專利名稱：一種從石煤制備釩電池用高純度電解液的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及一種釩電池用電解液的加工制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及從礦石 制備高純度釩溶液的加工制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
為獲得高比能量的釩電池電解液，方法是多樣的。而如何高效制備出釩電 池電解液并提高其穩(wěn)定性也是研制釩電池的重要問題。從石煤制備釩電池用高 純度電解液的方法突破了以前的制備技術(shù)的缺陷，既能獲得高比能量的釩電池 電解液，又能提高其穩(wěn)定性。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明采用強(qiáng)堿性鈉鈣混合鹽與含釩石煤礦混合后焙燒，所述鈉鈣混合鹽不 包括氯化鈉成分，焙燒過程不產(chǎn)生氯氣，所述鈉鈣混合鹽所含鈣成分在焙燒時 與石煤中的硫結(jié)合生成硫酸鈣，減少S02排放，與傳統(tǒng)含有氯化鈉成分的鈉鹽 焙燒工藝相比，有利于環(huán)境保護(hù)。采用強(qiáng)堿性焙燒，可以增加釩的轉(zhuǎn)化率和浸取率，從而整體提高整個工藝釩 的收率，提高了經(jīng)濟(jì)效益。采用強(qiáng)減性焙燒，水浸取釩時PH值大于14，進(jìn)入釩溶液的錳、鐵等雜質(zhì)離 子少，于后續(xù)的提純除雜有利。當(dāng)?shù)V源地和電解液使用地點(diǎn)距離較遠(yuǎn)時，可用 較少的水浸釩，加入氨水，獲得含VA約10%的粗偏釩酸氨渣，運(yùn)輸?shù)诫娊庖菏?用地進(jìn)行除雜還原等后續(xù)工藝處理。與傳統(tǒng)弱堿性焙燒和浸取工藝相比，可能由于增加了鈉鈣混合鹽的比例而增
加了成本，但釩收率的提高以及后續(xù)除雜工藝的簡化和除雜效果的提高，彌補(bǔ) 了增加原料成本的不足。采用還原除雜后的釩溶液的方法，釩以V02 XH20的形式沉淀，此過程進(jìn)一 步分離了雜質(zhì)離子，當(dāng)用硫酸溶解V02'XH20，可以獲得高純度的V0S04溶液， 作為釩電池用電解液的原料。與傳統(tǒng)工藝采用五氧化二釩沉淀后，再用五氧化 二釩與還原劑還原制備VOSO,相比，縮短了釩電池用電解液制備過程中的工藝流 程，有利于降低成本。
具體實(shí)施方式
采用V20s含量為1.5%的石煤礦石，配以10%的鈉鈣混合鹽，其中鈉鈣混 合鹽的比例碳酸鈉氧化鈣為3: 1。在轉(zhuǎn)爐中最高溫度80(TC焙燒小時。出料 裝載于可移動式底部有濾布和溶液收集槽的料斗中，自來水分三次浸取礦石中 的釩。釩液收集于儲液罐，調(diào)節(jié)PH值為12，根據(jù)分析溶液中雜質(zhì)成分的結(jié)果 加入氯化鈣凈化劑，共沉淀除去鈣、錳、鐵等雜質(zhì)。上清液用泵抽送入還原罐， 用硫酸調(diào)節(jié)PH值為2，根據(jù)溶液釩濃度及溶液體積加入計算量的液態(tài)S02體積， 攪拌還原。再用碳酸鈉調(diào)節(jié)溶液的PH值為8，用泵將濁液抽入過濾罐過濾，并 用凈水洗滌釩沉淀，用l: l的稀硫酸溶解釩沉淀，并泵入儲存罐儲存，分析儲 存罐中溶液釩的濃度為3mol/L。從儲存罐中取適量樣品，經(jīng)真空干燥后獲得干 品VOS04，用化學(xué)分析儀器進(jìn)行雜質(zhì)元素全分析，經(jīng)計算，干品VOS04的純度 為99.93%。
權(quán)利要求
1.一種從石煤制備釩電池用高純度電解液的方法，其特征在于采用含釩石煤礦，經(jīng)強(qiáng)堿性鈉鈣混合鹽焙燒，水性浸取釩，經(jīng)除雜、還原、VO2·XH2O沉釩、硫酸溶解VO2·XH2O獲得高純度VOSO4溶液。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述含釩石煤，￥205的含量在0.7% 3%之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述強(qiáng)減性鈉鈣混合鹽，指碳酸鈉和氧化鈣按1 4: l混合 的焙燒助劑，石煤與鈉鈣混合鹽的比例為100: 5 30。焙燒最高溫度為800 。C。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述水性浸取釩，采用間歇式工藝。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述除雜工藝，指在調(diào)節(jié)PH值為8 13時，采用加入氯化 鈣凈化劑共沉淀除去大部分堿性不溶解于水的鈣、錳、鐵等元素。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述還原，指將釩溶液的PH值調(diào)節(jié)為0 2后，采用液態(tài) S02將釩溶液還原成4價的釩溶液。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述V02 XH20沉釩，指將4價釩溶液的PH值調(diào)節(jié)為3 9， 使釩以V02 XH20形式沉淀后與雜質(zhì)進(jìn)一步分離。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述硫酸溶解V02 XH20獲得高純度V0S(V溶液，指用1: 1 的稀硫酸溶解VO^XH20，獲得釩濃度為1 5mol/L的V0S(V溶液。該溶液按 干品V0S04折算，純度應(yīng)達(dá)到99.9%以上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種釩電池用電解液的制備方法。采用原料非常普遍和易于開采的含釩石煤礦，經(jīng)強(qiáng)堿性鈉鈣混合鹽焙燒，水性浸取釩，經(jīng)除雜、還原、VO₂·XH₂O沉釩、硫酸溶解VO₂·XH₂O獲得高純度VOSO₄溶液。當(dāng)?shù)V源地和電解液使用地點(diǎn)距離較遠(yuǎn)時，可用較少的水浸釩，加入氨水，獲得含V₂O₅約10％的粗偏釩酸氨渣，運(yùn)輸?shù)诫娊庖菏褂玫剡M(jìn)行除雜還原等后續(xù)工藝處理。本發(fā)明所指高純度VOSO₄溶液經(jīng)電解還原，加入所需添加劑后，將用做釩電池電解液。但本發(fā)明不涉及有關(guān)電解還原及添加劑內(nèi)容。本發(fā)明所述強(qiáng)堿性鈉鈣混合鹽不包括氯化鈉成分，焙燒過程不產(chǎn)生氯氣，所含鈣鹽焙燒時與石煤中的硫結(jié)合成硫酸鈣，減少SO₂排放，于環(huán)境保護(hù)有利。采用強(qiáng)堿性焙燒，增加了釩的轉(zhuǎn)化率和收率，提高了經(jīng)濟(jì)效益。因為是強(qiáng)減性焙燒，水浸取釩時加入氨水使pH值大于14，進(jìn)入釩溶液的錳、鐵等雜質(zhì)離子少，于后續(xù)的提純除雜有利。本方明還采用還原除雜后的釩溶液的方法，以VO₂·XH₂O形式沉釩，硫酸溶解VO₂·XH₂O獲得高純度VOSO₄溶液，作為釩電池用電解液的原料?？s短了釩電池用電解液制備過程中的工藝流程。
文檔編號H01M10/36GK101126124SQ20071012283
公開日2008年2月20日 申請日期2007年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月6日
發(fā)明者何玉婷, 俞振華, 李林德, 王文紅, 湛 魯 申請人:北京普能世紀(jì)科技有限公司