一种从硫酸系含钒废液中回收钒并充分利用硫酸的方法与流程

本发明属于湿法冶金及资源回收，尤其涉及一种从硫酸系含钒废液中回收钒并充分利用硫酸的方法。

背景技术：

1、钒是一种重要的资源，广泛应用于钢铁、化工、能源（如全钒液流电池）等领域。随着钒产业的快速发展，产生的含钒废液也日益增多，若直接排放不仅造成资源浪费，还会严重污染环境。

2、目前，从含钒废液中回收钒的方法主要包括树脂吸附/解吸法、溶剂萃取法、酸性铵盐沉钒、弱碱性铵盐沉钒等方法。例如，中国专利申请cn 116875824 a和cn 109022828 b采用了亲钒树脂吸附/解吸法；文献1671-0460（2024）10-2428-06和文献0258－7076(2019)03－0303－09也报道了采用溶剂萃取法富集回收钒；铵盐沉钒则是研究最多的也是目前主流的沉钒工艺。然而，这些现有技术存在以下显著缺点：

3、1.树脂吸附和溶剂萃取通常需要进行多级反复操作，工艺流程长，操作繁琐，设备投资大；

4、2.树脂存在中毒风险，且树脂再生产生的废液难以处理；萃取法中萃取剂容易发生乳化，导致钒产品受到有机相污染，影响产品品质；

5、3.主流的铵盐沉钒方法（如酸性铵盐沉钒、弱酸性铵盐沉钒、弱碱性铵盐沉钒）对ph值和温度极其敏感，工艺控制精度要求高，否则会影响钒产品的物相和纯度，此外，这些方法通常需要消耗大量的酸、碱和铵盐试剂，不仅增加了处理成本，还容易引入杂质离子，导致最终得到的钒产品纯度不高，工艺控制较复杂。

6、因此，开发一种操作简单、试剂消耗少、产品纯度高且能实现废液中酸资源回收利用的提钒新方法，是当前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种从硫酸系含钒废液中回收钒并充分利用硫酸的方法。该方法利用加热条件下酸性含钒废液中五价钒离子特异性析出的特性，结合离子转化技术，实现了钒的高效回收和硫酸资源的充分利用。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种从硫酸系含钒废液中回收钒并充分利用硫酸的方法，包括以下步骤：

4、s1. 过滤：将硫酸系含钒废液通过过滤介质，除去其中可能存在的泥沙、碎屑及其他不溶性杂质，得到澄清的滤液1；

5、s2. 电氧化：将步骤s1得到的滤液1转移至电解槽中进行电氧化处理，确保滤液中所有价态的钒离子均被氧化为五价钒离子，得到五价钒废液；

6、s3. 加盐转化：向步骤s2得到的五价钒废液中加入适量氯化钡（bacl2），充分搅拌使其反应完全后过滤；此步骤将废液中的硫酸根转化为硫酸钡（baso4）沉淀，滤液转化为盐酸系五价钒废液；硫酸钡沉淀经纯水洗涤后回收；

7、s4. 加热沉钒，回收盐酸：将步骤s3得到的盐酸系五价钒废液进行恒温加热。在此过程中，挥发出的hcl气体通过冷凝吸收装置通入纯水中生成盐酸进行回收（也可根据实际需要用气瓶、氨水、氢氧化钠等碱液收集回收），随着水分和hcl的挥发，废液中不断析出酒红色沉淀，直至溶剂即将蒸干时停止加热，加入适量纯水以利于后续分离；

8、s5. 过滤：将步骤s4得到的固液混合物进行过滤分离，得到酒红色沉淀和废液（主要含残留的酸、原液中的金属杂质离子和水）；

9、s6. 洗涤干燥煅烧：将步骤s5得到的酒红色沉淀用纯水洗涤以去除表面附着的杂质离子，并在60℃-90℃条件下干燥后放入马弗炉中煅烧，得到最终高纯度钒产品。

10、作为优选方案，步骤s1中的硫酸系含钒废液ph值不高于2。

11、作为优选方案，步骤s4中恒温加热的温度控制在105℃至115℃之间，更优选为108℃。在此温度区间内，hcl挥发效率高且五价钒析出效果最佳。

12、作为优选方案，所述步骤s6中煅烧的温度为500~550℃。

13、作为优选方案，所述步骤s6中钒产品为纯度99.5-99.8%的五氧化二钒。

14、机理：硫酸系含钒废液中不同价态钒离子先全部氧化为五价钒离子，然后通过加热析出，过滤回收；硫酸与水混溶本来不好分离，但是通过加入适量氯化钡将硫酸转化成硫酸钡沉淀和盐酸，硫酸钡沉淀过滤洗涤回收且纯度很高，盐酸通过挥发冷凝回收，纯度可达工业级；泥沙，不溶性碎屑等杂物可直接通过过滤去除，最后废液中只留下杂质金属离子，废液中所有可用的物质几乎全部回收，且纯度都很高。

15、本发明具有的优点是：

16、1. 本发明工艺简单，特异性强：利用在加热条件下酸性废液中只有五价钒离子能析出的特性，通过简单的恒温加热即可实现针对性沉钒，无需复杂的萃取或吸附设备，操作简便，易于控制；

17、2. 产品纯度高：由于避免了有机试剂的引入和复杂的化学沉淀过程，且通过前置的转化步骤去除了硫酸根干扰，本发明制得的钒产品纯度高，五氧化二钒（v2o5）纯度可达99.5%-99.8%；

18、3. 资源利用率高，经济效益好：本发明创造性地将废液中难以与水分离的硫酸转化为易挥发的盐酸和难溶的硫酸钡，硫酸钡可作为副产品回收，挥发的hcl气体回收为盐酸，实现了硫酸的充分利用，大大提高了废液的利用率；

19、4. 成本低，环境友好：相比传统方法，本发明无需耗费大量的铵盐、酸类和碱类试剂，降低了处理成本，同时减少了化学试剂带来的二次污染风险。

1.一种从硫酸系含钒废液中回收钒并充分利用硫酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤s1中硫酸系含钒废液的ph值不高于2。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤s4中加热的温度为105~115℃。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤s6中煅烧的温度为500~550℃。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤s6中钒产品为纯度99.5-99.8%的五氧化二钒。