一种利用含钒酸浸液生产硫酸氧钒电池电解液的方法技术

本发明专利技术提出一种利用含钒酸浸液生产硫酸氧钒电池电解液的方法，该方法为：向含钒酸浸液加入还原剂进行还原反应，反应结束后，调节溶液pH至1.5～4.0；选择磷酸类萃取剂、醇、溶剂油组成的萃取剂，对溶液进行多级逆流一次萃取，得到一次萃取有机相和一次萃余液；对一次萃取有机相进行多级逆流反萃取，得到一次贫有机相和一次反萃液；调节一次反萃液pH至1.5～4.0，选择磷酸类萃取剂、醇、溶剂油组成萃取剂，对一次反萃液进行多级逆流二次萃取，得到二次萃取有机相和二次萃余水相；对二次萃取有机相进行多级逆流反萃取，得到二次贫有机相和二次反萃液；二次反萃液采用精密过滤或深度除油，得到高纯硫酸氧钒电池电解液产品。得到高纯硫酸氧钒电池电解液产品。

【技术实现步骤摘要】
一种利用含钒酸浸液生产硫酸氧钒电池电解液的方法


[0001]本专利技术属于湿法冶金
，尤其涉及一种利用含钒酸浸液生产硫酸氧钒电池电解液的方法。

技术介绍

[0002]化学储能材料主要包括铅酸电池、钠硫电池、锂电池和钒电池。相比于铅酸电池、钠硫电池、锂电池，钒电池却是最安全、最环保的电池。而且，钒电池钒还具备功率大、容量大、效率高、寿命长、响应速度快、可瞬间充电等优点。电池组成中电解液的性能决定钒电池的性能和使用寿命。钒电解液是钒电池的关键组成部分，其性能直接决定着钒电池的性能和循环使用寿命，因此钒电解液对钒浓度、酸度及纯度要求较高，且常用硫酸氧钒电池电解液为四价钒离子，目前电解法和化学法是生产钒电解液的两种主要方法，均以高纯五氧化二钒固体为原料，需先将五价钒还原成四价再合成硫酸氧钒，不仅制备工艺较复杂，成本也较高，限制了其规模化应用。
[0003]如何研究一种直接由含钒酸浸液制备成硫酸氧钒电池电解液的方法，减少中间产品五氧化二钒的制备，是降低硫酸氧钒电池电解液生产成本亟待解决的技术问题。
[0004]公开号为CN102683733A公开了将钒渣制备成硫酸氧钒电解液的方法，其萃取后对萃取有机相进行洗涤，在洗去杂质的同时也洗下目标元素，这部分洗涤液还需要回收处理，增加工艺复杂性，而且洗下目标元素后，萃取有机相浓度将有不同程度的降低，影响接下来的反萃取工艺，最终造成反萃液浓度低，因此其需要将硫酸氧钒溶液蒸馏浓缩至电池电解液所需浓度才能成为产品，蒸馏浓缩过程能耗较大，且蒸馏浓缩也同时使杂质含量同比增加。

技术实现思路

[0005](一)要解决的技术问题
[0006]鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供一种利用含钒酸浸液生产硫酸氧钒电池电解液的方法，以降低硫酸氧钒电池电解液的生产成本，其解决了硫酸氧钒电池电解液生产成本高的技术问题。
[0007](二)技术方案
[0008]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
[0009]一种利用含钒酸浸液生产硫酸氧钒电池电解液的方法，包括以下步骤：
[0010]S1：向含钒酸浸液加入还原剂进行还原反应，反应结束后，调节溶液pH至1.5～4.0；
[0011]S2：选择磷酸类萃取剂、醇、溶剂油组成的萃取剂，对S1后的溶液进行多级逆流一次萃取，得到一次萃取有机相和一次萃余液；
[0012]S3：使用浓度为5～10％的硫酸溶液作为反萃剂，对S2后得到的一次萃取有机相进行多级逆流反萃取，得到一次贫有机相和一次反萃液；
[0013]S4：调节一次反萃液的pH至1.5～4.0，然后选择磷酸类萃取剂、醇、溶剂油组成的萃取剂，对一次反萃液进行多级逆流二次萃取，得到二次萃取有机相和二次萃余水相；
[0014]S5：选择浓度为5～6mol/L硫酸溶液作为反萃剂，对二次萃取有机相进行多级逆流反萃取，得到二次贫有机相和二次反萃液；
[0015]S6：二次反萃液经过精滤，得到符合国家标准GB/T 37204
‑
2018的高纯硫酸氧钒电池电解液产品。
[0016]由于含钒酸浸液中钒离子有多种价态，+5，+4，+3，+2，0，
‑
1，而硫酸氧钒电池电解液为四价，须在萃取前使钒变成四价，而四价钒存在于酸性溶液中，因此本专利技术创新性地选择磷酸类萃取剂，而因磷酸类萃剂也会萃取三价铁，因此本专利技术先金将溶液中三价铁还原成二价铁，以保证钒的萃取率及杂质分离效果。
[0017]优选的，所述萃取剂由质量比为(10
‑
25):(5
‑
10):(65
‑
85)的磷酸类萃取剂、醇和溶剂油组成的萃取剂，其中，所述磷酸类萃取剂为二
‑
(2
‑
乙基己基)磷酸类、十七烷基磷酸类、十二烷基磷酸类、二
‑
(正丁基)磷酸类或甲基对
‑
特
‑
辛基
‑
苯基磷酸类，所述醇为辛醇
‑
2、己醇
‑
1、甲基异丁酮、异戊醇中的一种或几种，所述溶剂油为常用溶剂油260#或磺化煤油。
[0018]优选的，S1中，所述还原剂为铁粉、亚硫酸钠、柠檬酸中的一种或几种，所述还原剂的添加量占含钒酸浸液中Fe元素质量的20～50％。
[0019]优选的，S1中，还原反应时间为1～2h，还原反应在常温下进行。
[0020]优选的，S2中，多级逆流一次萃取过程中，有机相与水相比为0.5～1.5，萃取的时间为5～15min。
[0021]优选的，S2中，多级逆流一次萃取后一次萃取有机相中钒离子的浓度为4～15g/L，铁离子浓度不高于2g/L，铝离子浓度不高于1g/L。
[0022]优选的，S3中，多级逆流反萃取过程中，有机相与水相比为1～2，萃取的时间为5～15min；多级逆流反萃取后，采用浓度为5～15％草酸洗涤剂对一次贫有机相进行洗涤，再用浓度为5～10％硫酸酸化再生；多级逆流反萃取后得到的一次反萃液中，钒离子的浓度为5～15g/L，铁离子浓度不高于0.2g/L，铝离子浓度不高于0.2g/L。
[0023]优选的，S4中，多级逆流二次萃取过程中，有机相与水相比为0.5～2.5，萃取的时间为5～15min；萃取后二次萃取有机相中钒离子的浓度为5～15g/L，铁离子浓度不高于0.1g/L，铝离子浓度不高于0.1g/L。
[0024]优选的，S5中，多级逆流反萃取过程中，有机相与水相比为10～25，萃取的时间为5～15min；多级逆流反萃取后得到的二次反萃液中钒离子的浓度为90～300g/L，铁离子浓度不高于0.005g/L，铝离子浓度不高于0.005g/L；多级逆流反萃取后得到的二次贫有机相用5～10％硫酸酸化再生。
[0025]优选的，S6中，二次反萃液精滤可采用且不限于微孔滤膜或活性炭吸附或高分子滤芯等方式，材料不限于纤维素、PP、PTFE、PVDF等。
[0026]优选的，所述含钒酸浸液为石煤钒矿酸浸出液或者为回收的含钒酸性废液，所述含钒酸浸液的主要成分包括V 1～10g/L、Fe 10～30g/L、Al 10～30g/L、Si 10～30g/L。
[0027](三)有益效果
[0028]本专利技术的有益效果是：
[0029](1)本专利技术利用溶剂萃取法从含钒溶液中分离提取富集四价钒离子，直接制成硫酸氧钒电池解液，达到缩短工艺流程、降低工艺成本的目的，并且制成符合国家标准GB/T 37204
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2018的高纯硫酸氧钒电池电解液产品。
[0030](2)本专利技术采用两次萃取及反萃取，使用相同萃取剂及反萃试剂，使工艺更简便，若只采取一次萃取，还需对萃取有机相中共萃的杂质铁铝进行洗涤处理，洗涤工艺也会同时洗下少量钒，这部分钒还要进行回收利用，增加工艺复杂性；且因洗涤后钒浓度降底，反萃取后反萃液浓度也难以富集到高浓度，同时洗涤效果不稳定也会造本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用含钒酸浸液生产硫酸氧钒电池电解液的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：向含钒酸浸液中加入还原剂进行还原反应，反应结束后，调节溶液pH至1.5～4.0；S2：选择磷酸类萃取剂、醇、溶剂油组成的萃取剂，对S1后的溶液进行多级逆流萃取，得到一次萃取有机相和一次萃余液；S3：使用浓度为5～10％的硫酸溶液作为反萃剂，对S2后得到的一次萃取有机相进行多级逆流反萃取，得到一次贫有机相和一次反萃液；S4：调节一次反萃液的pH至1.5～4.0，然后选择磷酸类萃取剂、醇、溶剂油组成的萃取剂，对一次反萃液进行多级逆流二次萃取，得到二次萃取有机相和二次萃余水相；S5：选择5～6mol/L的硫酸溶液作为反萃剂，对二次萃取有机相进行多级逆流反萃取，得到二次贫有机相和二次反萃液；S6：二次反萃液经过精滤，得到符合国家标准GB/T 37204
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2018的高纯硫酸氧钒电池电解液产品。2.如权利要求1所述的利用含钒酸浸液生产硫酸氧钒电池电解液的方法，其特征在于，所述萃取剂由质量比为(10
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25):(5
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10):(65
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85)的磷酸类萃取剂、醇和溶剂油组成的萃取剂，其中，所述磷酸类萃取剂为二
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(2
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乙基己基)磷酸类、十七烷基磷酸类、十二烷基磷酸类或二
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(正丁基)磷酸类或甲基对
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特
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辛基
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苯基磷酸类萃取剂，所述醇为辛醇
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2、己醇
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1、甲基异丁酮、异戊醇中的一种或几种，所述溶剂油为溶剂油260#或磺化煤油。3.如权利要求1所述的利用含钒酸浸液生产硫酸氧钒电池电解液的方法，其特征在于，S1中，所述还原剂为铁粉、亚硫酸钠、柠檬酸中的一种或几种，所述还原剂的添加量占含钒酸浸液中Fe元素质量的20～50％。4.如权利要求1所述的利用含钒酸浸液生产硫酸氧钒电池电解液的方法，其特征在于，S...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晨雪，翁鸿蒙，何艳君，王守明，那维克然，
申请(专利权)人：新疆有色金属研究所，
类型：发明
国别省市：