一种由含钒溶液制备三氧化二钒的方法技术

本发明专利技术涉及一种由含钒溶液制备三氧化二钒的方法，所述方法为：向含钒溶液中加入有机胺类化合物进行沉钒反应，反应完成后固液分离，得到含钒配合物及沉钒上清液；将得到的含钒配合物煅烧进行还原反应，反应完成后得到三氧化二钒。本发明专利技术引入有机胺化合物作为沉钒剂，能够形成大颗粒的含钒配合物，减少了液相中Fe3+、SO42‑、SiO32‑等可溶性有害杂质夹带，提高了产品纯度；而含钒配合物中的碳元素和反应过程中分解产生的氢气又可在还原制备三氧化二钒中充当还原剂，不用再外加还原剂，进而大大降低生产成本。本发明专利技术技术可行、设备简单，易于实现自动化，具有良好的经济效益和广阔的应用前景。

A method for preparing three oxidized vanadium two from vanadium containing solution

The invention relates to a method for preparing three oxidation two vanadium from vanadium containing solution. The method is: adding organic amine compounds to vanadium containing solution to react to vanadium, separating solid and liquid after the reaction, obtaining vanadium complex and vanadium supernatant, reducing the obtained vanadium complex by calcination, after the reaction is completed. To oxidize two vanadium by three. The organic amine compound is introduced as vanadium precipitating agent, which can form large particles of vanadium containing complexes, reduce the soluble impurities such as Fe3+, SO42, SiO32 and so on in the liquid phase, and improve the purity of the product, while the carbon element in the vanadium complex and the decomposition of hydrogen in the reaction process can also be reduced to three oxidation two. Vanadium acts as a reductant without adding reductant, thus greatly reducing the production cost. The invention has the advantages of feasible technology, simple equipment, easy realization of automation, good economic benefits and broad application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种由含钒溶液制备三氧化二钒的方法
本专利技术涉及钒化工冶金
，具体涉及一种由含钒溶液制备三氧化二钒的方法。
技术介绍
三氧化二钒是一种重要的钒金属氧化物，可应用于冶金、电子、化工等工业部门。三氧化二钒作为生产钒系列合金的理想原料，在生产钒铁和钒氮合金的过程中具有比其它钒氧化物更优越的特性。此外，三氧化二钒具有金属-非金属转变的性质，低温相变特性好，电阻突变可达6个数量级，还伴随着晶格和反铁磁性的变化，在低温下其为单斜反铁磁半导体组，优异的低温相变性能使其在低温装置中有着广阔的应用前景。目前，制备三氧化二钒的方法主要有两种：一种是不外加还原剂的偏钒酸铵或多聚钒酸铵热分解裂解法，例如CN101028938A提供了一种生产粉体三氧化二钒的方法，利用加热偏钒酸铵时释放出的氨的热裂解产生的初生氢来还原偏钒酸铵，这种方法不采用外加还原气，虽然可以降低部分成本，但是原料分解出的氨气裂解不完全，不仅导致还原气氛不够，而且没有裂解的氨气的排除会造成环境污染。另一种制备三氧化二钒的方法是外加还原剂的直接高温还原法，多以C、NH3、H2、CH4、CO或工业煤气等为还原剂，热还原偏钒酸铵、多聚钒酸铵、五氧化二钒等高价钒化合物而获得三氧化二钒，此种方法也是目前广泛应用的制备三氧化二钒的方法。例如CN103922404A提供一种不需在保护气氛围或真空条件下的用碳还原五氧化二钒制备三氧化二钒的方法。具体步骤为：a、配料：将五氧化二钒和碳粉按摩尔比2︰1的比例混合均匀；b、压料：将步骤a混合后的原料压制成料块，再在料块上覆盖碳粉；c、烧制：将步骤b成型的料块在950℃-1050℃烧制3-5h得三氧化二钒。该专利技术虽然不需保护气氛围或真空条件，操作简单、成本更低，但却增加了配料和压球工序。上述方法虽然能有效制备三氧化二钒，但普遍存在着工艺复杂、环境污染严重、生产本高的劣势。目前，急需寻求一种工艺简单、环境友好、生产成本低的三氧化二钒制备工艺。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种由含钒溶液制备三氧化二钒的方法，引入有机胺类化合物作为沉钒剂进行沉钒反应，提高了产品纯度，且本身可作为还原剂进行还原反应，降低了生产成本。该技术可行、设备简单，易于实现自动化，具有良好应用前景。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供了一种由含钒溶液制备三氧化二钒的方法，所述方法包括以下步骤：(1)向含钒溶液中加入有机胺类化合物进行沉钒反应，反应完成后固液分离，得到含钒配合物及沉钒上清液；(2)将步骤(1)得到的含钒配合物进行煅烧，利用含钒配合物中的碳元素和反应过程中分解的氢气作为还原剂进行还原反应，反应完成后得到三氧化二钒。本专利技术利用有机胺类化合物作为沉钒剂进行沉钒反应，能够形成大颗粒的含钒配合物，减少了液相中Fe3+、SO42-、SiO32-等可溶性有害杂质夹带，提高了产品纯度；而含钒配合物中的碳元素和反应过程中分解产生的氢气(含钒配合物分解出氨气后，氨气分解产生氢气)可在还原制备三氧化二钒中作为还原剂，不用再外加还原剂，进而大大降低生产成本。本专利技术所述含钒溶液为含有钒元素的溶液，优选为净化钒液。本专利技术所述的有机胺类化合物为有机类物质与氨发生化学反应生成的有机类物质，可以为脂肪胺类、醇胺类、酰胺类、脂环胺类、芳香胺类、萘系胺类以及其它胺类中的任意一种或至少两种的组合；例如可以是一甲胺、二丙胺、正丁胺、1,2-二甲基丙胺、乙二胺、一乙醇胺、甲酰胺、二苯胺、2-萘胺、羟胺等，限于篇幅及出于简明的考虑。本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，步骤(1)所述含钒溶液中的钒和有机胺类化合物中的氮的摩尔比为(0.5-3):1，例如可以是0.5:1、1:1、1.5:1、2:1、2.5:1或3:1，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，步骤(1)所述沉钒反应过程中，调节溶液的pH为1.0-7.0，例如可以是1、2、3、4、5、6或7，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，步骤(1)所述沉钒反应的温度为30-60℃，例如可以是30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃或60℃，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，在步骤(2)所述煅烧前，对步骤(1)得到的含钒配合物进行精制脱钠，所述方法为：将步骤(1)得到的含钒配合物与酸液混合进行脱钠反应，反应完成后固液分离，得到精制的含钒配合物。本专利技术可选择本领域常用的酸液进行脱钠反应，例如可以选择盐酸、硫酸、硝酸等，但非仅限于此，其他合适的酸液同样适用于本专利技术。根据本专利技术，所述酸液的浓度为10-20wt％，例如可以是10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％或20wt％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，所述精制脱钠过程中含钒配合物与酸液的液固比为(2-5):1，例如可以是2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1或5:1，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。本专利技术上述液固比的单位为mL/g。根据本专利技术，所述脱钠反应的温度为20-50℃，例如可以是20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃或50℃，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，所述精制脱钠过程中进行搅拌，搅拌速率为50-500r/min，例如可以是50r/min、100r/min、150r/min、200r/min、250r/min、300r/min、350r/min、400r/min、450r/min或500r/min，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，步骤(2)所述煅烧的温度为700-900℃，例如可以是700℃、730℃、750℃、780℃、800℃、830℃、850℃、880℃或900℃，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，步骤(2)所述煅烧的时间为10-120min，例如可以是10min、20min、30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min、100min、110min或120min，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。本专利技术步骤(2)所述煅烧优选在回转窑中进行，但非仅限于此，其他能够完成煅烧的设备同样适用于本专利技术。根据本专利技术，步骤(2)所述煅烧过程中排出的气体收尘后点燃进行回收，可用于调节步骤(1)所述沉钒反应过程中溶液的pH。本专利技术选用本领域常用的手段进行固液分离的操作，例如可以是过滤、抽滤、离心、沉降等，但非仅限于此，应当根据实际情况进行具体选择。作为优选的技术方案，本专利技术所述由含钒溶液制备三氧化二钒的方法包括以下步骤：(1)按照(0.5-3):1的钒氮摩尔比向含钒溶液中加入有机胺类化合物进行沉钒反应，反应过程中调节pH为1.0-7.0，控制反应温度为30-60℃，反应完成后固液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种由含钒溶液制备三氧化二钒的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)向含钒溶液中加入有机胺类化合物进行沉钒反应，反应完成后固液分离，得到含钒配合物及沉钒上清液；(2)将步骤(1)得到的含钒配合物进行煅烧，利用含钒配合物中的碳元素和反应过程中分解的氢气作为还原剂进行还原反应，反应完成后得到三氧化二钒。

【技术特征摘要】
1.一种由含钒溶液制备三氧化二钒的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)向含钒溶液中加入有机胺类化合物进行沉钒反应，反应完成后固液分离，得到含钒配合物及沉钒上清液；(2)将步骤(1)得到的含钒配合物进行煅烧，利用含钒配合物中的碳元素和反应过程中分解的氢气作为还原剂进行还原反应，反应完成后得到三氧化二钒。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述含钒溶液中的钒和有机胺类化合物中的氮的摩尔比为(0.5-3):1。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述沉钒反应过程中，调节溶液的pH为1.0-7.0；优选的，步骤(1)所述沉钒反应的温度为30-60℃。4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(2)所述煅烧前，对步骤(1)得到的含钒配合物进行精制脱钠，所述方法为：将步骤(1)得到的含钒配合物与酸液混合进行脱钠反应，反应完成后固液分离，得到精制的含钒配合物。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述酸液的浓度为5-20wt％；优选地，所述精制脱钠过程中含钒配合物与酸液的液固比为(2-5):1。6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述脱钠反应的温度为20-50℃；优选地，所述精制脱钠过程中进行搅拌，搅拌速率为50-500r/min。7.如权利要求1-6任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兰杰，陈东辉，祁健，赵备备，刘静，
申请(专利权)人：河钢股份有限公司承德分公司，
类型：发明
国别省市：河北,13