五氧化二钒的制备方法
【专利摘要】本发明涉及五氧化二钒的制备方法，属于精细化工领域。本发明解决的技术问题是提供五氧化二钒的制备方法。该方法包括以下步骤：a、返溶：将多钒酸铵溶解于氢氧化钠溶液中，得返溶液；b、结晶：将返溶液室温静置20～40h，过滤，取滤液，将滤液在2～5℃静置结晶，得偏钒酸钠固体；c、加水溶解：将偏钒酸钠固体加水溶解，得溶解液；d、沉钒：在溶解液中加入硫酸铵或氯化铵，45～65℃反应0.5～2h，过滤，得偏钒酸铵固体；e、煅烧：将偏钒酸铵固体煅烧得到五氧化二钒。本发明方法能够得到高纯度的五氧化二钒，且工艺简单，操作方便，在制备过程中，需加入少量氢氧化钠和铵盐即可实现，节约原料，符合节能降耗的产业政策。
【专利说明】五氧化二钒的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及五氧化二钒的制备方法，属于精细化工领域。
【背景技术】
[0002]高纯五氧化二I凡是指在普通五氧化二I凡GB3283-87标准的基础上，降低I凡中娃、磷、铁、钙、镁、铬、铝、镍、钾、钠等杂质含量使之低于国标限值(低于0.005%)。因为国家没有制定尚标准，所以尚于国标纯度的五氧化一I凡为尚纯五氧化一I凡。本发明所定义的尚纯五氧化二钒是指纯度为大于或等于99.9%的五氧化二钒。
[0003]在精细化工方面，高纯五氧化二钒可以用于有机合成的催化剂、脱硫脱销、硫酸制备、高纯硫酸氧银、高纯硫酸银等。在冶金方面，高纯五氧化二银能满足银销合金对原材料五氧化二钒的纯度要求，还可用于生产钒氮、钒铁氮、钒铁合金。在原子能工业:高纯五氧化二钒可以用于生产高纯度金属钒。在电池工业方面，高纯五氧化二钒可以合成锂离子电池的正极材料、钒液流电池。可见，高纯五氧化二钒的应用潜力巨大。
[0004]目前，高纯五氧化二钒的制备方法通常为以下几种。
[0005]第一:多级萃取-离子交换树脂除杂法，该法多用于石煤提钒，该方法以含钒的石煤灰为原料。
[0006]第二:胶体沉淀法:以冶金级的多钒酸铵为原料，制备钒铝合金用高纯五氧化二钒。该法主要利用硫酸铝在钒溶液(pH = 8?11)，形成沉淀，除去钒溶液中的杂质，主要是硅杂质。该法的缺点在于，除掉了硅，但是溶液中引入了铝，导致该法生产的五氧化二钒中铝杂质超标。但是该方法制备的高纯五氧化二钒可以用于生产钒铝合金，使得该方法还是有一定的市场。
[0007]第三:“碱返溶-酸沉-碱返溶-沉钒-煅烧”五步法，见专利201210488566。该方法以冶金级的多钒酸铵或者偏钒酸铵为原料。第一步，碱返溶，将固体的多钒酸铵(偏钒酸铵)用氢氧化钠溶液溶解，得到含钒(60?120g/L)以上的含钒溶液。第二步，此溶液冷却静置24小时，经2到3的精密过滤，将溶液倒入稀硫酸溶液(水:浓硫酸体积比3:1)中，得到红色的多钒酸钠固体。第三步，红色的多钒酸钠固体再次用氢氧化钠返溶得到含钒的溶液。经过第一步和第二步的处理，此工序的含钒溶液中各金属离子杂质的含量均小于5mg/Lo该溶液经沉钒、过滤、煅烧工艺制备得到高纯无氧化二钒。该方法工艺复杂，引入了两步“碱返溶”，需要消耗大量氢氧化钠和硫酸。
【发明内容】
[0008]本发明解决的技术问题是提供五氧化二钒的制备方法。
[0009]本发明五氧化二钒的制备方法，包括以下步骤:
[0010]a、返溶:将多钒酸铵溶解于氢氧化钠溶液中，得返溶液；按质量比，多钒酸铵:氢氧化钠=1:0.8?2，所得返溶液中的I凡浓度为90?120g/L ；
[0011]b、结晶:将返溶液室温静置20?40h，过滤，取滤液，将滤液在2?5 °C静置结晶，得偏I凡酸钠固体；
[0012]C、加水溶解:将偏钒酸钠固体加水溶解，得溶解液，调整水的加入量使溶解液中的?凡浓度为60?90g/L ；
[0013]d、沉钒:在溶解液中加入硫酸铵或氯化铵，45?65°C反应0.5?2h，过滤，得偏钒酸铵固体，其中，按摩尔比，钒离子:铵根离子=1:2?4 ;
[0014]e、煅烧:将偏钒酸铵固体煅烧得到五氧化二钒。
[0015]其中，a步骤中按质量比，多钒酸铵:氢氧化钠=1:1，返溶液中的钒浓度为IlOg/L0
[0016]其中，b步骤中将返溶液室温静置24h，静置结晶的时间为1h以上，优选结静置结晶的时间为10?20ho
[0017]其中，d步骤中，按摩尔比，钒离子:铵根离子=1:3，60°C反应lh。
[0018]进一步的，e步骤所述的煅烧为500?600°C煅烧2?2.5h，优选550°C煅烧2?
2.5h0
[0019]本发明方法能够得到高纯度的五氧化二钒，纯度可达99.9%，与现有技术相比，本发明方法工艺简单，操作方便，不引入其他杂质，在制备过程中，加入少量氢氧化钠和铵盐即可制备得到五氧化二钒，仅有一次碱返溶，节约原料，符合节能降耗的产业政策。
【具体实施方式】
[0020]本发明五氧化二钒的制备方法，包括以下步骤:
[0021]a、返溶:将多钒酸铵溶解于氢氧化钠溶液中，得返溶液；按质量比，多钒酸铵:氢氧化钠=1:0.8?2，所得返溶液中的钒浓度为90?120g/L，此时，可以测得返溶液的pH值为11?13 ;
[0022]b、结晶:将返溶液室温静置20?40h，过滤，取滤液，将滤液在2?5 °C静置结晶，得偏I凡酸钠固体；
[0023]C、加水溶解:将偏钒酸钠固体加水溶解，得溶解液，调整水的加入量使溶解液中的钒浓度为60?90g/L，此时，溶解液的pH值为11?13 ;
[0024]d、沉钒:在溶解液中加入硫酸铵或氯化铵，45?65°C反应0.5?2h，过滤，得偏钒酸铵固体，其中，按摩尔比，钒离子:铵根离子=1:2?4 ;
[0025]e、煅烧:将偏钒酸铵固体煅烧得到五氧化二钒。
[0026]本发明的多钒酸铵成分复杂，可以用通式NH4VxOy表示。多钒酸铵中含有各种杂质，其络、娃、妈、儀、猛、销等杂质含量超标。
[0027]a步骤中，多钒酸铵中含有各种金属离子杂质和非金属离子杂质，加入氢氧化钠可以与其中的金属阳离子杂质生成氢氧化物沉淀，同时引入钠离子，保证了偏钒酸钠的生成。为了保证沉降除杂的效果，多钒酸铵:氢氧化钠质量比优选为1:1，而调节返溶液中的钒离子浓度是为了保证后续结晶的顺利进行，优选返溶液中的钒浓度为110g/L。钒离子浓度与钠离子浓度之积还和b步骤的结晶时间相关，钒离子浓度与钠离子浓度之积越大，结晶时间越短，但该值不能过大，过大就会在“粗多钒酸铵返溶”的过程中，直接形成过饱和溶液，未过滤就直接结晶析出固体，此时杂质会包裹在该结晶固体中。
[0028]b步骤中，为了使杂质充分沉降，需将返溶液静置20?40h后再过滤结晶，为了提高效率，静置时间优选为24h。将返溶液过滤后，滤渣可以返回提钒工序重复利用，滤液在2?5°C静置，将会有白色的偏钒酸钠固体析出，固液分离，即可得到偏钒酸钠固体。为了使结晶完全，b步骤静置结晶的时间为1h以上，同时，为了节约时间，提高效率，优选结晶时间为10?20ho
[0029]c步骤中，将结晶得到的偏钒酸钠固体溶于水中，调整固体与水的比例，保证溶解液中银浓度为60?90g/L，溶液pH值在11?13范围内，有利于下一步的沉I凡操作。为了尽可能的避免引入杂质，所述水优选为去离子水。
[0030]d步骤中，可以在溶解液中加入铵盐进行沉钒，所述铵盐可以为氯化铵或硫酸铵，优选为硫酸铵。铵盐的加入量可通过溶解液中的钒来计算，按摩尔比，钒离子:铵根离子=1:2?5，优选为钒离子:铵根离子=1: 3，加入硫酸铵后，溶液的pH值为8?9，45?65°C反应0.5?2h，大量白色的偏钒酸铵固体析出，为了提高反应效率，优选60°C反应Ih。
[0031]偏钒酸铵固体煅烧即可得到五氧化二钒，为保证煅烧完全，提高五氧化二钒收率，优选500?600°C煅烧2?2.5h，更优选在550°C煅烧2?2.5h。
[0032]下面结合实施例对本发明的【具体实施方式】做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
[0033]实施例1
[0034]a、称量200g多钒酸铵置于A烧杯，称量200g氢氧化钠溶于盛有930ml水的B烧杯。将氢氧化钠溶液缓缓倒入A烧杯，搅拌，室温反应30分钟，至固体完全溶解。此时，溶液中的钒浓度为110g/L，pH值为12。
[0035]b、室温冷却、静置24h，用布氏漏斗等过滤设备过滤三次。滤液放置于恒温恒湿箱中，温度调节为2?5°C，静置1h以上，待白色的偏I凡酸钠固体析出。固液分尚，称量固体为 150go
[0036]c、将b步骤所得的固体溶于840ml的去离子水中，加入487g硫酸铵，60°C水浴Ih
至大量白色固体析出。
[0037]d、将c步骤所得固体过滤，烘干，最后550°C煅烧2.5h得到高纯五氧化二钒。经检测，所得五氧化二银的纯度为99.9%。
[0038]实施例2
[0039]a、称量200g多钒酸铵置于A烧杯，称量400g氢氧化钠溶于盛有1030ml水的B烧杯。将氢氧化钠溶液缓缓倒入A烧杯，搅拌，室温反应30分钟，至固体完全溶解。此时，溶液中的钒浓度为100g/L，pH值为13。
[0040]b、室温冷却、静置40h，用布氏漏斗等过滤设备过滤三次。滤液放置于恒温恒湿箱中，温度调节为2?5°C，静置12h，待白色的偏I凡酸钠固体析出。固液分尚，称量固体为153g0
[0041]c、将b步骤所得的固体溶于100ml的去离子水中，加入717g氯化铵，65°C水浴0.5h至大量白色固体析出。
[0042]d、将c步骤所得固体过滤，烘干，最后600°C煅烧2.5h得到高纯五氧化二钒。经检测，所得五氧化二银的纯度为99.0%。
[0043]实施例3
[0044]a、称量200g多钒酸铵置于A烧杯，称量160g氢氧化钠溶于盛有850ml水的B烧杯。将氢氧化钠溶液缓缓倒入A烧杯，搅拌，室温反应30分钟，至固体完全溶解。此时，溶液中的钒浓度为120g/L，pH值为11。
[0045]b、室温冷却、静置20h，用布氏漏斗等过滤设备过滤三次。滤液放置于恒温恒湿箱中，温度调节为2?5°C，静置20h，待白色的偏I凡酸钠固体析出。固液分尚，称量固体为147g?
[0046]c、将b步骤所得的固体溶于700ml的去离子水中，加入318g硫酸铵，45°C水浴2h
至大量白色固体析出。
[0047]d、将c步骤所得固体过滤，烘干，最后500°C煅烧2.5h得到高纯五氧化二钒。经检测，所得五氧化二银的纯度为99.5%。
【权利要求】
1.五氧化二钒的制备方法，其特征在于包括以下步骤: ^返溶:将多钒酸铵溶解于氢氧化钠溶液中，得返溶液；按质量比，多钒酸铵:氢氧化钠=1:0.8?2，所得返溶液中的银浓度为90?1208/1 ； I结晶:将返溶液室温静置20?40卜，过滤，取滤液，将滤液在2?51:静置结晶，得偏钒酸钠固体； 0、加水溶解:将偏钒酸钠固体加水溶解，得溶解液，调整水的加入量使溶解液中的钒浓度为60?90^/1 ； 己、沉钒:在溶解液中加入硫酸铵或氯化铵，45?651:反应0.5?2卜，过滤，得偏钒酸铵固体，其中，按摩尔比，钒离子:铵根离子=1:2?4 ； 6、煅烧:将偏钒酸铵固体煅烧得到五氧化二钒。
2.根据权利要求1所述的五氧化二钒的制备方法，其特征在于:3步骤中按质量比，多隹凡酸钱:氢氧化钠=1: 1，返溶液中的银浓度为1108/1。
3.根据权利要求1所述的五氧化二钒的制备方法，其特征在于山步骤中将返溶液室温静置2处，静置结晶的时间为10卜以上，优选结静置结晶的时间为10?20匕。
4.根据权利要求1所述的五氧化二钒的制备方法，其特征在于3步骤中，按摩尔比，钒离子:钱根离子=1:3，601反应111。
5.根据权利要求1所述的五氧化二钒的制备方法，其特征在于:6步骤所述的煅烧为500?6001:煅烧2?2.5卜，优选5501:煅烧2?2.5匕。
【文档编号】C01G31/02GK104477992SQ201510005668
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2015年1月7日 优先权日:2015年1月7日
【发明者】杨林江, 程兴德, 蒋仁贵, 李道玉, 毛凤娇, 陈文龙, 彭穗, 曹敏 申请人:攀钢集团研究院有限公司