分布在反应罐8的内壁上且在同一水平面上突出的支钉构成。
38.在上述系统中，优选地，加酸环管为耐酸的塑料管并且加酸环管靠近液面正下方开设有多个均匀分布的小孔。
39.在上述系统中，优选地，第一倾斜支管27的倾角≥5
°
，第二倾斜支管的倾角≥30
°
。
40.如图2所示，本发明还提供一种利用如上所述的amv沉钒上层液回收钒的系统进行回收钒的方法，包含以下步骤：
41.1)将amv上层液和稀酸加入到反应罐中进行反应；
42.2)将反应完成后的反应罐中的气体通过第一排气管排放、将得到的上层液通过上层液排放管排放并且将得到的料浆排放到返溶罐内；
43.3)向返溶罐内加入钒液和液碱进行调节和反应；
44.4)将返溶罐内反应完成后的气体通过第二排气管排放，并将返溶罐中的返溶液泵送返回到储液罐储存或者amv沉钒罐沉钒。
45.在上述方法中，优选地，在返溶罐内的返溶液的ph≥9.0时将返溶液泵送到储液罐储存或者amv沉钒罐沉钒。
46.下面通过具体实施例来对本发明的上述技术方案进行详细地说明。
47.如图1-2所示，第一流量计安装在amv上层液管2上，对进入反应罐8内的amv上层液计量。第一液位计3安装在反应罐8的罐顶，测量反应罐8内的液面变化。当反应罐8内的溶液液面淹没第一搅拌器4的下组叶片和第一ph计9的探头时，打开第一搅拌器4对反应罐8内的液体进行搅拌，打开酸管6上的阀门利用加酸环管11给反应罐8内的溶液加酸，ph值控制在5.5-6.5为宜。当反应罐8内的液体液位达到规定液位则停止供液，一般反应罐8内空高预留500mm。第一排气管5位于反应罐8的罐顶，连接在除汽主管上，用于排除沉钒过程中产生的气体。第一ph计9和第一温度计10安装在反应罐8的侧部以分别测量反应罐8内的溶液的ph值和温度。支架7由多个均匀分布在反应罐8内壁上且在同一水平面的突出支钉构成，该支架7用于支撑加酸环管11。加酸环管11的材质优选为耐酸的塑料管，该加酸环管11与酸管6连通，加酸环管11离反应罐8的罐顶约200mm。加酸环管11靠近液面正下方开设有多个均匀分布的φ6mm的小孔，加酸环管11的管道上所有小孔面积总和大于加酸环管11的横截面积以避免憋压产生喷射。优选地，加入的酸为稀硫酸，稀硫酸是纯水与98％浓硫酸一定比例配制而成。直接加浓硫酸会使反应罐8内的溶液反应剧烈、烟气大、易水解；硫酸浓度过低又造成废水量大，不利于低成本制造，故较佳配比为纯水与98％浓硫酸比值为1:1-3:1(体积比)。amv上层液温度、稀硫酸温度均低于30℃为宜(常温)。沉钒条件优选是：amv上层液、稀硫酸温度为常温，酸为稀酸，加酸方式为环管的多点加酸，搅拌。这些条件都是为了沉钒ph值便于稳定控制，沉钒反应不急剧。
48.当反应罐8内的液位距罐顶500mm时，停止amv上层液进液，并继续搅拌，再加酸，调节溶液ph值至4.5-5.0后，继续搅拌，搅拌时间1h，同时控制溶液终点ph值4.5-5.0。搅拌时间1h后，停止第一搅拌器4，反应罐8内的溶液静置2h后，打开上层液排放管12上的阀门，排除反应罐8内的上层液。
49.当反应罐8内的液位位于上层液排放管12处，找到料浆料位从第一视镜13降到第二视镜14时第一液位计3显示的液位变化量；当反应罐8内的液位位于上层液排放管12处，也找到料浆料位从第二视镜14降到第三视镜15时第一液位计3显示的液位变化量。上层液排放管12连接在反应罐8外壁侧的第一倾斜支管27上，该第一倾斜支管27倾斜向上，倾角≥5
°
即可，从而避免颗粒物料沉降在管道口以减少排放上层液时的钒损失。第一视镜13、第二视镜14、第三视镜15连接在反应罐8的下部的倒锥形体的外壁侧上对应的第二倾斜支管28上，这些第二倾斜支管28倾斜向上，倾角≥30
°
，以保证打开底流阀16排放反应罐8内料浆的过程中，沉积在第二倾斜支管28上的物料能脱落，从而便于观察。
50.反应罐8内的溶液静置2h后，通过第一视镜13、第二视镜14、第三视镜15确认反应罐8内底部料浆料位。当反应罐8内底部料浆料位在第三视镜15以下时，反应罐8内的料浆不宜排出，打开上层液排放管12排完上层液后，继续加入amv上层液，启动第一搅拌器4，反应罐8内料浆作为下一罐amv上层液沉钒作业的晶种。当反应罐8内底部料浆料位在第一视镜14与第三视镜15之间，反应罐8内料浆可以依据实际情况排出。当反应罐8内底部料浆料位在第一视镜13与第二视镜14之间或者料浆料位在第一视镜13之上时，打开底流阀16将反应罐8内料浆排至返溶罐22内，当料浆料位在第二视镜14与第三视镜15之间，则关闭底流阀16，以确保下一罐amv上层液沉钒作业的晶种量。
51.底流阀16的出口连接在返溶罐22的顶部。第二排气管17位于返溶罐22的罐顶，连接在除汽主管上，用于排除返溶过程中产生的气体。第二液位计19安装在返溶罐22的罐顶，
测量返溶罐22内的液面变化。钒液管20、液碱管21位于返溶罐22的罐顶，输送作为返溶料浆用的碱性溶液。第二ph计23和第二温度计24安装在返溶罐22的下部的侧壁上，以分别测量返溶罐22内溶液的ph值和温度。
52.反应罐8内的料浆排入返溶罐22后，打开钒液管20上的阀门向返溶罐22加钒液，液体淹没第二搅拌器18下组叶片时，启动第二搅拌器18。当返溶罐22内液位距罐顶500mm时关闭钒液管20上的阀门，继续搅拌0.5h后，返溶罐22内的溶液ph≥9.0，则打开罐底阀25，启动泵26，将返溶罐22内返溶液输送至储液罐储存或者amv沉钒罐沉钒；若返溶罐22内溶液ph＜9.0，则打开液碱管21上的阀门，向其补加液碱，至ph为9.0-9.5，继续搅拌0.5h后打开罐底阀25，启动泵26，将返溶罐22内返溶液输送至储液罐储存或者amv沉钒罐沉钒。
53.在上述装置和方法中，优选地，反应罐8的筒体直径为3.0m、高为3.5m、底部圆锥体的锥度为60
°
，返溶罐22的筒体直径3.0m、高3.5m、底部为椭圆形弧底(高0.6m)。
54.通过本发明实施后，amv上层液中钒能降低至0.6g/l。
55.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。

技术特征：
1.一种amv沉钒上层液回收钒的系统，其特征在于，包含：反应罐，所述反应罐的下部呈倒锥形体，所述反应罐的顶部分别与amv上层液管和第一排气管相连通，所述反应罐内邻近顶部的位置处设置有加酸环管，所述加酸环管与所述反应罐外部的酸管相连通，所述反应罐的侧部与上层液排放管相连通，所述倒锥形体的一侧上分别依次安装有第一视镜、第二视镜和第三视镜，所述反应罐的内部安装有第一搅拌器，所述反应罐的所述倒锥形体的底部设置有第一出料口；返溶罐，所述返溶罐的顶部通过底流阀与所述第一出料口相连通，所述返溶罐的顶部分别与第二排气管、钒液管和液碱管相连通，所述返溶罐的内部安装有第二搅拌器，所述返溶罐的底部设置有第二出料口，所述第二出料口通过罐底阀与泵相连，所述泵将来自所述第二出料口的返溶液泵送到储液罐储存或者amv沉钒罐沉钒。2.根据权利要求1所述的amv沉钒上层液回收钒的系统，其特征在于，所述反应罐的顶部安装有第一液位计，所述返溶罐的顶部安装有第二液位计。3.根据权利要求1所述的amv沉钒上层液回收钒的系统，其特征在于，所述反应罐的侧部上还安装有第一ph计和第一温度计，所述返溶罐侧部上安装有第二ph计和第二温度计。4.根据权利要求1所述的amv沉钒上层液回收钒的系统，其特征在于，所述反应罐内还设置有支架，所述支架支撑所述加酸环管。5.根据权利要求4所述的amv沉钒上层液回收钒的系统，其特征在于，所述支架由多个均匀分布在所述反应罐的内壁上且在同一水平面上突出的支钉构成。6.根据权利要求1所述的amv沉钒上层液回收钒的系统，其特征在于，所述加酸环管为耐酸的塑料管并且所述加酸环管靠近液面正下方开设有多个均匀分布的小孔。7.根据权利要求1所述的amv沉钒上层液回收钒的系统，其特征在于，所述反应罐的外壁侧上设置有倾角≥5
°
的第一倾斜支管，所述上层液排放管连接到所述第一倾斜支管。8.根据权利要求7所述的amv沉钒上层液回收钒的系统，其特征在于，所述倒锥形体的外壁侧上设置有三个倾角≥30
°
的第二倾斜支管，所述第一视镜、第二视镜和第三视镜分别安装在对应的第二倾斜支管上。9.一种利用如前述权利要求1-8中任一项所述的amv沉钒上层液回收钒的系统进行回收钒的方法，其特征在于，包含以下步骤：1)将amv上层液和稀酸加入到反应罐中进行反应；2)将反应罐中反应完成后的气体通过第一排气管排放、将得到的上层液通过上层液排放管排放并且将得到的料浆排放到返溶罐内；3)向返溶罐内加入钒液和液碱进行调节和反应；4)将返溶罐内反应完成后的气体通过第二排气管排放，并将返溶罐中的返溶液泵送返回到储液罐储存或者amv沉钒罐沉钒。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在返溶罐内的返溶液的ph≥9.0时将返溶液泵送到储液罐储存或者amv沉钒罐沉钒。

技术总结
本发明涉及一种AMV沉钒上层液回收钒的系统，包含：反应罐，其下部呈倒锥形体，顶部与AMV上层液管和第一排气管相连通，邻近顶部的位置设置有与酸管相连通的加酸环管，侧部与上层液排放管相连通，倒锥形体的一侧上依次安装有第一、第二和第三视镜，反应罐内部安装有第一搅拌器，倒锥形体的底部设置有第一出料口；返溶罐，其顶部与第一出料口、第二排气管、钒液管和液碱管相连通，内部安装有第二搅拌器，底部设置有第二出料口，第二出料口与泵相连，泵将来自第二出料口的返溶液泵送到储液罐储存或者AMV沉钒罐沉钒。此外，本发明也涉及一种利用上述系统回收钒的方法。本发明回收了AMV上层液中的钒，提高了钒收率，降低了生产成本。降低了生产成本。降低了生产成本。


技术研发人员：吴封 赵映平 王英 许楠 彭何军 袁祥
受保护的技术使用者：攀钢集团钒钛资源股份有限公司
技术研发日：2023.04.23
技术公布日：2023/7/22