五氧化二钒的制备方法技术

本发明专利技术涉及五氧化二钒的制备方法，属于精细化工领域。本发明专利技术解决的技术问题是提供五氧化二钒的制备方法。该方法包括以下步骤：a、返溶：将多钒酸铵溶解于氢氧化钠溶液中，得返溶液；b、结晶：将返溶液室温静置20～40h，过滤，取滤液，将滤液在2～5℃静置结晶，得偏钒酸钠固体；c、加水溶解：将偏钒酸钠固体加水溶解，得溶解液；d、沉钒：在溶解液中加入硫酸铵或氯化铵，45～65℃反应0.5～2h，过滤，得偏钒酸铵固体；e、煅烧：将偏钒酸铵固体煅烧得到五氧化二钒。本发明专利技术方法能够得到高纯度的五氧化二钒，且工艺简单，操作方便，在制备过程中，需加入少量氢氧化钠和铵盐即可实现，节约原料，符合节能降耗的产业政策。

【技术实现步骤摘要】
五氧化二钒的制备方法
本专利技术涉及五氧化二钒的制备方法，属于精细化工领域。
技术介绍
高纯五氧化二钒是指在普通五氧化二钒GB3283-87标准的基础上，降低钒中硅、磷、铁、钙、镁、铬、铝、镍、钾、钠等杂质含量使之低于国标限值(低于0.005％)。因为国家没有制定高标准，所以高于国标纯度的五氧化二钒为高纯五氧化二钒。本专利技术所定义的高纯五氧化二钒是指纯度为大于或等于99.9％的五氧化二钒。在精细化工方面，高纯五氧化二钒可以用于有机合成的催化剂、脱硫脱销、硫酸制备、高纯硫酸氧钒、高纯硫酸钒等。在冶金方面，高纯五氧化二钒能满足钒铝合金对原材料五氧化二钒的纯度要求，还可用于生产钒氮、钒铁氮、钒铁合金。在原子能工业：高纯五氧化二钒可以用于生产高纯度金属钒。在电池工业方面，高纯五氧化二钒可以合成锂离子电池的正极材料、钒液流电池。可见，高纯五氧化二钒的应用潜力巨大。目前，高纯五氧化二钒的制备方法通常为以下几种。第一：多级萃取-离子交换树脂除杂法，该法多用于石煤提钒，该方法以含钒的石煤灰为原料。第二：胶体沉淀法：以冶金级的多钒酸铵为原料，制备钒铝合金用高纯五氧化二钒。该法主要利用硫酸铝在钒溶液(pH＝8～11)，形成沉淀，除去钒溶液中的杂质，主要是硅杂质。该法的缺点在于，除掉了硅，但是溶液中引入了铝，导致该法生产的五氧化二钒中铝杂质超标。但是该方法制备的高纯五氧化二钒可以用于生产钒铝合金，使得该方法还是有一定的市场。第三：“碱返溶-酸沉-碱返溶-沉钒-煅烧”五步法，见专利201210488566。该方法以冶金级的多钒酸铵或者偏钒酸铵为原料。第一步，碱返溶，将固体的多钒酸铵(偏钒酸铵)用氢氧化钠溶液溶解，得到含钒(60～120g/L)以上的含钒溶液。第二步，此溶液冷却静置24小时，经2到3的精密过滤，将溶液倒入稀硫酸溶液(水:浓硫酸体积比3:1)中，得到红色的多钒酸钠固体。第三步，红色的多钒酸钠固体再次用氢氧化钠返溶得到含钒的溶液。经过第一步和第二步的处理，此工序的含钒溶液中各金属离子杂质的含量均小于5mg/L。该溶液经沉钒、过滤、煅烧工艺制备得到高纯无氧化二钒。该方法工艺复杂，引入了两步“碱返溶”，需要消耗大量氢氧化钠和硫酸。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供五氧化二钒的制备方法。本专利技术五氧化二钒的制备方法，包括以下步骤：a、返溶：将多钒酸铵溶解于氢氧化钠溶液中，得返溶液；按质量比，多钒酸铵:氢氧化钠＝1:0.8～2，所得返溶液中的钒浓度为90～120g/L；b、结晶：将返溶液室温静置20～40h，过滤，取滤液，将滤液在2～5℃静置结晶，得偏钒酸钠固体；c、加水溶解：将偏钒酸钠固体加水溶解，得溶解液，调整水的加入量使溶解液中的钒浓度为60～90g/L；d、沉钒：在溶解液中加入硫酸铵或氯化铵,45～65℃反应0.5～2h，过滤，得偏钒酸铵固体，其中，按摩尔比，钒离子:铵根离子＝1:2～4；e、煅烧：将偏钒酸铵固体煅烧得到五氧化二钒。其中，a步骤中按质量比，多钒酸铵:氢氧化钠＝1:1，返溶液中的钒浓度为110g/L。其中，b步骤中将返溶液室温静置24h，静置结晶的时间为10h以上，优选结静置结晶的时间为10～20h。其中，d步骤中，按摩尔比，钒离子:铵根离子＝1:3，60℃反应1h。进一步的，e步骤所述的煅烧为500～600℃煅烧2～2.5h，优选550℃煅烧2～2.5h。本专利技术方法能够得到高纯度的五氧化二钒，纯度可达99.9％，与现有技术相比，本专利技术方法工艺简单，操作方便，不引入其他杂质，在制备过程中，加入少量氢氧化钠和铵盐即可制备得到五氧化二钒，仅有一次碱返溶，节约原料，符合节能降耗的产业政策。具体实施方式本专利技术五氧化二钒的制备方法，包括以下步骤：a、返溶：将多钒酸铵溶解于氢氧化钠溶液中，得返溶液；按质量比，多钒酸铵:氢氧化钠＝1:0.8～2，所得返溶液中的钒浓度为90～120g/L，此时，可以测得返溶液的pH值为11～13；b、结晶：将返溶液室温静置20～40h，过滤，取滤液，将滤液在2～5℃静置结晶，得偏钒酸钠固体；c、加水溶解：将偏钒酸钠固体加水溶解，得溶解液，调整水的加入量使溶解液中的钒浓度为60～90g/L，此时，溶解液的pH值为11～13；d、沉钒：在溶解液中加入硫酸铵或氯化铵，45～65℃反应0.5～2h，过滤，得偏钒酸铵固体，其中，按摩尔比，钒离子:铵根离子＝1:2～4；e、煅烧：将偏钒酸铵固体煅烧得到五氧化二钒。本专利技术的多钒酸铵成分复杂，可以用通式NH4VxOy表示。多钒酸铵中含有各种杂质，其铬、硅、钙、镁、锰、铝等杂质含量超标。a步骤中，多钒酸铵中含有各种金属离子杂质和非金属离子杂质，加入氢氧化钠可以与其中的金属阳离子杂质生成氢氧化物沉淀，同时引入钠离子，保证了偏钒酸钠的生成。为了保证沉降除杂的效果，多钒酸铵:氢氧化钠质量比优选为1:1，而调节返溶液中的钒离子浓度是为了保证后续结晶的顺利进行，优选返溶液中的钒浓度为110g/L。钒离子浓度与钠离子浓度之积还和b步骤的结晶时间相关，钒离子浓度与钠离子浓度之积越大，结晶时间越短，但该值不能过大，过大就会在“粗多钒酸铵返溶”的过程中，直接形成过饱和溶液，未过滤就直接结晶析出固体，此时杂质会包裹在该结晶固体中。b步骤中，为了使杂质充分沉降，需将返溶液静置20～40h后再过滤结晶，为了提高效率，静置时间优选为24h。将返溶液过滤后，滤渣可以返回提钒工序重复利用，滤液在2～5℃静置，将会有白色的偏钒酸钠固体析出，固液分离，即可得到偏钒酸钠固体。为了使结晶完全，b步骤静置结晶的时间为10h以上，同时，为了节约时间，提高效率，优选结晶时间为10～20h。c步骤中，将结晶得到的偏钒酸钠固体溶于水中，调整固体与水的比例，保证溶解液中钒浓度为60～90g/L，溶液pH值在11～13范围内，有利于下一步的沉钒操作。为了尽可能的避免引入杂质，所述水优选为去离子水。d步骤中，可以在溶解液中加入铵盐进行沉钒，所述铵盐可以为氯化铵或硫酸铵，优选为硫酸铵。铵盐的加入量可通过溶解液中的钒来计算，按摩尔比，钒离子:铵根离子＝1:2～5，优选为钒离子:铵根离子＝1:3，加入硫酸铵后，溶液的pH值为8～9,45～65℃反应0.5～2h，大量白色的偏钒酸铵固体析出，为了提高反应效率，优选60℃反应1h。偏钒酸铵固体煅烧即可得到五氧化二钒，为保证煅烧完全，提高五氧化二钒收率，优选500～600℃煅烧2～2.5h，更优选在550℃煅烧2～2.5h。下面结合实施例对本专利技术的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。实施例1a、称量200g多钒酸铵置于A烧杯，称量200g氢氧化钠溶于盛有930ml水的B烧杯。将氢氧化钠溶液缓缓倒入A烧杯，搅拌，室温反应30分钟，至固体完全溶解。此时，溶液中的钒浓度为110g/L，pH值为12。b、室温冷却、静置24h，用布氏漏斗等过滤设备过滤三次。滤液放置于恒温恒湿箱中，温度调节为2～5℃，静置10h以上，待白色的偏钒酸钠固体析出。固液分离，称量固体为150g。c、将b步骤所得的固体溶于840ml的去离子水中，加入487g硫酸铵，60℃水浴1h至大量白色固体析出。d、将c步骤所得固体过滤，烘干，最后550℃煅烧2.5h得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
五氧化二钒的制备方法，其特征在于包括以下步骤：a、返溶：将多钒酸铵溶解于氢氧化钠溶液中，得返溶液；按质量比，多钒酸铵:氢氧化钠＝1:0.8～2，所得返溶液中的钒浓度为90～120g/L；b、结晶：将返溶液室温静置20～40h，过滤，取滤液，将滤液在2～5℃静置结晶，得偏钒酸钠固体；c、加水溶解：将偏钒酸钠固体加水溶解，得溶解液，调整水的加入量使溶解液中的钒浓度为60～90g/L；d、沉钒：在溶解液中加入硫酸铵或氯化铵,45～65℃反应0.5～2h，过滤，得偏钒酸铵固体，其中，按摩尔比，钒离子:铵根离子＝1:2～4；e、煅烧：将偏钒酸铵固体煅烧得到五氧化二钒。

【技术特征摘要】
1.五氧化二钒的制备方法，其特征在于包括以下步骤：a、返溶：将多钒酸铵溶解于氢氧化钠溶液中，得返溶液；按质量比，多钒酸铵:氢氧化钠＝1:0.8～2，所得返溶液中的钒浓度为90～120g/L；b、结晶：将返溶液室温静置20～40h，过滤，取滤液，将滤液在2～5℃静置结晶，得偏钒酸钠固体；c、加水溶解：将偏钒酸钠固体加水溶解，得溶解液，调整水的加入量使溶解液中的钒浓度为60～90g/L；d、沉钒：在溶解液中加入硫酸铵或氯化铵,45～65℃反应0.5～2h，过滤，得偏钒酸铵固体，其中，按摩尔比，钒离子:铵根离子＝1:2～4；e、煅烧：将偏钒酸铵固体煅烧得到五氧化二钒。2.根据权利要求1所述的五氧化二钒的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨林江，程兴德，蒋仁贵，李道玉，毛凤娇，陈文龙，彭穗，曹敏，
申请(专利权)人：攀钢集团研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51