专利名称：一种从石煤制备钒电池用高纯度电解液的方法
技术领域：
本发明专利涉及一种钒电池用电解液的加工制造技术领域，尤其涉及从矿石 制备高纯度钒溶液的加工制造领域。
背景技术：
为获得高比能量的钒电池电解液，方法是多样的。而如何高效制备出钒电 池电解液并提高其稳定性也是研制钒电池的重要问题。从石煤制备钒电池用高 纯度电解液的方法突破了以前的制备技术的缺陷，既能获得高比能量的钒电池 电解液，又能提高其稳定性。发明内容本发明采用强碱性钠钙混合盐与含钒石煤矿混合后焙烧，所述钠钙混合盐不 包括氯化钠成分，焙烧过程不产生氯气，所述钠钙混合盐所含钙成分在焙烧时 与石煤中的硫结合生成硫酸钙，减少S02排放，与传统含有氯化钠成分的钠盐 焙烧工艺相比，有利于环境保护。采用强碱性焙烧，可以增加钒的转化率和浸取率，从而整体提高整个工艺钒 的收率，提高了经济效益。采用强减性焙烧，水浸取钒时PH值大于14，进入钒溶液的锰、铁等杂质离 子少，于后续的提纯除杂有利。当矿源地和电解液使用地点距离较远时，可用 较少的水浸钒，加入氨水，获得含VA约10%的粗偏钒酸氨渣，运输到电解液使 用地进行除杂还原等后续工艺处理。与传统弱碱性焙烧和浸取工艺相比，可能由于增加了钠钙混合盐的比例而增
加了成本，但钒收率的提高以及后续除杂工艺的简化和除杂效果的提高，弥补 了增加原料成本的不足。采用还原除杂后的钒溶液的方法，钒以V02 XH20的形式沉淀，此过程进一 步分离了杂质离子，当用硫酸溶解V02'XH20，可以获得高纯度的V0S04溶液， 作为钒电池用电解液的原料。与传统工艺采用五氧化二钒沉淀后，再用五氧化 二钒与还原剂还原制备VOSO,相比，縮短了钒电池用电解液制备过程中的工艺流 程，有利于降低成本。
具体实施方式
采用V20s含量为1.5%的石煤矿石，配以10%的钠钙混合盐，其中钠钙混 合盐的比例碳酸钠氧化钙为3: 1。在转炉中最高温度80(TC焙烧小时。出料 装载于可移动式底部有滤布和溶液收集槽的料斗中，自来水分三次浸取矿石中 的钒。钒液收集于储液罐，调节PH值为12，根据分析溶液中杂质成分的结果 加入氯化钙净化剂，共沉淀除去钙、锰、铁等杂质。上清液用泵抽送入还原罐， 用硫酸调节PH值为2，根据溶液钒浓度及溶液体积加入计算量的液态S02体积， 搅拌还原。再用碳酸钠调节溶液的PH值为8，用泵将浊液抽入过滤罐过滤，并 用净水洗涤钒沉淀，用l: l的稀硫酸溶解钒沉淀，并泵入储存罐储存，分析储 存罐中溶液钒的浓度为3mol/L。从储存罐中取适量样品，经真空干燥后获得干 品VOS04，用化学分析仪器进行杂质元素全分析，经计算，干品VOS04的纯度 为99.93%。
权利要求
1.一种从石煤制备钒电池用高纯度电解液的方法，其特征在于采用含钒石煤矿，经强碱性钠钙混合盐焙烧，水性浸取钒，经除杂、还原、VO2·XH2O沉钒、硫酸溶解VO2·XH2O获得高纯度VOSO4溶液。
2. 根据权利要求1所述含钒石煤，￥205的含量在0.7% 3%之间。
3. 根据权利要求1所述强减性钠钙混合盐，指碳酸钠和氧化钙按1 4: l混合 的焙烧助剂，石煤与钠钙混合盐的比例为100: 5 30。焙烧最高温度为800 。C。
4. 根据权利要求1所述水性浸取钒，采用间歇式工艺。
5. 根据权利要求1所述除杂工艺，指在调节PH值为8 13时，采用加入氯化 钙净化剂共沉淀除去大部分碱性不溶解于水的钙、锰、铁等元素。
6. 根据权利要求1所述还原，指将钒溶液的PH值调节为0 2后，采用液态 S02将钒溶液还原成4价的钒溶液。
7. 根据权利要求1所述V02 XH20沉钒，指将4价钒溶液的PH值调节为3 9， 使钒以V02 XH20形式沉淀后与杂质进一步分离。
8. 根据权利要求1所述硫酸溶解V02 XH20获得高纯度V0S(V溶液，指用1: 1 的稀硫酸溶解VO^XH20，获得钒浓度为1 5mol/L的V0S(V溶液。该溶液按 干品V0S04折算，纯度应达到99.9%以上。
全文摘要
本发明涉及一种钒电池用电解液的制备方法。采用原料非常普遍和易于开采的含钒石煤矿，经强碱性钠钙混合盐焙烧，水性浸取钒，经除杂、还原、VO<sub>2</sub>·XH<sub>2</sub>O沉钒、硫酸溶解VO<sub>2</sub>·XH<sub>2</sub>O获得高纯度VOSO<sub>4</sub>溶液。当矿源地和电解液使用地点距离较远时，可用较少的水浸钒，加入氨水，获得含V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>约10％的粗偏钒酸氨渣，运输到电解液使用地进行除杂还原等后续工艺处理。本发明所指高纯度VOSO<sub>4</sub>溶液经电解还原，加入所需添加剂后，将用做钒电池电解液。但本发明不涉及有关电解还原及添加剂内容。本发明所述强碱性钠钙混合盐不包括氯化钠成分，焙烧过程不产生氯气，所含钙盐焙烧时与石煤中的硫结合成硫酸钙，减少SO<sub>2</sub>排放，于环境保护有利。采用强碱性焙烧，增加了钒的转化率和收率，提高了经济效益。因为是强减性焙烧，水浸取钒时加入氨水使pH值大于14，进入钒溶液的锰、铁等杂质离子少，于后续的提纯除杂有利。本方明还采用还原除杂后的钒溶液的方法，以VO<sub>2</sub>·XH<sub>2</sub>O形式沉钒，硫酸溶解VO<sub>2</sub>·XH<sub>2</sub>O获得高纯度VOSO<sub>4</sub>溶液，作为钒电池用电解液的原料。缩短了钒电池用电解液制备过程中的工艺流程。
文档编号H01M10/36GK101126124SQ20071012283
公开日2008年2月20日 申请日期2007年7月6日 优先权日2007年7月6日
发明者何玉婷, 俞振华, 李林德, 王文红, 湛 鲁 申请人:北京普能世纪科技有限公司