一种废钒触媒短流程提钒制备二氧化钒的方法与流程

本发明涉及钒钛化工领域，具体涉及一种废钒触媒短流程提钒制备二氧化钒的方法。

背景技术：

1、硫酸催化剂是硫酸生产过程使用的催化剂，通常含五氧化二钒5%～10%，这是具有催化活性的主要成分。在硫酸生产中，经过长时间的使用和热的破坏以后，物理结构发生变化，以至于衰老失去活性，不起催化作用而被更换出来的硫酸催化剂，称为废钒触媒。废钒触媒中钒的提取方法包括硫酸浸出法、钠化焙烧-水浸提钒法、碱浸提钒法、空白高温氧化-铵盐浸出法等。

2、公开号为cn115806315a专利申请公开了一种废钒触媒提取五氧化二钒无废水排放的生产工艺，包括废触媒浸泡-氧化反应-中和反应-离子交换-结晶沉钒-离心脱水。相较于现有的离子交换法回收废钒触媒，通过将生产过程中产生的废水回收后再次投入生产，使得整个生产无废水外排，但存在流程较长，加入药剂多，生产成本偏高的问题。

3、公开号为cn115784284a的专利申请公开了一种废钒触媒的回收处理方法，将废钒触媒破碎后与水混合均匀，向混合物料中持续通入co，加热浸出，过滤，将所得浸出液与废钒触媒再次混合均匀重复进行浸出操作；当浸出液中钒浓度为20g/l～30g/l时，向浸出液中加入可溶性铝盐，加热反应，降温析晶，过滤，得硫酸铝钾和净化液；向净化液中加入双氧水，加热反应，加入沉淀剂进行沉钒，得钒酸铵。该发明还原反应为气固反应，反应效率低，还原效果不理想。

4、二氧化钒具有众所周知的金属-绝缘体相变，由于其内部电子、轨道、晶格和自旋的强相互作用，外界微小刺激引起的局域电子和晶体结构的变化即可诱导vo2发生可逆的金属-绝缘体相变。伴随相变，vo2的晶体结构、电阻、红外光透过率、折射率和磁化率等发生急剧的变化。正是因为vo2近室温的相变温度和相变前后物理化学性质的突变，使其在电子、军事、日常生活等方面具有非常广泛的应用前景。

技术实现思路

1、鉴于现有技术中存在的不足，本发明提供了一种废钒触媒短流程提钒制备二氧化钒的方法，利用废钒触媒中含有30～70%四价钒的优势，采用还原硫酸浸出，进一步将废钒触媒中的五价钒还原为四价钒，再通过中和沉淀法得到四价钒沉淀，该方法可减少提钒过程中引入其他杂质，得到的四价钒沉淀经过煅烧直接得到二氧化钒，本发明工艺流程短，提钒效果好，具有良好的经济效益和应用前景。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种废钒触媒短流程提钒制备二氧化钒的方法，包括以下步骤：

4、（1）将破碎后的废钒触媒加入到硫酸水溶液中，并加入还原剂，进行还原酸浸反应，得到四价钒溶液及提钒尾渣；

5、（2）向四价钒溶液中加入沉淀剂调节溶液ph值为6～8进行中和沉淀反应，然后经过滤、水洗涤得到四价钒沉淀物及沉钒上清液，将四价钒沉淀物进行煅烧得到二氧化钒产品。

6、本发明步骤（1）中所述硫酸水溶液的质量分数为3%～12%，所述硫酸水溶液与废钒触媒的质量比为2～5∶1。

7、本发明步骤（1）中所述还原剂为二氧化硫、亚硫酸、亚硫酸钠、亚硫酸铵、亚硫酸氢钠、亚硫酸氢铵、草酸的一种或几种；为避免杂质引入，并保证充分反应，优选为亚硫酸。

8、本发明步骤（1）所述还原酸浸反应温度20～90℃，反应时间20～120min。

9、本发明步骤（1）所述还原剂按照废钒触媒中五价钒与还原剂的摩尔比为1.6～2.4∶1确定加入量。

10、废钒触媒中的钒元素除了以v2o5形式存在以外，还有一部分以k4(vo)3(so4)5、na2vo(so4)2等四价钒化合物形式存在，约占全部钒含量的30～70%，且主要以k4(vo)3(so4)5为主，此物质溶于水后形成k2so4和voso4。

11、废钒触媒中的v2o5发生还原浸出的化学反应为：

12、v2o5+h2so4=(vo2)2so4+h2o

13、h2so3+(vo2)2so4=2voso4+h2o

14、本发明步骤（2）所述沉淀剂为氨水、氨气、碳酸氢铵、碳酸铵、碳酸氢钠、氢氧化钠或者氢氧化钾中的任意一种或者至少两种的组合；优选为氨水或碳酸氢铵。

15、中和沉淀发生的化学反应为：

16、voso4+2nh4oh=vo(oh)2↓+(nh4)2so4

17、或voso4+2nh4hco3=vo(oh)2↓+(nh4)2so4+2co2

18、或voso4+(nh4)2co3+h2o=vo(oh)2↓+(nh4)2so4+co2

19、本发明步骤（2）所述中和沉淀反应的反应温度为20～80℃，反应时间20～240min，搅拌速度为10～500r/min。

20、本发明步骤（2）所述煅烧在惰性气体氛围或密闭空间内进行，煅烧温度500～1000℃，煅烧时间1～15h。

21、本发明步骤（2）所述惰性气体为氩气。

22、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

23、（1）采用还原硫酸浸出-中和沉淀法可减少浸出过程中引入其他杂质。

24、（2）工艺为全湿法流程，工艺流程简单，提钒效果好，适用于工业化生产。

技术特征：

1.一种废钒触媒短流程提钒制备二氧化钒的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种废钒触媒短流程提钒制备二氧化钒的方法，其特征在于，步骤（1）中所述硫酸水溶液的质量分数为3%～12%，所述硫酸水溶液与废钒触媒的质量比为2～5∶1。

3.根据权利要求1所述的一种废钒触媒短流程提钒制备二氧化钒的方法，其特征在于，步骤（1）所述还原剂为二氧化硫、亚硫酸、亚硫酸钠、亚硫酸铵、亚硫酸氢钠、亚硫酸氢铵、草酸的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种废钒触媒短流程提钒制备二氧化钒的方法，其特征在于，步骤（1）所述还原剂按照废钒触媒中五价钒与还原剂的摩尔比为1.6～2.4∶1确定加入量。

5.根据权利要求1所述的一种废钒触媒短流程提钒制备二氧化钒的方法，其特征在于，步骤（1）中所述还原酸浸反应温度20～90℃，反应时间20～120min。

6.根据权利要求1所述的一种废钒触媒短流程提钒制备二氧化钒的方法，其特征在于，步骤（2）所述沉淀剂为氨水、氨气、碳酸氢铵、碳酸铵、碳酸氢钠、氢氧化钠或者氢氧化钾中的任意一种或者至少两种的组合。

7.根据权利要求1所述的一种废钒触媒短流程提钒制备二氧化钒的方法，其特征在于，步骤（2）中所述中和沉淀反应的反应温度为20～80℃，反应时间20～240min，搅拌速度为10～500r/min。

8.根据权利要求1所述的一种废钒触媒短流程提钒制备二氧化钒的方法，其特征在于，步骤（2）中所述煅烧在惰性气体氛围或密闭空间内进行，煅烧温度500～1000℃，煅烧时间1～15h。

技术总结
本发明涉及一种废钒触媒短流程提钒制备二氧化钒的方法，包括以下步骤：（1）将破碎后的废钒触媒加入到硫酸水溶液中，并加入还原剂，进行还原酸浸反应，得到四价钒溶液及提钒尾渣；（2）向四价钒溶液中加入沉淀剂调节溶液pH值为6～8进行中和沉淀反应，然后经过滤、水洗涤得到四价钒沉淀物及沉钒上清液，将四价钒沉淀物进行煅烧得到二氧化钒产品。本发明利用废钒触媒中含有30～70%四价钒的优势，采用还原硫酸浸出，进一步将废钒触媒中的五价钒还原为四价钒，再通过中和沉淀法得到四价钒沉淀，该方法可减少提钒过程中引入其他杂质，得到的四价钒沉淀经过煅烧直接得到二氧化钒；工艺流程短，提钒效果好，具有良好的经济效益和应用前景。

技术研发人员：赵备备,马瑞峰,祁健,王海龙,张旭,周冰晶
受保护的技术使用者：承德钒钛新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25