五氧化二釩的制備方法
【專利摘要】本發明涉及五氧化二釩的制備方法，屬于精細化工領域。本發明解決的技術問題是提供五氧化二釩的制備方法。該方法包括以下步驟：a、返溶：將多釩酸銨溶解于氫氧化鈉溶液中，得返溶液；b、結晶：將返溶液室溫靜置20～40h，過濾，取濾液，將濾液在2～5℃靜置結晶，得偏釩酸鈉固體；c、加水溶解：將偏釩酸鈉固體加水溶解，得溶解液；d、沉釩：在溶解液中加入硫酸銨或氯化銨，45～65℃反應0.5～2h，過濾，得偏釩酸銨固體；e、煅燒：將偏釩酸銨固體煅燒得到五氧化二釩。本發明方法能夠得到高純度的五氧化二釩，且工藝簡單，操作方便，在制備過程中，需加入少量氫氧化鈉和銨鹽即可實現，節約原料，符合節能降耗的產業政策。
【專利說明】五氧化二釩的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及五氧化二釩的制備方法，屬于精細化工領域。
【背景技術】
[0002]高純五氧化二I凡是指在普通五氧化二I凡GB3283-87標準的基礎上，降低I凡中娃、磷、鐵、鈣、鎂、鉻、鋁、鎳、鉀、鈉等雜質含量使之低于國標限值(低于0.005%)。因為國家沒有制定尚標準，所以尚于國標純度的五氧化一I凡為尚純五氧化一I凡。本發明所定義的尚純五氧化二釩是指純度為大于或等于99.9%的五氧化二釩。
[0003]在精細化工方面，高純五氧化二釩可以用于有機合成的催化劑、脫硫脫銷、硫酸制備、高純硫酸氧銀、高純硫酸銀等。在冶金方面，高純五氧化二銀能滿足銀銷合金對原材料五氧化二釩的純度要求，還可用于生產釩氮、釩鐵氮、釩鐵合金。在原子能工業:高純五氧化二釩可以用于生產高純度金屬釩。在電池工業方面，高純五氧化二釩可以合成鋰離子電池的正極材料、釩液流電池。可見，高純五氧化二釩的應用潛力巨大。
[0004]目前，高純五氧化二釩的制備方法通常為以下幾種。
[0005]第一:多級萃取-離子交換樹脂除雜法，該法多用于石煤提釩，該方法以含釩的石煤灰為原料。
[0006]第二:膠體沉淀法:以冶金級的多釩酸銨為原料，制備釩鋁合金用高純五氧化二釩。該法主要利用硫酸鋁在釩溶液(pH = 8?11)，形成沉淀，除去釩溶液中的雜質，主要是硅雜質。該法的缺點在于，除掉了硅，但是溶液中引入了鋁，導致該法生產的五氧化二釩中鋁雜質超標。但是該方法制備的高純五氧化二釩可以用于生產釩鋁合金，使得該方法還是有一定的市場。
[0007]第三:“堿返溶-酸沉-堿返溶-沉釩-煅燒”五步法，見專利201210488566。該方法以冶金級的多釩酸銨或者偏釩酸銨為原料。第一步，堿返溶，將固體的多釩酸銨(偏釩酸銨)用氫氧化鈉溶液溶解，得到含釩(60?120g/L)以上的含釩溶液。第二步，此溶液冷卻靜置24小時，經2到3的精密過濾，將溶液倒入稀硫酸溶液(水:濃硫酸體積比3:1)中，得到紅色的多釩酸鈉固體。第三步，紅色的多釩酸鈉固體再次用氫氧化鈉返溶得到含釩的溶液。經過第一步和第二步的處理，此工序的含釩溶液中各金屬離子雜質的含量均小于5mg/Lo該溶液經沉釩、過濾、煅燒工藝制備得到高純無氧化二釩。該方法工藝復雜，引入了兩步“堿返溶”，需要消耗大量氫氧化鈉和硫酸。
【發明內容】
[0008]本發明解決的技術問題是提供五氧化二釩的制備方法。
[0009]本發明五氧化二釩的制備方法，包括以下步驟:
[0010]a、返溶:將多釩酸銨溶解于氫氧化鈉溶液中，得返溶液；按質量比，多釩酸銨:氫氧化鈉=1:0.8?2，所得返溶液中的I凡濃度為90?120g/L ；
[0011]b、結晶:將返溶液室溫靜置20?40h，過濾，取濾液，將濾液在2?5 °C靜置結晶，得偏I凡酸鈉固體；
[0012]C、加水溶解:將偏釩酸鈉固體加水溶解，得溶解液，調整水的加入量使溶解液中的?凡濃度為60?90g/L ；
[0013]d、沉釩:在溶解液中加入硫酸銨或氯化銨，45?65°C反應0.5?2h，過濾，得偏釩酸銨固體，其中，按摩爾比，釩離子:銨根離子=1:2?4 ;
[0014]e、煅燒:將偏釩酸銨固體煅燒得到五氧化二釩。
[0015]其中，a步驟中按質量比，多釩酸銨:氫氧化鈉=1:1，返溶液中的釩濃度為IlOg/L0
[0016]其中，b步驟中將返溶液室溫靜置24h，靜置結晶的時間為1h以上，優選結靜置結晶的時間為10?20ho
[0017]其中，d步驟中，按摩爾比，釩離子:銨根離子=1:3，60°C反應lh。
[0018]進一步的，e步驟所述的煅燒為500?600°C煅燒2?2.5h，優選550°C煅燒2?
2.5h0
[0019]本發明方法能夠得到高純度的五氧化二釩，純度可達99.9%，與現有技術相比，本發明方法工藝簡單，操作方便，不引入其他雜質，在制備過程中，加入少量氫氧化鈉和銨鹽即可制備得到五氧化二釩，僅有一次堿返溶，節約原料，符合節能降耗的產業政策。
【具體實施方式】
[0020]本發明五氧化二釩的制備方法，包括以下步驟:
[0021]a、返溶:將多釩酸銨溶解于氫氧化鈉溶液中，得返溶液；按質量比，多釩酸銨:氫氧化鈉=1:0.8?2，所得返溶液中的釩濃度為90?120g/L，此時，可以測得返溶液的pH值為11?13 ;
[0022]b、結晶:將返溶液室溫靜置20?40h，過濾，取濾液，將濾液在2?5 °C靜置結晶，得偏I凡酸鈉固體；
[0023]C、加水溶解:將偏釩酸鈉固體加水溶解，得溶解液，調整水的加入量使溶解液中的釩濃度為60?90g/L，此時，溶解液的pH值為11?13 ;
[0024]d、沉釩:在溶解液中加入硫酸銨或氯化銨，45?65°C反應0.5?2h，過濾，得偏釩酸銨固體，其中，按摩爾比，釩離子:銨根離子=1:2?4 ;
[0025]e、煅燒:將偏釩酸銨固體煅燒得到五氧化二釩。
[0026]本發明的多釩酸銨成分復雜，可以用通式NH4VxOy表示。多釩酸銨中含有各種雜質，其絡、娃、媽、儀、猛、銷等雜質含量超標。
[0027]a步驟中，多釩酸銨中含有各種金屬離子雜質和非金屬離子雜質，加入氫氧化鈉可以與其中的金屬陽離子雜質生成氫氧化物沉淀，同時引入鈉離子，保證了偏釩酸鈉的生成。為了保證沉降除雜的效果，多釩酸銨:氫氧化鈉質量比優選為1:1，而調節返溶液中的釩離子濃度是為了保證后續結晶的順利進行，優選返溶液中的釩濃度為110g/L。釩離子濃度與鈉離子濃度之積還和b步驟的結晶時間相關，釩離子濃度與鈉離子濃度之積越大，結晶時間越短，但該值不能過大，過大就會在“粗多釩酸銨返溶”的過程中，直接形成過飽和溶液，未過濾就直接結晶析出固體，此時雜質會包裹在該結晶固體中。
[0028]b步驟中，為了使雜質充分沉降，需將返溶液靜置20?40h后再過濾結晶，為了提高效率，靜置時間優選為24h。將返溶液過濾后，濾渣可以返回提釩工序重復利用，濾液在2?5°C靜置，將會有白色的偏釩酸鈉固體析出，固液分離，即可得到偏釩酸鈉固體。為了使結晶完全，b步驟靜置結晶的時間為1h以上，同時，為了節約時間，提高效率，優選結晶時間為10?20ho
[0029]c步驟中，將結晶得到的偏釩酸鈉固體溶于水中，調整固體與水的比例，保證溶解液中銀濃度為60?90g/L，溶液pH值在11?13范圍內，有利于下一步的沉I凡操作。為了盡可能的避免引入雜質，所述水優選為去離子水。
[0030]d步驟中，可以在溶解液中加入銨鹽進行沉釩，所述銨鹽可以為氯化銨或硫酸銨，優選為硫酸銨。銨鹽的加入量可通過溶解液中的釩來計算，按摩爾比，釩離子:銨根離子=1:2?5，優選為釩離子:銨根離子=1: 3，加入硫酸銨后，溶液的pH值為8?9，45?65°C反應0.5?2h，大量白色的偏釩酸銨固體析出，為了提高反應效率，優選60°C反應Ih。
[0031]偏釩酸銨固體煅燒即可得到五氧化二釩，為保證煅燒完全，提高五氧化二釩收率，優選500?600°C煅燒2?2.5h，更優選在550°C煅燒2?2.5h。
[0032]下面結合實施例對本發明的【具體實施方式】做進一步的描述，并不因此將本發明限制在所述的實施例范圍之中。
[0033]實施例1
[0034]a、稱量200g多釩酸銨置于A燒杯，稱量200g氫氧化鈉溶于盛有930ml水的B燒杯。將氫氧化鈉溶液緩緩倒入A燒杯，攪拌，室溫反應30分鐘，至固體完全溶解。此時，溶液中的釩濃度為110g/L，pH值為12。
[0035]b、室溫冷卻、靜置24h，用布氏漏斗等過濾設備過濾三次。濾液放置于恒溫恒濕箱中，溫度調節為2?5°C，靜置1h以上，待白色的偏I凡酸鈉固體析出。固液分尚，稱量固體為 150go
[0036]c、將b步驟所得的固體溶于840ml的去離子水中，加入487g硫酸銨，60°C水浴Ih
至大量白色固體析出。
[0037]d、將c步驟所得固體過濾，烘干，最后550°C煅燒2.5h得到高純五氧化二釩。經檢測，所得五氧化二銀的純度為99.9%。
[0038]實施例2
[0039]a、稱量200g多釩酸銨置于A燒杯，稱量400g氫氧化鈉溶于盛有1030ml水的B燒杯。將氫氧化鈉溶液緩緩倒入A燒杯，攪拌，室溫反應30分鐘，至固體完全溶解。此時，溶液中的釩濃度為100g/L，pH值為13。
[0040]b、室溫冷卻、靜置40h，用布氏漏斗等過濾設備過濾三次。濾液放置于恒溫恒濕箱中，溫度調節為2?5°C，靜置12h，待白色的偏I凡酸鈉固體析出。固液分尚，稱量固體為153g0
[0041]c、將b步驟所得的固體溶于100ml的去離子水中，加入717g氯化銨，65°C水浴0.5h至大量白色固體析出。
[0042]d、將c步驟所得固體過濾，烘干，最后600°C煅燒2.5h得到高純五氧化二釩。經檢測，所得五氧化二銀的純度為99.0%。
[0043]實施例3
[0044]a、稱量200g多釩酸銨置于A燒杯，稱量160g氫氧化鈉溶于盛有850ml水的B燒杯。將氫氧化鈉溶液緩緩倒入A燒杯，攪拌，室溫反應30分鐘，至固體完全溶解。此時，溶液中的釩濃度為120g/L，pH值為11。
[0045]b、室溫冷卻、靜置20h，用布氏漏斗等過濾設備過濾三次。濾液放置于恒溫恒濕箱中，溫度調節為2?5°C，靜置20h，待白色的偏I凡酸鈉固體析出。固液分尚，稱量固體為147g?
[0046]c、將b步驟所得的固體溶于700ml的去離子水中，加入318g硫酸銨，45°C水浴2h
至大量白色固體析出。
[0047]d、將c步驟所得固體過濾，烘干，最后500°C煅燒2.5h得到高純五氧化二釩。經檢測，所得五氧化二銀的純度為99.5%。
【權利要求】
1.五氧化二釩的制備方法，其特征在于包括以下步驟: ^返溶:將多釩酸銨溶解于氫氧化鈉溶液中，得返溶液；按質量比，多釩酸銨:氫氧化鈉=1:0.8?2，所得返溶液中的銀濃度為90?1208/1 ； I結晶:將返溶液室溫靜置20?40卜，過濾，取濾液，將濾液在2?51:靜置結晶，得偏釩酸鈉固體； 0、加水溶解:將偏釩酸鈉固體加水溶解，得溶解液，調整水的加入量使溶解液中的釩濃度為60?90^/1 ； 己、沉釩:在溶解液中加入硫酸銨或氯化銨，45?651:反應0.5?2卜，過濾，得偏釩酸銨固體，其中，按摩爾比，釩離子:銨根離子=1:2?4 ； 6、煅燒:將偏釩酸銨固體煅燒得到五氧化二釩。
2.根據權利要求1所述的五氧化二釩的制備方法，其特征在于:3步驟中按質量比，多隹凡酸錢:氫氧化鈉=1: 1，返溶液中的銀濃度為1108/1。
3.根據權利要求1所述的五氧化二釩的制備方法，其特征在于山步驟中將返溶液室溫靜置2處，靜置結晶的時間為10卜以上，優選結靜置結晶的時間為10?20匕。
4.根據權利要求1所述的五氧化二釩的制備方法，其特征在于3步驟中，按摩爾比，釩離子:錢根離子=1:3，601反應111。
5.根據權利要求1所述的五氧化二釩的制備方法，其特征在于:6步驟所述的煅燒為500?6001:煅燒2?2.5卜，優選5501:煅燒2?2.5匕。
【文檔編號】C01G31/02GK104477992SQ201510005668
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2015年1月7日 優先權日:2015年1月7日
【發明者】楊林江, 程興德, 蔣仁貴, 李道玉, 毛鳳嬌, 陳文龍, 彭穗, 曹敏 申請人:攀鋼集團研究院有限公司