制備五氧化二釩的方法
【專利摘要】本發明涉及制備五氧化二釩的方法，屬于濕法冶金領域。本發明解決的技術問題是提供制備五氧化二釩的方法。本發明的方法，將多釩酸銨返溶除氨氣后調pH值到10～13之間沉降除雜，用乙醇結晶析出多釩酸鈉固體，返溶多釩酸鈉固體后沉偏釩酸銨，焙燒得到99.9％純度五氧化二釩。與現有技術相比，本發明工藝簡單，操作方便，對設備要求不高；得到的五氧化二釩純度高，應用范圍廣；氨氣回收利用，乙醇經過精餾循環利用，物料損耗少，節約了成本；廢液歸入釩廠沉多釩酸銨工序，實現了廢棄物循環利用，減少了污染，促進環保和廢棄資源綜合利用。
【專利說明】制備五氧化二釩的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及制備五氧化二釩的方法，屬于濕法冶金領域。
【背景技術】
[0002] 高純五氧化二釩（即純度99. 9%及其以上的五氧化二釩）主要用于釩的高端產品 領域，常用來制備含釩催化劑、醫用硫酸氧釩、釩電池用電解液、金屬釩產品等方面，目前需 求量不是很大，國內年需求約2000噸，但價格昂貴、附加值高，且有大量應用的前景。
[0003] 目前制備99. 9%純度的五氧化二釩主要有四種方法：第一種方法是石煤提釩得 到的含釩溶液經過多次萃取操作，得到純度極高的含釩溶液，沉偏釩酸銨后焙燒得到五氧 化二釩；第二種方法是含釩催化劑返溶后經過萃取或樹脂吸附除雜，沉釩得到純度極高的 偏釩酸銨，焙燒后得到五氧化二釩。目前市面上供應的99. 9%純度以上的五氧化二釩主要 來自于以上兩種方法生產的產品。但以上兩種方法均存在產品雜質硅含量高的缺陷，并且 第一種方法還存在反復操作次數多，工藝路線長等缺陷，第二方法還存在原料來源少，產量 低的缺陷。
[0004] 第三種方法是釩鈦磁鐵礦提取的含釩溶液通過化學試劑除硅、鈣等雜質后，經過 三次以上反復的返溶沉釩操作，得到純度極高的偏釩酸銨，焙燒后得到五氧化二釩。該方法 存在操作次數多，工藝路線長，收率低，成本高等缺陷。
[0005] 第四種方法是多釩酸銨用堿返溶后，調pH值除硅，酸解沉釩得到水解紅釩，再用 堿返溶后沉偏釩酸銨，焙燒后得到五氧化二釩。該方法除雜徹底但對設備要求高，工藝操作 不方便。
[0006] 專利CN102730757A公開了一種用偏釩酸銨制備高純五氧化二釩的方法，該方法 首先將粗偏釩酸銨在水中加熱溶解，溶解后用堿調節PH值至8?10,再加除雜劑除雜，過濾 后得偏f凡酸鈉溶液，在偏f凡酸鈉溶液中加入氨水或按鹽沉淀得偏f凡酸按沉淀，偏軌酸按沉 淀經脫水后用稀銨鹽溶液水洗，水洗后再經脫水、焙燒得高純五氧化二釩。該方法需要外加 除雜劑除雜，操作復雜，成本較高且產品雜質含量高。
【發明內容】
[0007] 本發明解決的技術問題是提供制備五氧化二釩的方法。
[0008] 本發明制備五氧化二釩的方法，包括如下步驟：
[0009] a、將多f凡酸按與氫氧化鈉溶液反應，得反應液A，其中，反應溫度為80?100°C，反 應時間為2h以上，反應結束后反應液A的pH值為10. 0?13. 0 ;
[0010] b、將反應液A靜置，取上層澄清液，往上層澄清液中加入乙醇，按體積比乙醇：上 層澄清液=1:1?1:5,靜置30?60min，過濾，洗滌后得多釩酸鈉固體；
[0011] c、將步驟b得到的多釩酸鈉固體溶解于高純水中，得含釩溶液，加入銨鹽，按摩爾 比，NH4+:V = 2. 3?4. 5:1，在45?65°C溫度下攪拌沉釩0. 5?2h，靜置冷卻后過濾，洗滌 后得偏I凡酸按固體；
[0012] d、處理偏釩酸銨固體，得到五氧化二釩。
[0013] 其中，步驟a中的氫氧化鈉溶液濃度為60?80g/L。
[0014] 其中，步驟a中多釩酸銨與氫氧化鈉溶液反應產生的氨氣經硫酸溶液吸收制備成 硫酸銨溶液回收，回收后用于沉多釩酸銨或偏釩酸銨。
[0015] 其中，步驟b中反應液A靜置30?40h，取上層澄清液；步驟b中的洗滌采用體積 濃度30?80%的乙醇溶液洗滌3次。
[0016] 其中，步驟b中過濾和洗滌的濾液經蒸餾分離，分離出的乙醇返回步驟b中使用， 蒸餾剩下的廢液用于沉多釩酸銨。
[0017] 其中，步驟c中含f凡溶液的f凡濃度為30?130g/L，優選為40?70g/L ;步驟c中 的洗滌采用飽和碳酸氫銨溶液洗滌3次。
[0018] 其中，步驟b和步驟c中的過濾為抽濾。
[0019] 其中，步驟d所述處理偏釩酸銨固體的步驟為：將步驟c得到的偏釩酸銨固體烘 干，粉碎后在500?550°C溫度條件下焙燒1. 5?2. 5h，得到五氧化二釩。
[0020] 本發明將多釩酸銨返溶除氨氣后調pH值到10?13之間沉降除雜，用乙醇結晶析 出多釩酸鈉固體，返溶多釩酸鈉固體后沉偏釩酸銨，焙燒得到99. 9%純度五氧化二釩。與現 有技術相比，本發明具有如下優勢：
[0021] 1)工藝簡單，操作方便，對設備要求不高；
[0022] 2)本發明得到的五氧化二釩純度高，應用范圍廣；
[0023] 3)氨氣回收利用，乙醇經過精餾循環利用，物料損耗少，節約了成本；
[0024] 4)廢液歸入釩廠沉多釩酸銨工序，實現了廢棄物循環利用，減少了污染，促進環保 和廢棄資源綜合利用。
【具體實施方式】
[0025] 本發明制備五氧化二釩的方法，包括如下步驟：
[0026] a、將多釩酸銨與氫氧化鈉溶液反應，得反應液A，其中，反應溫度為80?100°C，反 應時間為2h以上，反應結束后反應液A的pH值為10. 0?13. 0 ;此時，多f凡酸按與氫氧化 鈉反應將會產生氨氣，為了使多釩酸銨充分反應，氫氧化鈉的用量應稍微過量，控制反應后 反應液A的pH值即可控制氫氧化鈉的加入量，保證反應液A的pH值為10. 0?13. 0更有 利于沉降除雜。
[0027] b、將反應液A靜置，取上層澄清液，往上層澄清液中加入乙醇，按體積比，乙醇：上 層澄清液=1:1?5,靜置30min以上，過濾，洗滌后得多釩酸鈉固體；而多釩酸鈉固體不溶 于乙醇，因此，可采用乙醇來沉淀得到多釩酸鈉固體。
[0028] c、將步驟b得到的多釩酸鈉固體溶解于高純水中，得含釩溶液，加入銨鹽，按摩爾 比，NH4+:V = 2. 3?4. 5:1，在45?65°C溫度下攪拌沉釩0. 5?2h，靜置冷卻后過濾，洗滌 后得偏釩酸銨固體；所述高純水為化學純度極高的水，其中的雜質的含量小于〇. lmg/L，采 用高純水是為了盡可能的避免引入雜質，以得到高純度的偏釩酸銨。
[0029] d、處理偏釩酸銨固體，得到高純五氧化二釩。
[0030] 本發明的原料多釩酸銨為粗多釩酸銨，純度95%?98%，含有硅、鈣、鉻、鎂、鐵等 多種雜質。
[0031] 本發明制備五氧化二釩的方法，反應液A中的多釩酸鈉溶于水，而雜質不溶于水， 靜置后反應液A將會分層，取上層澄清液進行后續操作，可以去除反應液A中的雜質。為了 保證充分沉降除雜，步驟a中的氫氧化鈉溶液濃度優選為60?80g/L，步驟b中反應液A靜 置30h以上，取上層澄清液。為了節約時間，提高效率，優選為反應液A靜置30?40h。
[0032] 進一步的，為了提高多釩酸鈉固體的得率，從而提高五氧化二釩的收率，步驟b中 的洗滌優選采用體積濃度30?80%的乙醇溶液洗滌3次。
[0033] 進一步的，為了提高五氧化二釩的純度以及收率，步驟c中含釩溶液的釩濃度為 30?130g/L，優選為40?70g/L ;步驟c中的洗絳采用飽和碳酸氫按溶液洗絳3次。
[0034] 進一步的，為了降低成本，提高物料利用率，步驟a中多釩酸銨與氫氧化鈉溶液反 應產生的氨氣經高濃度硫酸溶液吸收制備成硫酸銨溶液回收，回收后用于沉多釩酸銨或偏 釩酸銨。為了提高吸收效率，所述硫酸溶液優選為70 %以上質量濃度的硫酸溶液。
[0035] 步驟b中過濾和洗滌的濾液經精餾塔蒸餾分離，分離出的乙醇返回步驟b中反復 使用，蒸餾剩下的廢液返回到釩廠沉多釩酸銨的工序中沉多釩酸銨，減少污染，促進環境保 護。
[0036] 本領域常用的銨鹽均適用于本發明，如氯化銨、硫酸銨、硫酸氫銨、硝酸銨、碳酸 銨、碳酸氫銨等。為了提高五氧化二釩的純度，步驟c中的銨鹽優選為硫酸銨。
[0037] 為了簡化操作，同時提高過濾效果，步驟b和步驟c中的過濾為抽濾。
[0038] 其中，步驟d所述處理偏釩酸銨固體的步驟為：將步驟c得到的偏釩酸銨固體烘 干，粉碎后在500?550°C溫度條件下焙燒I. 5h以上，得到高純五氧化二釩。為了節約時 間，提高效率，焙燒時間優選為1. 5?2. 5h。
[0039] 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。
[0040] 實施例1
[0041] 取300g多釩酸銨加到3L的60g/L的氫氧化鈉溶液中，加熱維持反應溫度在85°C 左右攪拌反應2h，此時，反應后溶液的pH值為10. 67 ;將反應后溶液靜置30h，傾倒出上層 清液，邊攪拌邊往上層清液中加入IL的乙醇，靜置30min，抽濾，用300ml的30%乙醇溶液 分三次洗滌濾餅并抽干；將抽干的多釩酸鈉濾餅溶解到IL高純水中，得釩濃度為67. 2g/ L的含釩溶液，加入200g硫酸銨在65°C左右慢速攪拌2h沉偏釩酸銨，靜置冷卻后抽濾，用 300ml飽和的碳酸氫銨溶液分3次洗滌，抽干得到高純的偏釩酸銨固體；將偏釩酸銨固體烘 干、研磨粉碎，在500°C溫度條件下焙燒I. 5h，得到高純五氧化二釩。工藝中產生的氨氣經 過抽風設備送到高濃度硫酸吸收池中吸收制備高濃度硫酸銨溶液，用于沉多釩酸銨或偏釩 酸銨；含乙醇的抽濾廢液用精餾塔精餾出乙醇可反復使用，精餾剩下的廢液返回到釩廠沉 多釩酸銨的工序中沉多釩酸銨。
[0042] 實施例2
[0043] 取300g多釩酸銨加到3L的70g/L的氫氧化鈉溶液中，加熱維持反應溫度在90°C 左右攪拌反應2. 5h，此時，反應后溶液的pH值為11. 35 ;將反應后溶液靜置35h，傾倒出上 層清液，邊攪拌邊往上層清液中加入I. 5L的乙醇，靜置45min，抽濾，用400ml的50 %乙醇 溶液分三次洗滌濾餅并抽干；將抽干的多釩酸鈉濾餅溶解到I. 5L高純水中，得釩濃度為 49. 3g/L的含釩溶液，加入300g硫酸銨在50°C左右慢速攪拌I. 5h沉偏釩酸銨，靜置冷卻后 抽濾，用400ml飽和的碳酸氫銨溶液分3次洗滌，抽干得到高純的偏釩酸銨固體；將偏釩酸 銨固體烘干、研磨粉碎，在520°C溫度條件下焙燒2h，得到高純五氧化二釩。工藝中產生的 氨氣經過抽風設備送到高濃度硫酸吸收池中吸收制備高濃度硫酸銨溶液，用于沉多釩酸銨 或偏釩酸銨；含乙醇的抽濾廢液用精餾塔精餾出乙醇可反復使用，精餾剩下的廢液返回到 釩廠沉多釩酸銨的工序中沉多釩酸銨。
[0044] 實施例3
[0045] 取300g多釩酸銨加到3L的80g/L的氫氧化鈉溶液中，加熱維持反應溫度在95°C 左右攪拌反應3h，此時，反應后溶液的pH值為11. 82 ;將反應后溶液靜置40h，傾倒出上層 清液，邊攪拌邊往上層清液中加入2L的乙醇，靜置60min，抽濾，用500ml的80%乙醇溶液 分三次洗滌濾餅并抽干；將抽干的多釩酸鈉濾餅溶解到2L高純水中，得釩濃度為40. 7g/ L的含釩溶液，加入400g硫酸銨在45°C左右慢速攪拌Ih沉偏釩酸銨，靜置冷卻后抽濾，用 500ml飽和的碳酸氫銨溶液分3次洗滌，抽干得到高純的偏釩酸銨固體；將偏釩酸銨固體烘 干、研磨粉碎，在540°C溫度條件下焙燒2. 5h，得到高純五氧化二釩。工藝中產生的氨氣經 過抽風設備送到高濃度硫酸吸收池中吸收制備高濃度硫酸銨溶液，用于沉多釩酸銨或偏釩 酸銨；含乙醇的抽濾廢液用精餾塔精餾出乙醇可反復使用，精餾剩下的廢液返回到釩廠沉 多釩酸銨的工序中沉多釩酸銨。
[0046] 試驗例1
[0047] 用原子吸收光譜法測定Na的含量，用ICP測定制備的五氧化二釩中釩及其他雜質 的含量，結果見表1，表1中的化學成分為重量百分比。
[0048] 表 1
【權利要求】
1. 制備五氧化二釩的方法，其特征在于包括如下步驟： a、 將多釩酸銨與氫氧化鈉溶液反應，得反應液A，其中，反應溫度為80?100°C，反應時 間為2h以上，反應結束后反應液A的pH值為10. 0?13. 0 ; b、 將反應液A靜置，取上層澄清液，往上層澄清液中加入乙醇，按體積比乙醇：上層澄 清液=1:1?1:5,靜置30?60min，過濾，洗滌后得多釩酸鈉固體； c、 將步驟b得到的多釩酸鈉固體溶解于高純水中，得含釩溶液，加入銨鹽，按摩爾比， NH4+:V = 2. 3?4. 5:1，在45?65°C溫度下攪拌沉釩0. 5?2h，靜置冷卻后過濾，洗滌后 得偏I凡酸按固體； d、 處理偏釩酸銨固體，得到五氧化二釩。
2. 根據權利要求1所述的制備五氧化二釩的方法，其特征在于：步驟a中的氫氧化鈉 溶液濃度為60?80g/L。
3. 根據權利要求1或2所述的制備五氧化二釩的方法，其特征在于：步驟a中多釩酸 銨與氫氧化鈉溶液反應產生的氨氣經硫酸溶液吸收制備成硫酸銨溶液回收，回收后用于沉 多釩酸銨或偏釩酸銨。
4. 根據權利要求1?3任一項所述的制備五氧化二釩的方法，其特征在于：步驟b中 反應液A靜置30?40h，取上層澄清液；步驟b中的洗滌采用體積濃度30?80 %的乙醇溶 液洗滌3次。
5. 根據權利要求1?4任一項所述的制備五氧化二釩的方法，其特征在于：步驟b中 過濾和洗滌的濾液經蒸餾分離，分離出的乙醇返回步驟b中使用，蒸餾剩下的廢液用于沉 多釩酸銨。
6. 根據權利要求1?5任一項所述的制備五氧化二釩的方法，其特征在于：步驟c中 含隹凡溶液的f凡濃度為30?130g/L，優選為40?70g/L ;步驟c中的洗絳采用飽和碳酸氫按 溶液洗滌3次。
7. 根據權利要求1?6任一項所述的制備五氧化二釩的方法，其特征在于：步驟b和 步驟c中的過濾為抽濾。
8. 根據權利要求1?7任一項所述的制備五氧化二釩的方法，其特征在于：步驟d所 述處理偏釩酸銨固體的步驟為：將步驟c得到的偏釩酸銨固體烘干，粉碎后在500?550°C 溫度條件下焙燒1. 5?2. 5h，得到五氧化二釩。
【文檔編號】C01G31/02GK104495927SQ201510005998
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2015年1月7日 優先權日:2015年1月7日
【發明者】陳文龍, 彭穗, 曹敏, 李道玉, 毛鳳嬌, 楊林江 申請人:攀鋼集團研究院有限公司