制备高品质多钒酸铵工艺参数优化与研究

冯国晟

（河钢承钢钒钛事业部，河北 承德 067002）

在实际生产过程中，一般要通过调节钒液酸度、铵盐加入量、钒液杂质含量、沉钒温度以及搅拌速度等条件尽可能缩短沉钒时间，以达到生产高质量多钒酸铵和降低生产工序成本的目的。

而优质的钒液是生产高质量多钒酸铵的关键，目前钒液净化所采用最新研发的铝盐絮凝法，从生产实际上看，其除杂参数对杂质的去除效果比较理想，主要杂质硅的含量在200mg/l以下，杂质P含量在8mg/l以下。但是，用此组除杂参数净化后的钒液用于沉钒，上清液不容易达标、沉淀时间长，增加了能耗、影响了下道工序顺行，而且产生APV红料的现象时有发生，因此需要进一步优化铝法除杂参数以达到酸性铵盐法制备高品质多钒酸铵的目的。

1 研究内容及技术思路

本研究的重点是在现使用除杂、沉钒各参数的基础上通过试验研究进行工艺参数优化，得到既能满足优质产品的要求又能节能降耗的钒液除杂及沉淀参数，即通过研究找出最优的钒液除杂pH值、除杂剂加入量、反应温度、搅拌时间及沉钒作业加酸温度、沉淀剂加入量、加入温度等参数，以达到配合各工序生产顺行、优化上清液含钒及钒收率指标的目的。

2 实施方案

研究从优化除杂温度、时间及除杂剂加入量着手，通过试验、分析、对比找到优质沉淀液的最适宜除杂温度、时间及除杂剂消耗合理参数，在确定这三项参数后，后续所有实验所需钒液的除杂过程均采用此参数进行。本研究第二步从沉淀原液PH值入手，在不改变其他条件的情况下，准备出不同PH值沉淀液，进行沉钒实验，把所得APV烧制成粉剂五氧化二钒、随后进行成品检验。最后确定上清液合格时间短，钒酸铵质量纯正，成品质优的原液PH值，按照确定的PH值范围进行间歇式除杂，找到除杂剂加入前的最适宜酸度区间，再用所得钒液进行沉淀参数优化工作，从而确定沉钒参数。

3 试验结果及分析

3.1 最佳钒液除杂温度的确定

通过实验数据分析，温度在60℃到80℃之间钒液除杂效果相差很小，杂质去除率均大于60%和80%，在温度为90℃左右时效果反而较差，且温度在70℃～80℃之间钒损最小。故本研究选择除杂温度在80℃以下的情况下进行钒液除杂净化。

3.2 钒液除杂剂加入系数以及除杂合格液pH值范围的选择

采集浓密池含钒浓度为29.44g/l、硅557.5mg/l、磷129.6 mg/l的钒液7组，每组1000ml，其他除杂条件均为：钒液温度75℃，除杂时间5分钟，搅拌速度相同，改变除杂系数，除杂效果见表1。

表1 不同除杂系数除杂效果对比表

通过以上实验数据分析，按照除杂剂系数为1.1～1.2进行除杂，除杂效果非常理想，所得沉淀原液主要杂质硅含量在53mg/l～98mg/l之 间，杂 质P在0.6mg/l～2.2mg/l之间，含量都极低。虽然这对于沉钒有好处，但是大量的Al3+的存在将会影响沉钒效果，为降低辅料消耗、钒损和提升沉钒效果，确定最佳除杂系数为0.8～0.95，其他钒液杂质异常情况可根据实际情况调整。

通过大量试验总结，将pH值为8.5～10.5之间的原液调整到pH值为8～9后，定量加入除杂剂，除杂完成后pH值可以控制在5.3～7.8之间，这也是最适合沉钒操作的酸度范围。

3.3 钒液除杂搅拌时间的确定

设定钒液除杂搅拌时间分别为3min、6min、9min、12min、15min，对除杂效果进行对比，6分钟除杂搅拌与9分钟除杂搅拌效果最佳，时间低于6分钟时聚合反应不完全，局部反应过快钒损增加，时间高于10分钟时Al3+水解，破坏了聚合物的生成。选择6～9分钟除杂搅拌，除杂效果能够达到除杂指标和生产实际要求。

3.4 钒液沉淀温度范围的选择

足够的温度是沉钒必备的条件。在其它条件完全相同的情况下，温度的升高可加快钒从溶液中析出的速度。使用硫酸铵沉钒时要求的温度较使用氯化铵要求的温度条件苛刻，钒液必须达到沸腾状态并保持一段时间沉淀才能彻底，保温温度必须大于95℃才能保证沉钒向正反应方向进行所需温度。生产中依据反应釜内物料状态提高或降低钒液温度，就足以满足缩短沉钒时间、提高钒收率降低能耗的要求。

3.5 沉钒pH值的选择

从实验数据得出不同pH值条件下沉钒所得APV质量有所不同，随着酸度的增加钒酸铵的外观颜色加重，杂质含量、堆比重增加，主品位有降低趋势。但在pH值在1.9～2.4所得钒酸铵各项工艺参数比较理想，烧制粉剂各项指标均达到国标要求。

当pH值大于2.4后，虽所得APV及粉剂成品符合标准，但上清液指标高于0.18g/l，物料堆比重较小，不但不利于后续工序的使用，而且造成一定程度的钒损，故选择沉钒酸度在1.9～2.4之间。

3.6 沉钒加铵系数的选择

为降低沉淀剂消耗，降低沉钒加铵系数的探索在实验室与生产中同步进行。加铵系数从1.0降到0.8后，钒酸铵质量依然保持良好水平，沉钒时间也没有明显变化，小试中在尝试系数0.7时上清液合格时间明显增长，所以生产中加铵系数定为0.79～0.83，并根据实际生产进行调整。

4 结论

通过铝法除杂参数的优化可以得出，除杂温度不高于80℃、搅拌时间6～9分钟、pH值8～9，除杂系数0.8～0.95。

沉钒系统参数优化后可以得出，钒液浓度在28g/l左右时采用一次加酸沉钒，进液后直接加铵盐和硫酸（进液温度42℃左右），沉钒酸度控制在1.9～2.4之间。硫酸铵沉钒反应温度大于95℃，氯铵沉钒温度大于90℃。加铵系数调整为0.8左右。