一種制備硫酸氧釩的方法技術

本發明專利技術提供了一種制備硫酸氧釩的方法，所述方法包括下述步驟：將有機還原劑溶于有機溶劑中，以得到混合溶液；將五氧化二釩加入到混合溶液中并打漿，攪拌均勻后向漿料中加入當量的硫酸，并加熱反應；以及在反應結束后將得到的產物冷卻到室溫，攪拌并過濾，然后用有機溶劑洗滌濾餅，將濾餅干燥后得到硫酸氧釩。本發明專利技術的制備硫酸氧釩的方法能夠使五價釩的還原、硫酸氧釩的生成和硫酸氧釩的沉淀在同一個系統中同時完成，反應速度快，產品質量高，并且由于回收利用含釩濾液，所以可以提高釩的利用率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及化工和冶金領域，具體地涉及一種高純硫酸氧釩的制備方法。
技術介紹
硫酸氧I凡(vanadyl sulfate),其分子式為VOSO4 · ηΗ20,分子量為163. O (以無水物計)。硫酸氧釩是綠色多孔性的細小結晶粉末，溶于水，不溶于乙醇。在工業生產中，通常由濃硫酸與五氧化二釩反應來制得。硫酸氧釩多用作化學試劑，且作為含釩催化劑的主要活性組分。近年來，隨著釩電池的日趨成熟，硫酸氧釩用作釩電池電解液的基本原料。為了制備高純的硫酸氧釩產品，在工業生產中，首先利用含釩礦物制備出高純度的五氧化二釩或者三氧化二釩，再通過氧化或者還原反應制備出硫酸氧釩溶液，經過濃縮、 結晶制備出硫酸氧釩。在現有的方法中，一種方法是利用二氧化硫還原五氧化二釩制備四氧化二釩，另一種方法是用有機物作為還原劑還原五氧化二釩制備四氧化二釩，然后用濃硫酸來溶解四氧化二釩，進而得到硫酸氧釩溶液，然后再結晶制得固體硫酸氧釩。這些現有方法的問題是硫酸氧釩結晶困難，硫酸氧釩溶液蒸發濃縮后呈粘稠狀，只能將溶液蒸干才能得到硫酸氧釩固體，但是固體的硫酸根含量超標。當使用有機物作為還原劑時，過量的有機物在蒸發濃縮過程中進一步將硫酸氧釩還原為硫酸釩，造成產品的三價釩含量超標。綜合來看，現有的硫酸氧釩生產方法存在低價釩含量高、硫酸根含量高以及干基硫酸氧釩含量低等問題。
技術實現思路
為了解決上述問題中的一個或多個，本專利技術提供了，所述方法包括下述步驟(a)將有機還原劑溶于有機溶劑中，以得到混合溶液；(b)將五氧化二釩加入到混合溶液中并打漿，攪拌均勻后向漿料中加入當量的硫酸，并加熱反應；以及(C)在反應結束后將得到的產物冷卻到室溫，攪拌并過濾，然后用有機溶劑洗滌濾餅，將濾餅干燥后得到硫酸氧釩。有機還原劑可以選自于酒石酸、草酸、胺和醛中的至少一種，有機溶劑選自于醇和酮中的至少一種。在步驟(C)之后，可以將含有少量的硫酸氧釩、有機還原劑和有機溶劑的濾液回收利用，以提高釩的利用率。醇可以選自于無水乙醇、無水丁醇和無水己醇中的至少一種。在步驟(b)中，可以在60°C至95°C的溫度下進行反應。在步驟(c)中，可以將濾餅在40°C至80°C的溫度下干燥2小時至8小時。本專利技術的制備高純硫酸氧釩的方法具有諸如高效、清潔和低成本等優點。具體地說，本專利技術的制備硫酸氧釩的方法能夠使五價釩的還原、硫酸氧釩的生成和硫酸氧釩的沉淀在同一個系統中同時完成，反應速度快，產品質量高，制備的干基硫酸氧釩的純度達到 98%以`上，產品雜質含量低，在得到的產品中不存在五價釩和三價釩且不存在過量的有機還原劑，并且可以調控硫酸根的過量程度。另外，由于回收利用含釩濾液，所以可以提高釩的利用率。具體實施方式下面將更詳細地描述根據本專利技術的制備硫酸氧釩的方法。總體上講，本專利技術的制備硫酸氧釩的方法包括下述步驟將有機還原劑溶于有機溶劑中，以得到混合溶液；將五氧化二釩加入到混合溶液中并打漿，攪拌均勻后向漿料中加入當量的濃硫酸，并加熱反應；以及在反應結束后將得到的產物冷卻到室溫，攪拌并過濾， 然后用有機溶劑洗滌濾餅，將濾餅干燥后得到硫酸氧釩。在本專利技術的方法中，所使用的有機還原劑可以選自于酒石酸、草酸、胺和醛中的至少一種。然而，列出的這些有機還原劑僅是示例，可以使用在本領域中已知的其它合適的有機還原劑。在本專利技術的方法中，所使用的有機溶劑選自于醇和酮中的至少一種。同樣，列出的這些有機溶劑也僅是示例，可以使用在本領域中已知的其它合適的有機溶劑。在過濾后，可以將含有少量的硫酸氧釩、有機還原劑和有機溶劑的濾液回收利用并返回進入到下一個循環，以提高釩的利用率。這里，醇可以選自于無水乙醇、無水丁醇和無水己醇中的至少一種，但不限于此。在加入當量的濃硫酸之后，可以在60°C至95°C的溫度下進行反應。在對濾餅進行干燥時，可以將濾餅在40°C至80°C的溫度下干燥2小時至8小時。另外，在本專利技術的方法中，優選地使用高純五氧化二釩來制備硫酸氧釩，以提高硫酸氧釩的純度和產率。本專利技術的方法是利用化學平衡移動的原理，利用濃硫酸與有機還原劑和有機溶劑的混合體系來制備硫酸氧釩。考慮到硫酸氧釩結晶困難，本專利技術的方法采用有機體系來進行硫酸氧釩的制備，選擇有機體系的依據是生成的硫酸氧釩在有機體系中的溶解度小，這有利于硫酸氧釩的沉淀。這樣，在反應中實現了硫酸氧釩在生成的同時就沉淀出來。所以， 本專利技術的基本工藝流程為將五氧化二釩加入到濃硫酸與有機還原劑和有機溶劑的有機體系中加熱反應，從而得到硫酸氧釩溶液；然后過濾分離，以得到硫酸氧釩固體；隨后進行干燥，由此得到硫酸氧釩產品。下面將結合具體示例詳細描述本專利技術的制備硫酸氧釩的方法。示例 I將大約40g酒石酸加入到大約500mL無水乙醇中攪拌均勻，從而得到混合溶液， gp，作為有機還原劑的酒石酸與作為有機溶劑的無水乙醇的有機體系。然后，將大約200g 高純五氧化二釩加入到混合溶液中打漿，在攪拌均勻后，將大約225g濃硫酸緩慢加入到漿料中并攪拌均勻，在大約60°C的加熱條件下反應大約10小時。在反應結束后，將得到的產物冷卻到室溫，攪拌并過濾得到的產物，然后用無水乙醇洗滌濾餅，可以將濾液和洗液收集在一起返回下一輪循環利用。將濾餅在大約50°C的條件下干燥大約6小時，從而得到粉末狀的硫酸氧釩產品。根據檢測得知，干基硫酸氧釩的含量為大約98. 12%。示例 2將大約120g草酸 加入到大約500mL無水丁醇中攪拌均勻，從而得到混合溶液。然后，將200g高純五氧化二釩加入到混合溶液中打漿，在攪拌均勻后，將大約225g濃硫酸緩慢加入到漿料中并攪拌均勻，在大約70°C的加熱條件下反應大約12小時。在反應結束后， 將得到的產物冷卻到室溫，攪拌并過濾得到的產物，然后用無水丁醇洗滌濾餅，可以將濾液和洗液收集在一起返回下一輪循環利用。將濾餅在大約40°C的條件下干燥大約6小時，從而得到粉末狀的硫酸氧釩產品。根據檢測得知，干基硫酸氧釩的含量為大約98. 07%。示例 3將大約120g草酸加入到大約500mL無水己醇中攪拌均勻，從而得到混合溶液。然后，將大約200g高純五氧化二釩加入到混合溶液中打漿，在攪拌均勻后，將大約225g濃硫酸緩慢加入到漿料中并攪拌均勻，在大約70°C的加熱條件下反應大約12小時。在反應結束后，將得到的產物冷卻到室溫，攪拌并過濾得到的產物，然后用無水己醇洗滌濾餅，可以將濾液和洗液收集在一起返回下一輪循環利用。將濾餅在大約40°C的條件下干燥大約6小時，從而得到粉末狀的硫酸氧釩產品。根據檢測得知，干基硫酸氧釩的含量為大約98. 01%。示例 4將大約40g酒石酸加入到大約500mL無水乙醇中攪拌均勻，從而得到混合溶液。然后，將大約200g高純五氧化二釩加入到混合溶液中打漿，在攪拌均勻后，將大約225g濃硫酸緩慢加入到漿料中并攪拌均勻，在大約70°C的加熱條件下反應大約6小時。在反應結束后，將得到的產物冷卻到室溫，攪拌并過濾得到的產物，然后用無水乙醇洗滌濾餅，可以將濾液和洗液收集在一起返回下一輪循環利用。將濾餅在大約40°C的條件下干燥大約8小時，從而得到粉末狀的硫酸氧釩產品。根據檢測得知，干基硫酸氧釩的含量為大約98. 23%。示例5將大約20g酒石酸和60g草酸加入到大約500mL無水乙醇中攪拌均勻本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種制備硫酸氧釩的方法，所述方法包括下述步驟：(a)將有機還原劑溶于有機溶劑中，以得到混合溶液；(b)將五氧化二釩加入到混合溶液中并打漿，攪拌均勻后向漿料中加入當量的硫酸，并加熱反應；以及(c)在反應結束后將得到的產物冷卻到室溫，攪拌并過濾，然后用有機溶劑洗滌濾餅，將濾餅干燥后得到硫酸氧釩。

【技術特征摘要】
1.一種制備硫酸氧釩的方法，所述方法包括下述步驟(a)將有機還原劑溶于有機溶劑中，以得到混合溶液；(b)將五氧化二釩加入到混合溶液中并打漿，攪拌均勻后向漿料中加入當量的硫酸，并加熱反應；以及(C)在反應結束后將得到的產物冷卻到室溫，攪拌并過濾，然后用有機溶劑洗滌濾餅， 將濾餅干燥后得到硫酸氧釩。2.根據權利要求1所述的方法，其中，有機還原劑選自于酒石酸、草酸、胺和醛中的至少一種，有機溶劑選自于醇和酮中的至少一種...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李千文，萬龍飛，胡力，
申請(專利權)人：攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司，
類型：發明
國別省市：