钒能新材料综合回收利用，钒溶液净化富集工艺之离子交换法

钒电池储能产业作为典型的绿色低碳优势产业，是新型储能领域重要发展方向。钒电池储能具备大规模、长周期等优势，是储能领域的重要组成部分，将成为拓展电能利用、应对可再生能源随机波动、支撑可再生能源高占比电力系统的最佳技术途径之一。

现有技术中，钒渣经过破碎粉磨、焙烧、浸出、沉淀等工序的处理得到钒酸盐物质，在整个提钒过程中，因各种原因使得钒液中含有很多杂质，这些若不去除，会进入钒酸盐中影响钒产品的质量，并且，部分杂质的存在甚至会影响沉淀过程中的沉淀率，从而降低钒元素的收得率，使得沉淀过程中钒损失严重。

目前含钒溶液净化富集工艺有溶剂萃取法和离子交换法。溶剂萃取法具有交换能力大和处理速度快的优点。但萃取过程中存在着乳化，有机相流失与污染环境等问题。而离子交换法因具有操作简单、净化效果好和环境友好的特点，受到本领域技术人员越来越多的关注。

离子交换树脂工艺的具体步骤如下：

1.原料处理:将含有钒的矿石经过破碎、磨矿、浸出等处理，得到含有钒的浸

出液或浆料。

2. 钒离子的氧化：将含钒溶液中的钒离子氧化为高价态，提高其稳定性，便于后续提纯。

3.离子交换树脂的选型与处理：根据钒离子的特性，选择合适的离子交换树脂。并对树脂进行预处理，如浸泡、冲洗等，以保证钒离子的高效吸附。

4.吸附与解吸：将处理后的离子交换树脂与含钒溶液混合，使钒离子被树脂吸附。随后，用适当的解吸剂将钒离子从树脂上解吸下来，得到高纯度钒溶液。

5.钒溶液的浓缩与结晶：对解吸后的钒溶液进行浓缩，使其达到结晶条件。将得到的含有钒的固体进行熔炼、电解等处理,去除杂质，得到纯度较高的金属钒。

Tulsimer ® A-654是一款加载了复杂多胺基官能团的苯乙烯及二乙烯苯共聚物架构的非常持久耐用的大孔弱碱性阴离子交换树脂。由于其独特的物理结构，而使得它具有优越的动力学特性，并且具有极强的耐压能力，因此适合于一些特殊工艺的应用。

二、重要参数

型式/Type	大孔弱碱性阴离子交换树脂/Macro-porous weak base anion exchange resin
主体结构/Matrix structure	聚苯乙烯共聚物/Polystyrene copolymer
官能团/Functional group	多胺基/Polyamine
物理型式/Physical form	湿润球状/Moist Spherical beads
离子型式/Ionic form	自由基/Free base
均一系数/Uniformity Coefficient	1.6 Max
总交换容量/Total exchange capacity	2.5 meq/ml min
强碱容量/Strong Base Capacity	5% Max
目数/Screen size USS(wet)	16 to 50
粒径/Particle size	0.3 - 1.2 mm
湿度/Moisture content	40±5%
PH 范围/PH range	0 - 9
反洗密度/Backwash settled density	40 - 42lbs/ft3(645- 675 g/L)
溶解性/Solubility	不溶/Insoluble in all common solvents

操作条件特性（TYPICAL OPERATING CONDITIONS）：Tulsimer ®A-654

大操作温度/ Max Operating temperature	60℃
树脂床度/Resin bed depth	800 mm
大流速/Maximum service flow	40 m³/hr/m2
逆洗膨胀空间/Backwash expansion space	50 - 70%
逆洗流速/Backwash flow rate	4 - 6 m³/hr/m³
再生剂/Regenerant	NaOH，Na2CO3，NH4OH
再生程度/Regeneration level	40 - 120 g/l
再生剂浓度/Regenerant concentration	1-5%
再生流速/Regeneration flow rate	5- 10 m³/hr/m³
再生时间/Regeneration Contact time	20- 60 min
再生慢流速/Regeneration slow rinse	2 BV minimum
慢冲洗流速/Slow rinse flow rate	再生流速/At regeneration flow rate
快/Fast	工作流速/At service flow rate
快冲洗量/Fast Rinse Volume	2- 7 BV