一种五氧化二钒的制备方法与流程

本发明属于化学品领域，具体涉及一种五氧化二钒的制备方法。

背景技术：

1、目前，制备高纯五氧化二钒的原料主要包括富钒液、含钒的铵盐（包括多钒酸铵和偏钒酸铵）等。制备高纯五氧化二钒的方法主要有化学沉淀法、离子交换法、溶剂萃取法和结晶提纯法等。

2、现有提纯方法中，离子交换法的工艺流程原料耗费比较低，对环境的污染较少，但是离子交换树脂本身具有选择性，操作条件苛刻，不适用于工业生产；溶剂萃取法工艺路线较长，需要经过多级萃取和反萃取，生产过程中萃取条件较为苛刻且有萃取剂损失的情况，操作不稳定；结晶提纯法需要蒸发浓缩或结晶后蒸馏分离结晶剂等步骤，使生产工艺变得复杂，能耗高且钒的损失大。

3、化学沉淀法操作简单，对设备要求低，适用于工业化大规模生产，是较为普遍的一种方法。但是，化学除杂的除杂能力以及除杂范围有限，由于不同的原料所含杂质的种类和含量均不相同，使用化学除杂剂除杂时不易控制除杂剂的加入量，导致除杂不彻底和易带入新的杂质，所制备出的产品质量不稳定。在现有的化学法除杂方法中，由于钼元素和钒元素化学性能相近，现有技术除钼率低，而市场上通过废催化剂提钒得到的含钒的铵盐中钼含量较高，导致催化剂得到的钒原料制得的五氧化二钒产品的钼含量偏高，很难适用于电解液对于钼杂质含量的标准。

4、cn106082332a公开了一种偏钒酸铵除杂提纯工艺，将工业级偏钒酸铵溶于naoh溶液中，溶液中的杂质沉降后，在上清液中加入氯化铵沉钒，过滤后再通过淋洗设备洗涤实现可溶杂质的脱除，获得合格的偏钒酸铵。此方法通过沉钒过程来进行除杂，仅仅针对偏钒酸铵中难溶化合物进行脱除，而对于微溶化合物并没有针对性的除去。

5、cn102531054a公开了一种五氧化二钒的制备方法，包括以下步骤：将粗制偏钒酸铵溶液的ph值调节至8至10并加入水溶性镁盐和/或钙盐，过滤后进一步将滤液的ph值调节至10至12，向滤液中加入水溶性铵盐或浓氨水，冷却至室温以使偏钒酸铵析出后再次溶解，再次重复生成沉淀过滤并清洗，烧得纯度大于或等于99.9%的五氧化二钒。该方法虽然已经制得高纯度的五氧化二钒，但是对于金属杂质的除去仅限于fe、cu、pb、ca、mg、cd这类元素，对于现有催化剂回收的高铬高钼类的钒原料并没有适应性。

6、cn103708553a公开了一种提升工业级偏钒酸铵品质的方法，以工业级偏钒酸铵为原料，在低浓度氨水中溶解，经硫酸铵除杂，在强碱性阴离子交换树脂吸附后收集得到的料液中加入氯化铵进行溶解，冷却下析出晶体，得到的偏钒酸铵的纯度达到99.5%及以上。该方法所述的工业级偏钒酸铵溶于2-10wt%氨水的质量体积比为33-50g/l，偏钒酸铵原料溶解度较低，对溶液中的钒含量有一定限制。

7、因此，亟需开发一种可去除多种杂质、针对通过废催化剂提钒得到的高钼含量的含有含钒的铵盐的原料的适应性强的高纯五氧化二钒的制备方法。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种五氧化二钒的制备方法，该方法以含有含钒的铵盐的原料为原料，采用化学沉淀法，通过碱溶、两步除杂、沉钒、烘干、焙烧得到高纯的五氧化二钒，其中砷、锑、硅、钼等元素含量低，针对通过废催化剂提钒得到的高钼含量的含有含钒的铵盐的原料的适应性强。

2、具体而言，本发明公开了一种五氧化二钒的制备方法，所述方法包括以下步骤：

3、（1）碱溶：混合氢氧化钠、碳酸钠、含有含钒的铵盐的原料和水，得到水溶液，氢氧化钠的质量与体系中五氧化二钒的理论质量之比为（15-35）：100，碳酸钠的质量与体系中五氧化二钒的理论质量之比为（8-20）：100，水溶液中五氧化二钒的理论浓度为50g/l-90g/l，将水溶液加热至55℃-75℃，搅拌反应，过滤；

4、（2）一次除杂：向步骤（1）得到的滤液中加入硫酸铁，硫酸铁的质量与体系中五氧化二钒的理论质量之比（10-20）：1000，在55℃-75℃下搅拌2h-4h后，加入硫酸钠，硫酸钠的质量与体系中五氧化二钒的理论质量之比为（5-15）：1000，继续搅拌反应后，冷却静置，过滤；

5、（3）二次除杂：用硫酸将步骤（2）得到的滤液的ph调节至8-9，加入二甲基二硫代氨基甲酸钠，二甲基二硫代氨基甲酸钠的质量与体系中五氧化二钒的理论质量之比为（15-35）：100，升温至75℃-90℃反应4h-6h后，再加入硫酸铜，硫酸铜的质量与体系中五氧化二钒的理论质量之比为（1-5）：100，继续搅拌反应后，冷却静置，过滤；

6、（4）沉钒：向步骤（3）得到的滤液中加入浓度为25wt%-35wt%的过氧化氢溶液，过氧化氢溶液的体积与体系中五氧化二钒的理论质量之比为（1.2-2ml）：1g，搅拌10min-20min至溶液变色，然后加入氨水调节ph至9-9.8，再加入铵盐，所述铵盐的质量与体系中五氧化二钒的理论质量之比为（0.8-1.5）：1，加热至45℃-60℃搅拌反应1h-2h后过滤；

7、（5）洗脱钾、钠：采用氯化铵溶液洗涤步骤（4）得到的滤饼，然后过滤；

8、（6）烘干、焙烧：将步骤（5）得到的滤饼烘干后，先升温至300±10℃煅烧1h-2h，再由300±10℃升至560±10℃煅烧40min-60min，然后在560±10℃保温1h-3h，得到五氧化二钒。

9、在一个或多个实施方案中，所述含钒的铵盐选自多钒酸铵和偏钒酸铵中的一种或两种。

10、在一个或多个实施方案中，步骤（1）中，搅拌反应的时间为20min-40min。

11、在一个或多个实施方案中，步骤（2）中，加入硫酸钠后继续搅拌反应1h-2h，然后自然冷却静置4h-6h。

12、在一个或多个实施方案中，步骤（3），所述硫酸为浓度≥70wt%的硫酸溶液。

13、在一个或多个实施方案中，步骤（3）中，加入硫酸铜后继续搅拌反应1h-3h，然后自然冷却静置1h-2h。

14、在一个或多个实施方案中，步骤（4）中，所述氨水的浓度为20wt%-30wt%。

15、在一个或多个实施方案中，步骤（4）中，所述铵盐为氯化铵。

16、在一个或多个实施方案中，步骤（5）中，采用浓度为1wt%-3wt%的氯化铵溶液洗涤步骤（4）得到的滤饼，所述氯化铵溶液与所述滤饼的质量比为（40-45）：1。

17、在一个或多个实施方案中，步骤（6）中，所述烘干为在80-105℃下烘干1h-2h。

技术特征：

1.一种五氧化二钒的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的五氧化二钒的制备方法，其特征在于，所述含钒的铵盐选自多钒酸铵和偏钒酸铵中的一种或两种。

3.如权利要求1所述的五氧化二钒的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，搅拌反应的时间为20min-40min。

4.如权利要求1所述的五氧化二钒的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，加入硫酸钠后继续搅拌反应1h-2h，然后自然冷却静置4h-6h。

5.如权利要求1所述的五氧化二钒的制备方法，其特征在于，步骤（3），所述硫酸为浓度≥70wt%的硫酸溶液。

6.如权利要求1所述的五氧化二钒的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，加入硫酸铜后继续搅拌反应1h-3h，然后自然冷却静置1h-2h。

7.如权利要求1所述的五氧化二钒的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，所述氨水的浓度为20wt%-30wt%。

8.如权利要求1所述的五氧化二钒的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，所述铵盐为氯化铵。

9.如权利要求1所述的五氧化二钒的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，采用浓度为1wt%-3wt%的氯化铵溶液洗涤步骤（4）得到的滤饼，所述氯化铵溶液与所述滤饼的质量比为（40-45）：1。

10.如权利要求1所述的五氧化二钒的制备方法，其特征在于，步骤（6）中，所述烘干为在80-105℃下烘干1h-2h。

技术总结
本发明公开了一种五氧化二钒的制备方法，所述方法包括以下步骤：（1）碱溶：混合氢氧化钠、碳酸钠、含有含钒的铵盐的原料和水，加热反应，过滤；（2）一次除杂：向滤液中加入硫酸铁，搅拌后，加入硫酸钠，搅拌反应后，冷却静置，过滤；（3）二次除杂：将滤液的pH调节至8‑9，加入二甲基二硫代氨基甲酸钠，升温反应后，加入硫酸铜，搅拌反应后，冷却静置，过滤；（4）沉钒：向滤液中加入过氧化氢溶液，搅拌至溶液变色，然后加入氨水调节pH至9‑9.8，再加入铵盐，加热搅拌反应后过滤；（5）洗脱钾、钠；（6）烘干、焙烧。本发明采用化学沉淀法制备高纯五氧化二钒，具有针对通过废催化剂提钒得到的含有含钒的铵盐的原料适应性强的优点。

技术研发人员：凌蓝,刘帅舟,张忠裕
受保护的技术使用者：寰泰储能科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22