全钒液流电池用高纯五氧化二钒的制备方法与流程

本发明涉及工业领域，尤其涉及全钒液流电池用高纯五氧化二钒的制备方法。

背景技术：

金属钒(元素符号v)，呈银灰色，原子序数为23，相对原子质量为50.42，在元素周期表中属vb族，具有体心立方晶格。其密度为6.11g/cm3，熔点1917℃，沸点3400℃，属少数难熔金属之一。高纯度的钒具有延展性。钒的化学性质比较稳定，在常温下不被氧化，甚至在300℃以下都能保持其光泽，对空气、盐水、稀酸和碱有较好的抗腐蚀性。

钒制品主要被用于钢铁工业中。目前，钒产品因具有许多特殊性能越来越广泛地被应用在化工、航空、航天等高科技领域中。提钒的原料主要来自于钒矿、钢渣、石煤、废钒催化剂、石油和沥青废料等。提钒工艺也因其原料的种类、性质及钒的含量的差异而各不相同。国内外现行的各种提钒技术，往往由于高成本、高污染、流程长、回收率低，其应用一直受到限制。因此，如何根据原料的特点制定出一套成本低、无污染、回收率高的工艺始终是一项技术难题。

目前提钒工艺主要原料为钒渣和石煤

1、钒渣提钒工艺

钒渣主要原料之一是钒钛磁铁矿，从钒钛磁铁矿中回收钒，常用的方法是将钒钛磁铁矿在高炉中冶炼出含钒生铁，通过选择性氧化铁水，使钒氧化后进入炉渣，得到含量较高的含钒钢渣作为提钒的原料。

目前钒渣的生产方式有两种:

1)转炉法生产钒渣，将含钒生铁水置于转炉内吹炼数分钟，使钒氧化进入炉渣，实现钒与铁的分离

2)雾化法生产钒渣，是使用压缩空气将铁水雾化成细小的液滴，空气中的氧使铁液中的钒发生氧化；该法生产的钒渣存在的问题是渣中的铁含量过高，优点是处理能力较大。从钒渣中提钒一般都要经过湿法冶金过程，其主要的单元操作有：焙烧、浸出、溶液净化和沉钒等。目前有代表性的提钒工艺有以下几种：

①酸浸-碱溶法

②钠化焙烧提钒法

③钙化焙烧提钒法

④溶剂萃取法

⑤离子交换提钒法

2石煤提钒工艺

含钒石煤是我国的主要钒矿资源。我国石煤中五氧化二钒品位较高，一般为0.18%～1.10%，有的高达2%～4%含钒石煤的物质组成较复杂，钒的赋存状态和赋存价态变化多样，分散细微。石煤中的钒绝大部分以v(ⅱ)形态存在于云母类及高岭石等黏土矿物中，部分取代硅氧四面体复网层和铝氧八面体单网层中的al(ⅲ)。石煤中的钒还可形成钛钒石榴石、铬钒石榴石、砷硫钒铜矿等矿物，亦可以金属有机络合物和钒叶啉的形态存在，有时也以络合阴离子呈吸附形态存在。石煤提钒的基本原理为：通过浸出使钒由固相(石煤或石煤焙烧渣)进入到液相(浸出液)中，采用萃取或离子交换等手段使钒富集后，利用沉淀和结晶技术，使钒由液相转化为固相，煅烧后得到五氧化二钒产品。从工艺流程来看，涉及到焙烧、浸出、富集(萃取或离子交换)和沉钒四个工艺步骤，这四个步骤的效率决定了钒总回收率的高低。萃取、离子交换和沉钒三个工艺步骤在技术上相对较为成熟，钒损失不大，因此，钒浸出率的高低成为钒总回收率的关键决定因素。

目前提高钒浸出率的方法主要有两种，一种是对钒矿进行焙烧预处理，而后进行酸浸或者碱浸；另一种是高温高酸直接浸出。这两种方法的选用取决于石煤矿中钒的存在形式。石煤中的钒主要是以类质同相形式赋存于钒云母、水云母、黑云母、白云母和伊利石等云母类矿物中，其次是以吸附状态赋存于一些有机碳质矿物中。石煤矿中钒如果主要以云母类矿物为主要赋存形式时，就采用焙烧预处理—浸出工艺；如果钒主要以有机碳质为主要赋存形式时，就采用高温高酸直接浸出工艺。

从工艺流程来看，涉及到焙烧、浸出、富集(萃取或离子交换)和沉钒四个工艺步骤，传统的沉钒工艺为氨水或铵盐沉钒，产品均为钒酸铵，沉钒过程中有一部分铵盐参与了过程反应，转化为产品，但在煅烧前的干燥脱水中，有氨气排除，对环境污染较大，另外还有一部分进入了废水系统，废水中氨氮含量偏高，废水处理成本高，若直接排放，可对环境造成极大污染。

现有技术的缺陷在于，加入硫酸的时候，既要让硫酸分布均匀，所以要搅拌，但是一旦搅拌，绝对会降低沉淀速度，因此存在工艺矛盾，目前没有合适的方式来解决这个问题。

技术实现要素：

发明的目的：为了提供一种效果更好的金属钒液流电池用高纯五氧化二钒的制备方法，具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。

为了达到如上目的，本发明采取如下技术方案：

全钒液流电池用高纯五氧化二钒的制备方法，将五氧化二钒进行碱溶；碱溶后进行沉淀和过滤；过滤后的液体调节ph为10；随后加入除硅剂进行沉淀，过滤；过滤后的液体加入除铬剂进行沉淀，过滤；调整过滤后的液体的ph为8；随后在液体中加入氯化铵；随后洗涤沉淀；得到高纯偏钒酸铵；高纯偏钒酸铵随后进行煅烧，即得高纯五氧化二钒；其特征在于，搅拌加液的过程中是通过如下机械结构完成的无冲击搅拌，包含沉淀罐，沉淀罐内部包含搅拌壳体，所述搅拌壳体上固定连接一个轴，该轴上固定有齿条，该齿条和动力轴啮合，该搅拌壳体能够随着齿条的上下运动而上下运动，齿条能够被动力轴驱动而上下运动，搅拌壳体上固定有滑座，滑座能沿着沉淀罐内壁上的滑轨运动，进一步限位搅拌壳体的升降；

同时，搅拌壳体上包含中空的通道，中空的通道上方包含上加液管口，中空的通道包含多个开口，当从上加液管口灌进液体的时候，液体能够从多个开口进入沉淀罐内;

所述多个开口在中空的通道的朝内一侧和朝外一侧均有。

本发明进一步技术方案在于，所述搅拌壳体下方包含可转底板，所述可转底板能够围绕中轴转动。

本发明进一步技术方案在于，所述可转底板上包含搅拌板，所述搅拌板也包含中轴，搅拌板能够围绕中轴转动；当搅拌壳体升降的时候，搅拌板以及可转底板能够转动从而搅拌液体。

采用如上技术方案的本发明，相对于现有技术有如下有益效果：采用壳体搅拌和加液体，搅拌壳体本身不转动，而是在沉淀罐中升降，升降的过程中比较缓慢，相对于原来螺旋叶片的搅拌方法，使得本专利的搅拌效果更好，不产生大流量的流体，整体专利的溶解效率高，同时沉淀效率高。

附图说明

为了进一步说明本发明，下面结合附图进一步进行说明：

图1为本发明机构示意图；图2为工艺流程图；

其中：1.波纹软管；2.连接管；3.动力轴；4.搅拌壳体；5.滑座；6.滑轨；7.下排液口；8.上加液管口；9.侧边边沿；10.踏板；11.搅拌板；12.可转底板；13.沉淀罐。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行说明，实施例不构成对本发明的限制：

将五氧化二钒进行碱溶；碱溶后进行沉淀和过滤；过滤后的液体调节ph为10；随后加入除硅剂进行沉淀，过滤；过滤后的液体加入除铬剂进行沉淀，过滤；调整过滤后的液体的ph为8；随后在液体中加入氯化铵；随后洗涤沉淀；得到高纯偏钒酸铵；高纯偏钒酸铵随后进行煅烧，即得高纯五氧化二钒；其特征在于，搅拌加液的过程中是通过如下机械结构完成的无冲击搅拌，包含沉淀罐，沉淀罐内部包含搅拌壳体，所述搅拌壳体上固定连接一个轴，该轴上固定有齿条，该齿条和动力轴啮合，该搅拌壳体能够随着齿条的上下运动而上下运动，齿条能够被动力轴驱动而上下运动，搅拌壳体上固定有滑座，滑座能沿着沉淀罐内壁上的滑轨运动，进一步限位搅拌壳体的升降；

同时，搅拌壳体上包含中空的通道，中空的通道上方包含上加液管口，中空的通道包含多个开口，当从上加液管口灌进液体的时候，液体能够从多个开口进入沉淀罐内。本处的技术方案所起到的实质的技术效果及其实现过程为如下：调和了搅拌对沉淀工艺造成的冲击，解决了工艺上的矛盾，采用本专利，相对于用螺旋叶片搅拌的工艺，沉淀速度加快了一倍，纯度更高。

开创性地，以上各个效果独立存在，还能用一套结构完成上述结果的结合。

作为进一步的改进，所述多个开口在中空的通道的朝内一侧和朝外一侧均有。本处的技术方案所起到的实质的技术效果及其实现过程为如下：多个开口使得在本工艺中硫酸能够通过多个开口在朝内一侧和朝外一侧上都能布置，使得硫酸在本专利实现搅拌的同时能均匀分布在沉淀罐中。

所述搅拌壳体下方包含可转底板，所述可转底板能够围绕中轴转动。所述可转底板上包含搅拌板，所述搅拌板也包含中轴，搅拌板能够围绕中轴转动；当搅拌壳体升降的时候，搅拌板以及可转底板能够转动从而搅拌液体。由于搅拌壳体存在一周的壳体，搅拌板以及可转底板转动的时候，液流会被搅拌壳体的四周挡住，搅拌效果更好，不会出现搅拌罐内的大量乱流，影响沉淀效果。

需要说明的是，本专利提供的多个方案包含本身的基本方案，相互独立，并不相互制约，但是其也可以在不冲突的情况下相互组合，达到多个效果共同实现。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。