一種水熱法制備三氧化二釩的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于有色金屬冶金領(lǐng)域，尤其涉及一種水熱法制備三氧化二釩的方法，包括有以下步驟：采用氫氣與釩濃度大于6g/L、氫離子濃度為10?5～10?14mol/L的高價(jià)釩溶液在高溫高壓反應(yīng)裝置中攪拌反應(yīng)1小時(shí)以上，得到三氧化二釩水漿，所述的高價(jià)釩溶液為四價(jià)態(tài)與五價(jià)態(tài)釩的混合溶液，其中，反應(yīng)溫度為50～300℃，氫氣分壓大于1MPa；三氧化二釩水漿經(jīng)固液分離后得到三氧化二釩濾餅與濾液；三氧化二釩濾餅經(jīng)真空干燥，得到三氧化二釩。本發(fā)明具有工藝簡(jiǎn)單、環(huán)境友好、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
_種水熱法制備三氧化二鑰<的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于有色金屬冶金領(lǐng)域，尤其涉及一種水熱法制備三氧化二釩的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]三氧化二釩是釩的重要化合物，在冶金、電子、化工等行業(yè)有著重要的應(yīng)用。三氧化二釩可用于制取釩鐵和金屬釩粉，也可作為制取碳化釩和氮化釩的原料；由于具有優(yōu)異的光、電、磁性質(zhì)，三氧化二釩在電、磁、光開關(guān)及氣敏傳感器、存儲(chǔ)材料、電阻材料等多種領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]目前，制備三氧化二釩的方法主要有兩種:一種是不外加還原劑的偏釩酸銨或多聚釩酸銨熱分解裂解法，如中國(guó)專利200610020405.7，利用加熱偏釩酸銨時(shí)釋放出的氨的熱裂解產(chǎn)生的初生氫來(lái)還原偏釩酸銨，這種方法不采用外加還原氣，雖然可以降低部分成本，但是原料分解出的氨氣裂解不完全，不僅導(dǎo)致還原氣氛不夠，而且沒有裂解的氨氣的排除會(huì)造成環(huán)境污染。
[0004]另一種制備三氧化二釩的方法是外加還原劑的直接高溫還原法，多以C、NH3、H2、ch4、co或工業(yè)煤氣等為還原劑，熱還原偏釩酸銨、多聚釩酸銨、五氧化二釩等高價(jià)釩化合物而獲得三氧化二釩，此種方法也是目前廣泛應(yīng)用的制備三氧化二釩的方法。中國(guó)專利CNl 118765A公開了一種三氧化二釩的生產(chǎn)方法，該方法以工業(yè)煤氣為還原氣體，在回轉(zhuǎn)窯中對(duì)偏釩酸銨或五氧化二釩進(jìn)行還原熱解反應(yīng)，獲得三氧化二釩。該方法的缺點(diǎn)是:還原溫度為900°C以上，能耗較高；中國(guó)專利CN200610020405.7公開了一種生產(chǎn)粉體三氧化二釩的方法。其方法是將粉體釩酸銨或五氧化二釩作為爐料加入到外加熱流態(tài)化爐爐管中，使?fàn)t管的填充率達(dá)到10 %?55 %，通入工業(yè)煤氣，加熱至600?650°C，保溫還原以制備三氧化二釩。該技術(shù)方案的缺點(diǎn)是:還原溫度高，能耗高，工業(yè)煤氣用量大，生產(chǎn)工藝復(fù)雜。
[0005]從已公開的資料可以看出，目前的三氧化二釩制備技術(shù)大都是以偏釩酸銨、多聚釩酸銨或五氧化二釩為原料，在一定的溫度和還原氣氛下反應(yīng)所得，反應(yīng)溫度一般大于5000C，能耗高，生產(chǎn)成本高。偏釩酸銨、多聚釩酸銨大都是由提釩工業(yè)所得到的含釩溶液經(jīng)銨鹽沉淀所得;五氧化二釩為偏釩酸銨、多聚釩酸經(jīng)熱分解所得。因此，若以偏釩酸銨、多聚釩酸銨為原料制備三氧化二釩實(shí)則需要兩步:(I)含釩溶液經(jīng)銨鹽沉淀制備偏釩酸銨、多聚釩酸銨，(2)以偏釩酸銨、多聚釩酸銨為原料在高溫以及還原性氣氛下制備三氧化二釩;若以五氧化二釩為原料制備三氧化二釩實(shí)則需要三步:(I)含釩溶液經(jīng)銨鹽沉淀制備偏釩酸銨、多聚釩酸銨，(2)偏釩酸銨、多聚釩酸銨經(jīng)熱分解制備五氧化二釩，(3)以五氧化二釩為原料在高溫以及還原性氣氛下制備三氧化二釩?？梢钥闯觯壳暗娜趸C制備工藝較為復(fù)雜，復(fù)雜的制備工藝也造成生產(chǎn)成本的增加。同時(shí)，在銨鹽沉淀制備偏釩酸銨、多聚釩酸銨的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的氨氮廢水，熱分解偏釩酸銨、多聚釩酸銨制備五氧化二釩的過(guò)程會(huì)釋放大量的氨氣，這些廢水和廢氣都會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染;另外，以偏釩酸銨或多聚釩酸銨為原料，在制備三氧化二釩的過(guò)程中會(huì)分解出大量的氨氣，未反應(yīng)的氨氣釋放到大氣中同樣會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。因此，現(xiàn)有的三氧化二釩制備工藝存在環(huán)境污染嚴(yán)重的問(wèn)題。
[0006]綜上所述，現(xiàn)有的三氧化二釩制備工藝存在工藝復(fù)雜、環(huán)境污染嚴(yán)重、生產(chǎn)成本高的劣勢(shì)。目前，急需尋求一種工藝簡(jiǎn)單、環(huán)境友好、生產(chǎn)成本低的三氧化二釩制備工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明旨在解決上述三氧化二釩制備工藝的缺陷，目的是提供一種工藝簡(jiǎn)單、環(huán)境友好、生產(chǎn)成本低的三氧化二釩制備方法。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種水熱法制備三氧化二釩的方法，包括有以下步驟:
[0009]采用氫氣與釩濃度大于6g/L、氫離子濃度為10—5?10—14mol/L的高價(jià)釩溶液在高溫高壓反應(yīng)裝置中攪拌反應(yīng)I小時(shí)以上，得到三氧化二釩水漿，所述的高價(jià)釩溶液為四價(jià)態(tài)與五價(jià)態(tài)釩的混合溶液，其中，反應(yīng)溫度為50?300°C，氫氣分壓大于IMPa;
[0010]三氧化二釩水漿經(jīng)固液分離后得到三氧化二釩濾餅與濾液；
[0011 ]三氧化二釩濾餅經(jīng)真空干燥，得到三氧化二釩。
[0012]按上述方案，所述的釩濃度為35?50g/L、高價(jià)釩溶液中氫離子濃度為10—5?10一7mol/L。
[0013]按上述方案，所述的反應(yīng)條件為:溫度為170?250°C，氫氣分壓為2.5MPa以上。
[0014]按上述方案，所述的攪拌反應(yīng)轉(zhuǎn)速為500?1000r/min。
[0015]由于采用上述方法，本發(fā)明具有以下積極效果:
[0016]1、由于本發(fā)明可直接從高價(jià)釩溶液中制備出三氧化二釩，與現(xiàn)有工藝相比，省去了由含釩溶液經(jīng)銨鹽沉淀制備中間產(chǎn)品釩酸銨或多聚釩酸銨等的工序，簡(jiǎn)化了工藝，避免了氨氮廢水與氨氣的產(chǎn)生；同時(shí)，氫氣是一種清潔氣體，不會(huì)造成環(huán)境污染，因此本發(fā)明具有工藝簡(jiǎn)單、環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)；
[0017]2、由于本發(fā)明所涉及反應(yīng)為氣液反應(yīng)，溫度僅需50?300°C，優(yōu)選溫度在170?250°C，而現(xiàn)有的以偏釩酸銨、多聚釩酸按、五氧化二釩等高價(jià)釩產(chǎn)品制備三氧化二釩的工藝所涉及的反應(yīng)為氣固反應(yīng)，所需溫度較高，一般大于500°C，因此，本發(fā)明的能耗成本更低；同時(shí)，由于本發(fā)明簡(jiǎn)化了工藝，省去了制備偏釩酸銨、多聚釩酸按、五氧化二釩等的工序，進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本。因此，本發(fā)明具有生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)。
[0018]因此，本發(fā)明具有工藝簡(jiǎn)單、環(huán)境友好、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本發(fā)明的一種工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，并非對(duì)其保護(hù)范圍的限制:
[0021 ]本【具體實(shí)施方式】中所述的高價(jià)釩溶液為四價(jià)態(tài)與五價(jià)態(tài)釩的混合溶液。
[0022]實(shí)施例1
[0023]如圖1，一種水熱法制備二氧化二f凡的方法。其具體步驟是:
[0024](I)采用氫氣與釩濃度為35?50g/L，氫離子濃度為10—5?10—Vol/L的高價(jià)釩溶液在溫度為170?250°C，氫氣分壓為2.5?4MPa，攪拌反應(yīng)轉(zhuǎn)速為800?lOOOr/min的條件下，于高溫高壓反應(yīng)釜中反應(yīng)I?2小時(shí)，得到三氧化二釩水漿；
[0025](2)三氧化二釩水漿經(jīng)固液分離后得到三氧化二釩濾餅與濾液；
[0026](3)三氧化二釩濾餅經(jīng)真空干燥，得到三氧化二釩。
[0027]本實(shí)施例中三氧化二釩的沉淀率大于98%，三氧化二釩的純度大于99%。
[0028]實(shí)施例2
[0029]一種水熱法制備三氧化二釩的方法。其具體步驟是:
[0030](I)采用氫氣與釩濃度為15?25g/L，氫離子濃度為10—1(3?10—14mol/L的高價(jià)釩溶液在溫度為100?150°c，氫氣分壓為1.5?2.5MPa，攪拌反應(yīng)轉(zhuǎn)速為500?800r/min的條件下，于高溫高壓反應(yīng)釜中反應(yīng)I?2.5小時(shí)，得到三氧化二釩水漿；
[0031](2)三氧化二釩水漿經(jīng)固液分離后得到三氧化二釩濾餅與濾液；
[0032](3)三氧化二釩濾餅經(jīng)真空干燥，得到三氧化二釩。
[0033]本實(shí)施例中三氧化二釩的沉淀率大于98%，三氧化二釩的純度大于99%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種水熱法制備三氧化二釩的方法，包括有以下步驟: 采用氫氣與釩濃度大于6g/L、氫離子濃度為10—5?10—14mol/L的高價(jià)釩溶液在高溫高壓反應(yīng)裝置中攪拌反應(yīng)I小時(shí)以上，得到三氧化二釩水漿，所述的高價(jià)釩溶液為四價(jià)態(tài)與五價(jià)態(tài)釩的混合溶液，其中，反應(yīng)溫度為50?300°C，氫氣分壓大于IMPa; 三氧化二釩水漿經(jīng)固液分離后得到三氧化二釩濾餅與濾液； 三氧化二釩濾餅經(jīng)真空干燥，得到三氧化二釩。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水熱法制備三氧化二釩的方法，其特征在于所述的釩濃度為3 5?50g/L、高價(jià)釩溶液中氫離子濃度為I O—5?I O—7m01 /L。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水熱法制備三氧化二釩的方法，其特征在于所述的反應(yīng)條件為:溫度為170?250°C，氫氣分壓為2.5MPa以上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水熱法制備三氧化二釩的方法，其特征在于所述的攪拌反應(yīng)轉(zhuǎn)速為 500 ?1000r/min。
【文檔編號(hào)】C01G31/02GK106006733SQ201610321154
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月16日
【發(fā)明人】張敏, 張一敏, 張國(guó)斌, 包申旭, 劉濤, 黃晶
【申請(qǐng)人】武漢理工大學(xué)