利用氫氣從含釩溶液中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，尤其涉及一種利用氫氣從含釩溶液中制備三氧化二釩的方法，其具體步驟如下：采用氫氣與釩濃度大于6g/L、氫離子濃度為10?5～10?14mol/L的含釩溶液在高溫高壓反應(yīng)裝置中攪拌反應(yīng)1小時以上，所述的含釩溶液中的釩以四價態(tài)的形式存在，得到三氧化二釩水漿，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。因此，本發(fā)明具有工藝簡單、環(huán)境友好、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點。
【專利說明】
利用氫氣從含釩溶液中制備三氧化二釩的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于有色金屬冶金領(lǐng)域，尤其涉及一種利用氫氣從含釩溶液中制備三氧化二釩的方法?！颈尘凹夹g(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，如中國專利200610020405.7，利用加熱偏釩酸銨時釋放出的氨的熱裂解產(chǎn)生的初生氫來還原偏釩酸銨，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。中國專利 CN1118765A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)窯中對偏釩酸銨或五氧化二釩進行還原熱解反應(yīng)，獲得三氧化二釩。該方法的缺點是:還原溫度為900°C以上，能耗較高；中國專利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，使爐管的填充率達到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500 °C，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則需要兩步:(1)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則需要三步:(1)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?，目前的三氧化二釩制備工藝較為復(fù)雜，復(fù)雜的制備工藝也造成生產(chǎn)成本的增加。同時，在銨鹽沉淀制備偏釩酸銨、多聚釩酸銨的過程中會產(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程會釋放大量的氨氣，這些廢水和廢氣都會對環(huán)境造成嚴重的污染;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程中會分解出大量的氨氣，未反應(yīng)的氨氣釋放到大氣中同樣會對環(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)境污染嚴重的問題。
[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)境污染嚴重、生產(chǎn)成本高的劣勢。目前，急需尋求一種工藝簡單、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]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:利用氫氣從含釩溶液中制備三氧化二釩的方法，其具體步驟如下:
[0009]采用氫氣與釩濃度大于6g/L、氫離子濃度為1(T5?l(T14m〇l/L的含釩溶液在高溫高壓反應(yīng)裝置中攪拌反應(yīng)1小時以上，所述的含釩溶液中的釩以四價態(tài)的形式存在，得到三氧化二釩水漿，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、含釩溶液中氫離子濃度為1(T5?10一 7mol/L〇[〇〇13] 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。 [〇〇14] 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)明可直接從含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，簡化了工藝，避免了氨氮廢水與氨氣的產(chǎn)生；同時，氫氣是一種清潔氣體，不會造成環(huán)境污染，因此本發(fā)明具有工藝簡單、環(huán)境友好的優(yōu)點；
[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，由于本發(fā)明簡化了工藝，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。
[0018]因此，本發(fā)明具有工藝簡單、環(huán)境友好、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點?！靖綀D說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的一種工藝流程圖?！揪唧w實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的描述，并非對其保護范圍的限制:[0021 ]本【具體實施方式】中所述的含釩溶液中的釩以四價態(tài)的形式存在。[〇〇22] 實施例1[〇〇23]如圖1，一種利用氫氣從含釩溶液中制備三氧化二釩的方法。其具體步驟是:
[0024](1)采用氫氣與釩濃度為35?50g/L，氫離子濃度為1(T5?l(r7m〇l/L的含釩溶液在溫度為170?250°C，氫氣分壓為2.5?3.5MPa，攪拌反應(yīng)轉(zhuǎn)速為800?1000r/min的條件下， 于高溫高壓反應(yīng)釜中反應(yīng)1.5?2.5小時，得到三氧化二釩水漿；[〇〇25](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；[〇〇26](3)三氧化二釩濾餅經(jīng)真空干燥，得到三氧化二釩。[〇〇27]本實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%。[〇〇28] 實施例2[0〇29]—種利用氫氣從含釩溶液中制備三氧化二釩的方法。其具體步驟是:
[0030](1)采用氫氣與釩濃度為20?30g/L，氫離子濃度為1(T1()?l(T14m〇l/L的含釩溶液在溫度為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)1?3小時，得到三氧化二釩水漿；[〇〇31](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；[〇〇32](3)三氧化二釩濾餅經(jīng)真空干燥，得到三氧化二釩。[〇〇33]本實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】
1.利用氫氣從含釩溶液中制備三氧化二釩的方法，其具體步驟如下:采用氫氣與釩濃度大于6g/L、氫離子濃度為1(T5?l(T14m〇l/L的含釩溶液在高溫高壓反 應(yīng)裝置中攪拌反應(yīng)1小時以上，所述的含釩溶液中的釩以四價態(tài)的形式存在，得到三氧化二 釩水漿，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所述的利用氫氣從含釩溶液中制備三氧化二釩的方法，其特征在于 所述的釩濃度為35?50g/L、含釩溶液中氫離子濃度為10—5?10—V)l/L。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用氫氣從含釩溶液中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所述的利用氫氣從含釩溶液中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】C01G31/02GK106006736SQ201610322651
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月16日
【發(fā)明人】張敏, 張一敏, 張國斌, 包申旭, 劉濤, 黃晶
【申請人】武漢理工大學(xué)