一种从多钒酸铵制备高纯五氧化二钒的方法技术

本发明专利技术提供了一种从多钒酸铵制备高纯五氧化二钒的方法，所述方法包括以下步骤：(1)多钒酸铵在5

【技术实现步骤摘要】
一种从多钒酸铵制备高纯五氧化二钒的方法


[0001]本专利技术属于高纯产品制备
，尤其涉及一种从多钒酸铵制备高纯五氧化二钒的方法。

技术介绍

[0002]五氧化二钒(V2O5)是最常见和最常用的钒存在形式，纯度98％的V2O5是目前主流的工业级钒产品。绝大部分钒产品是从钒渣中提取的，目前多采用850℃高温钠化氧化焙烧
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水浸
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铵盐沉钒的钒渣提钒工艺生产钒产品，即以纯碱、氯化钠、硫酸钠等为钠盐添加剂，在氧化性气氛中通过高温钠化氧化焙烧将含钒原料中多价态的钒转化为水溶性五价钒的钠盐，然后用水浸取钠化焙烧产物，得到含钒及少量杂质的浸取液，经除杂、调整溶液pH值后加入铵盐，使钒以偏多钒酸铵形式沉淀析出，多钒酸铵热分解得到纯度在98％以上的五氧化二钒产品。
[0003]高纯V2O5指纯度在99％以上的五氧化二钒产品，主要用于全钒液流电池、航空航天级钒铝合金、钒系催化剂以及制备金属钒，是随着新能源、航空航天等战略性新兴产业发展而逐渐兴起的关键原料，近年来在相关领域用量呈直线上升趋势。
[0004]为了获得高纯钒产品，需要对多钒酸铵或粗V2O5进行进一步提纯，铬作为钒渣中伴生元素，与钒性质相近，极难分离，是制备高纯钒工艺研究的重点之一。铬的分离通常采用萃取法，通过选择特定的萃取剂，在萃取过程使钒进入有机相而其它杂质金属离子无法进入，从而实现钒与金属杂质离子的分离，萃取后负载了钒的有机相通过反萃使钒进入水相，调节pH值后令其以偏钒酸铵的形态沉淀，再煅烧沉淀物即可获得高纯V2O5。在萃取法分离钒铬方面已有研究的萃取剂主要包括伯胺、季铵盐、N1923、Aliquat336、N263、N235、离子液体[C8mim][PF6]、D2EHPA、TBP、Cyanex 272、PC88A和TR
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83等。CN111057876A采用Aliquat336、异戊醇、正庚烷以及内水相混合制备的微乳液，在常温、pH值2.5
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5下对硅含量≤300mg/L的钒渣钠化/钙化焙烧浸出液进行萃取分离，获得纯度在99.9％以上的高纯V2O5产品。CN103937981A公开了一种同时制备高纯钒和杂多酸催化剂的方法，LK
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SI在60
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70℃将含钒液中硅脱除到20ppm以下，同时铝含量控制在10ppm以下，将伯胺萃取体系(体积比为15％LK
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N21+6％LK
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N21X+磺化煤油)和酸化后的钒溶液混合搅拌，经萃取
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反萃
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铵沉获得纯度＞99.9％的五氧化二钒产品；CN112320846A公开了碱性含钒浸出液高效协同除杂制备高纯V2O5的方法，通过将低功率微波萃取与超声波强化反萃有机结合，缩短制备流程获得纯度大于99.9％的高纯五氧化二钒，钒的回收率达96
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99％。
[0005]溶剂萃取法具有自动化程度高、净化效果好等优点，其中P204萃取体系在工业上应用最广，但存在易发生乳化现象、萃取前需对酸浸液进行pH调节、碱耗量大、固液分离困难等问题；现有的基于钒铬分离发展的萃取技术均局限在酸性及近中性条件下，也存在需反复操作pH值，工艺繁琐等问题，亟需发展一种简单、易于工业化应用，且与现有工艺可顺利衔接的高纯钒制备方法。

技术实现思路

[0006]鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种从多钒酸铵制备高纯五氧化二钒的方法，所述方法反应条件温和，可实现高纯钒产品制备过程杂质元素特别是铬的控制，易于操作，可作为现有钠化焙烧提钒工艺的后续衔接。
[0007]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种从多钒酸铵制备高纯五氧化二钒的方法，所述方法包括以下步骤：
[0009](1)多钒酸铵在5
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40℃下进行控铬溶解，固液分离得到钒酸铵固相；
[0010](2)所述钒酸铵固相在pH为7.5
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10条件下进行溶钒溶解，固液分离得到的液相为含钒溶液；
[0011](3)所述含钒溶液进行冷却结晶，固液分离得到偏钒酸铵固相，煅烧后得到五氧化二钒。
[0012]本专利技术所述以多钒酸铵为原料制备高纯五氧化二钒的方法，利用钒酸铵及其中杂质在不同pH值下的溶解差异实现钒与杂质的分离。工业多钒酸铵多在酸性条件下通过在含钒溶液中添加铵盐使钒以多钒酸铵形式沉淀析出，因此，多钒酸铵本身带酸性，溶于水后pH值在6
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7之间，航空级高纯五氧化二钒产品中对铬含量要求较高(Cr≤0.02％)，而铬与钒性质相近，是极难脱除的杂质之一，本专利技术对于铬的控制极为有效，适合对铬含量要求较高的高纯五氧化二钒产品的制备；在此条件下，钒溶于水中较少，而微量铬、钠、钾、硫等杂质可溶于水中；另外，钒酸铵随温度变化溶解度差异较大，在低温下溶解度极低，高温下溶解度大幅提升；综上，通过控制溶液pH值和溶解温度，可强化钒与铬等其他杂质元素在介质中的溶解差异，从而实现钒与杂质的高效分离及高纯钒产品的制备。
[0013]本专利技术中，多钒酸铵在5
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40℃下进行控铬溶解，例如可以是5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃或40℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；所述钒酸铵在pH为7.5
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10条件下进行溶钒溶解，例如可以是7.5、8、8.5、9、9.5或10，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0014]本领域中高纯五氧化二钒是指纯度≥99％的五氧化二钒。
[0015]优选地，步骤(1)中所述控铬溶解的温度为15
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30℃。
[0016]优选地，步骤(1)中所述多钒酸铵的纯度为97
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99wt％，例如可以是97wt％、97.5wt％、98wt％、98.5wt％或99wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0017]优选地，步骤(1)所述多钒酸铵为钒渣经钠化焙烧
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水浸
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除杂
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铵盐沉钒获得的多钒酸铵产品。
[0018]优选地，所述多钒酸铵中Cr＞0.02wt％，例如可以是0.025wt％、0.03wt％、0.05wt％、0.07wt％、0.08wt％或0.1wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0019]优选地，步骤(1)中所述控铬溶解的溶剂包括水和/或固液分离得到的含铬溶液。
[0020]优选地，所述控铬溶解的溶剂与多钒酸铵的液固比为2:1
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20:1，例如可以是2:1、3:1、5:1、8:1、10:1、12:1、15:1、18:1或20:1，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0021]优选地，所述控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种从多钒酸铵制备五氧化二钒的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)多钒酸铵在5
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40℃下进行控铬溶解，固液分离得到钒酸铵固相；(2)所述钒酸铵固相在pH为7.5
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10条件下进行溶钒溶解，固液分离得到的液相为含钒溶液；(3)所述含钒溶液进行冷却结晶，固液分离得到偏钒酸铵固相，煅烧后得到五氧化二钒。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述控铬溶解的温度为15
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30℃。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述多钒酸铵的纯度为97
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99wt％；优选地，所述多钒酸铵中Cr＞0.02wt％。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述控铬溶解的溶剂包括水和/或步骤(1)中固液分离得到的含铬溶液；优选地，所述控铬溶解的溶剂与多钒酸铵的液固比为2:1
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20:1；优选地，所述控铬溶解的时间10
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60min。5.根据权利要求1
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4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述固液分离得到的液相为含铬溶液；优选地，所述含铬溶液循环回用至控铬溶解的溶剂；优选地，所述含铬溶液中Cr＜200ppm时，进行循环回用。6.根据权利要求1
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5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述溶钒溶解的温度为70
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100℃，优选为80
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90℃。7.根据权利要求1
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6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述溶钒溶解的溶剂中加入氨水调节pH值；优选地，所述钒酸铵固相优选在pH为8
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9.5条件下进行溶钒溶解。8.根据权利要求1

【专利技术属性】
技术研发人员：王少娜，杜浩，贾美丽，刘彪，吕页清，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：