【摘 要】
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作为一种重要的战略资源,钒的应用领域不断扩大,钒及其化合物广泛应用于钢铁、冶金、航空航天、化工、医疗和电池等领域,同时对其纯度的要求也越来越高。偏钒酸铵是一种重要的钒酸盐,不仅是制取高纯氧化钒的重要原料,而且在化工、医药、催化剂、功能材料等方面具有不可替代的作用。这些领域的不断发展对偏钒酸铵的纯度提出了更高的要求,所以研究以工业级多钒酸铵为原料制备高纯的偏钒酸铵具有重要的意义,同时研究了通过控制沉
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作为一种重要的战略资源,钒的应用领域不断扩大,钒及其化合物广泛应用于钢铁、冶金、航空航天、化工、医疗和电池等领域,同时对其纯度的要求也越来越高。偏钒酸铵是一种重要的钒酸盐,不仅是制取高纯氧化钒的重要原料,而且在化工、医药、催化剂、功能材料等方面具有不可替代的作用。这些领域的不断发展对偏钒酸铵的纯度提出了更高的要求,所以研究以工业级多钒酸铵为原料制备高纯的偏钒酸铵具有重要的意义,同时研究了通过控制沉积条件来制备结晶完好、粒度分布均匀以及形貌可控的钒酸铵前驱体。本文以工业级多钒酸铵为原料,经过碱溶、净化、沉钒等步骤制取高纯偏钒酸铵,同时对钒酸铵(偏钒酸铵和多钒酸铵)结晶条件进行了研究,结果表明,在氢氧化钠溶液浓度为70 g/L,溶出液固比为9.5:1(mL/g),溶出温度为85℃和溶出时间为40 min的条件下,多钒酸铵溶出率可达到96.34%。采用化学沉淀法和溶剂萃取法对钒溶出液进行净化提纯研究,结果表明,在碱性条件下,化学沉淀法的除杂效果较好,以氯化镁作为净化剂,采用两步净化法可实现硅和磷的有效净化,钒溶液中磷含量可降至0.42 mg/L,硅含量可降至1.56 mg/L。采用弱碱性铵盐沉钒,当沉钒初始pH=9.0,沉钒温度为40℃,加铵系数K=1.6,沉钒时间为30 min时,沉钒率可达到98%以上。采用2次打浆洗涤外加超声处理的方式对滤饼进行深度洗涤,以1%的NH4Cl溶液作为洗涤剂,液固比为40:1(mL/g),在室温下搅拌洗涤30 min,放入超声波清洗机中洗涤30 min,可以更有效地去除大部分钠、钾等可溶性离子,最终得到的偏钒酸铵纯度可达到99.99%以上。在弱碱性铵盐沉钒过程中,考察了钒液浓度、加铵次数、沉钒pH值、反应温度、陈化时间、沉钒方式、添加剂以及超声处理等因素对偏钒酸铵晶体形貌和粒度的影响。结果表明:钒液浓度对晶体形貌影响较大,当钒液浓度较低时,形貌主要呈柱状或方形结构,当钒液浓度为60 g/L时,形貌主要呈菱形结构;沉钒pH值、反应温度和陈化时间对晶体形貌无明显影响,但对粒度影响较大;在沉钒过程中添加聚乙烯醇(PVA)、采用超声处理以及滴加沉钒的方式有利于减弱团聚。在酸性铵盐沉钒过程中,考察了加酸加铵温度、沉钒pH值、反应时间等因素对多钒酸铵晶体形貌和粒度的影响,得出较佳的沉钒条件:采用冷态加酸加铵的方式,沉钒效果较好,当钒液浓度60 g/L、K=1.6、沉钒pH=3.0、反应温度90℃、反应时间3 h时,所得产物结晶完好,粒度分布均匀,形貌呈六边形片状结构和花球状结构,平均粒径在30 μm左右。
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