一种高纯偏钒酸铵晶体及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高纯偏钒酸铵晶体及制备方法，具体包括以下步骤：（1）以偏钒酸钠反萃液为原料液，向偏钒酸钠反萃液中加入铵盐，从而得到反应液A；（2）向反应液A中加入有机溶析剂进行溶析结晶，析出的晶体即为所述偏钒酸铵晶体，所述偏钒酸铵晶体的纯度大于99%。该制备方法能有效提高结晶收率，缩短结晶时间。缩短结晶时间。缩短结晶时间。

【技术实现步骤摘要】
一种高纯偏钒酸铵晶体及制备方法


[0001]本专利技术属于化工材料
，特别涉及一种高纯偏钒酸铵晶体及制备方法。

技术介绍

[0002]高纯五氧化二钒(即纯度99.9%及其以上的五氧化二钒)主要用于钒的高端产品领域，常用来制备含钒催化剂、医用硫酸氧钒、钒电池用电解液、金属钒产品等方面。
[0003]为制备高纯五氧化二钒，通常采用钠化焙烧+浸取萃取反萃除杂工艺获得合格的偏钒酸钠反萃液，其次向偏钒酸钠反萃液中加入氯化铵、碳酸氢铵等铵盐沉钒，然后将得到的偏钒酸铵氧化煅烧制备高纯五氧化二钒。该工艺因沉钒母液中含有一定量的钒，使钒的收率降低、废水处理难度增大，且因偏钒酸根在水中呈三聚形态存在，裸露的氧原子易与水分子缔合，导致偏钒酸盐过饱和度大，结晶诱导期长，结晶耗时长，偏钒酸铵结晶收率低，据相关文献报道（郭雪梅等.碳酸氢铵溶液中偏钒酸铵的冷却结晶，化工进展，2018，37(3)： 853
‑
860），以碳酸氢铵为沉淀剂，碳酸氢铵浓度为1~50 g/L，结晶时间3小时，偏钒酸铵的结晶收率为80%。
[0004]中国专利CN201510005998.9公开了一种五氧化二钒的方法，该方法先以乙醇为溶析剂，得到纯度较高的多钒酸钠，然后再与铵盐在水溶液中反应沉淀结晶制备高纯偏钒酸铵，该方法虽可获得高纯偏钒酸铵，但也存在水溶液中偏钒酸铵结晶困难且结晶收率低等弊端。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的就在于提供一种高纯偏钒酸晶体及制备方法，该制备方法能有效提高结晶收率，缩短结晶时间。
[0006]本专利技术的技术方案是这样实现的：一种高纯偏钒酸铵晶体的制备方法，具体包括以下步骤：（1）以偏钒酸钠反萃液为原料液，向偏钒酸钠反萃液中加入铵盐，从而得到反应液A；（2）向反应液A中加入有机溶析剂进行溶析结晶，析出的晶体即为所述偏钒酸铵晶体，所述偏钒酸铵晶体的纯度大于99%。
[0007]进一步地，所述铵盐为硫酸铵、氯化铵、碳酸铵中的一种或多种。
[0008]进一步地，偏钒酸铵反萃液中的偏钒酸根离子和铵盐中的铵根离子的摩尔比为1:1~1:3。
[0009]更进一步地，偏钒酸铵反萃液中的偏钒酸根离子和铵盐中的铵根离子的摩尔比为1:1~1:1.5。
[0010]进一步地，所述有机溶析剂为乙醇、丙酮、乙腈中的一种或多种。
[0011]进一步地，有机溶析剂和反应液A中的水的质量比为1:2.5~2.5:1。
[0012]更进一步地，有机溶析剂和反应液A中的水的质量比为1:1.2~1.5:1。
[0013]进一步地，步骤（2）中溶析结晶的温度为10~50 ℃，时间为1~2 h。
[0014]进一步地，步骤（2）进行过滤或离心分离即可得到偏钒酸铵晶体和结晶母液，结晶母液通过精馏可回收有机溶析剂和钠盐水溶液。
[0015]钠盐水溶液经蒸发结晶即得钠盐和蒸发冷凝液，所述钠盐可用于钠化焙烧法制备偏钒酸钠，蒸发冷凝液可用于浸取制偏钒酸钠浸取液。
[0016]本专利技术还提供了一种高纯偏钒酸铵晶体，所述高纯偏钒酸铵晶体按前面所述的制备方法制备得到。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术采用偏钒酸钠反萃液为原料，通过溶析结晶制备高纯偏钒酸铵晶体，结晶时间为1~2 h，其结晶收率大于95%，且制备得到的偏钒酸铵晶体的纯度大于99%。
[0018]2、本专利技术溶析结晶得到的结晶母液通过精馏可回收有机溶析剂，而含有少量有机溶剂的钠盐水溶液经蒸发结晶可回收钠盐，并可用于钠化法焙烧制备偏钒酸钠，而蒸发冷凝液可回用于钠化焙烧工序后浸取制偏钒酸钠浸取液，无废水排放，并使得生产原料得到最大价值化利用。
[0019]3、本专利技术工艺简单、副产物利用率高，环境友好，无外排废水废渣，利于工业推广应用。
附图说明
[0020]图1
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本专利技术的工艺流程图。
[0021]图2
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实施例1制备得到的偏钒酸铵的形貌图。
[0022]图3
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实施例1制备得到的偏钒酸铵的XRD图。
具体实施方式
[0023]一种高纯偏钒酸铵晶体的制备方法，工艺流程图如图1所示，具体包括以下步骤：（1）以偏钒酸钠（NaVO3）反萃液为原料液，向偏钒酸钠反萃液中加入铵盐，从而得到反应液A；（2）向反应液A中加入有机溶析剂进行溶析结晶，析出的晶体即为所述偏钒酸铵晶体，所述偏钒酸铵晶体的纯度大于99%。
[0024]这里，向反应液A中加入有机溶析剂后，由于有机溶析剂与水任意比例互溶，而偏钒酸铵不溶于有机溶析剂，有机溶析剂争夺水的能力较偏钒酸根更强，使得偏钒酸铵的溶解度降低而被快速结晶析出，从而能有效缩短结晶时间，提高偏钒酸铵结晶收率。以乙醇溶析剂为例，基本方程式如下：具体实施时，所述铵盐为硫酸铵、氯化铵、碳酸铵中的一种或多种。
[0025]具体实施时，偏钒酸铵反萃液中的偏钒酸根离子（VO3‑
）和铵盐中的铵根离子（NH
4+
）的摩尔比为1:1~1:3。
[0026]偏钒酸根离子和铵根离子的摩尔比直接影响偏钒酸铵结晶收率和纯度，摩尔比越小，偏钒酸铵的结晶收率越低；摩尔比越大，则会影响偏钒酸铵的纯度以及降低后续蒸发浓
缩结晶工序副产物钠盐纯度，所以需控制在1:1~1:3范围内。
[0027]优化地，偏钒酸铵反萃液中的偏钒酸根离子和铵盐中的铵根离子的摩尔比为1:1~1:1.5。
[0028]具体实施时，所述有机溶析剂为乙醇、丙酮、乙腈中的一种或多种。
[0029]乙醇、丙酮和乙腈等有机溶析剂能与水任意比例混溶。
[0030]具体实施时，有机溶析剂和反应液A中的水的质量比为1:2.5~2.5:1。
[0031]有机溶析剂加入多少也会影响偏钒酸铵结晶收率和纯度，质量比过小，偏钒酸铵结晶收率越低；摩尔比过大，偏钒酸铵产品纯度降低，且精馏工序分离任务难度增加，所以需控制在1:2.5~2.5:1。
[0032]优化地，有机溶析剂和反应液A中的水的质量比为1:1.2~1.5:1。
[0033]具体实施时，步骤（2）中溶析结晶的温度为10~50 ℃，时间为1~2 h。
[0034]温度过低会使结晶析出的偏钒酸铵纯度降低，因为也会伴随析出其他钠盐(如硫酸钠)；而温度过高，超过50℃，会使得部分有机溶析剂蒸发，造成有机溶析剂损失量较大，同时温度过高，还会导致结晶母液中钒离子浓度增大，从而使偏钒酸铵结晶收率降低。
[0035]具体实施时，步骤（2）进行过滤或离心分离即可得到偏钒酸铵晶体和结晶母液，结晶母液通过精馏，富集高浓度有机溶析剂的馏出液回用至溶析结晶器中，富集少量有机溶析剂的钠盐水溶液再经蒸发结晶析出钠盐，钠盐可回用于钠化焙烧法制偏钒酸钠，蒸发的冷凝液可回用于钠化焙烧工序后浸取制偏钒酸钠浸取液。从而使生产原料实现最大价值化。
[0036]下面结合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高纯偏钒酸铵晶体的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）以偏钒酸钠反萃液为原料液，向偏钒酸钠反萃液中加入铵盐，从而得到反应液A；（2）向反应液A中加入有机溶析剂进行溶析结晶，析出的晶体即为所述偏钒酸铵晶体，所述偏钒酸铵晶体的纯度大于99%。2.根据权利要求1所述的高纯偏钒酸铵晶体的制备方法，其特征在于，所述铵盐为硫酸铵、氯化铵、碳酸铵中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的高纯偏钒酸铵晶体的制备方法，其特征在于，偏钒酸铵反萃液中的偏钒酸根离子和铵盐中的铵根离子的摩尔比为1:1~1:3。4.根据权利要求3所述的高纯偏钒酸铵晶体的制备方法，其特征在于，偏钒酸铵反萃液中的偏钒酸根离子和铵盐中的铵根离子的摩尔比为1:1~1:1.5。5.根据权利要求1所述的高纯偏钒酸铵晶体的制备方法，其特征在于，所述有机溶析剂为乙醇、丙酮、乙腈中的一种或多种。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张峰榛，张焕焕，程卓，冯晓，吴然昊，汤秀华，
申请(专利权)人：四川轻化工大学，
类型：发明
国别省市：