一种高纯偏钒酸铵及其制备方法与流程

本发明涉及偏钒酸铵技术，尤其涉及一种高纯偏钒酸铵及其制备方法。

背景技术：

1、中国专利cn103708553a公开了一种提升工业级偏钒酸铵品质的方法，主要过程包括：将工业级偏钒酸铵在常温下溶于2～10wt％氨水中，搅拌的同时加入硫酸铵，得到的料液以2～4倍柱体积/小时的速率通过强碱性阴离子交换树脂，得到的料液升温至40～60℃，加入氯化铵，搅拌至氯化铵溶解，降温至0～5℃，析出的晶体经过滤、洗涤、20～30℃的条件下通风干燥，得到品质提升的偏钒酸铵。上述技术方案存在如下问题：1、采用氨水溶解偏钒酸铵且溶液是强碱条件，溶液中氨气会不断挥发，操作环境恶劣，且料液升温至40～60℃过程，氨水也会不断分解成氨气；2、该技术方案在提纯过程分别加入了硫酸铵和氯化铵，废水中会残留大量的硫酸根和氯离子，具有较强的腐蚀性。

2、中国专利cn109437299a公开了一种工业级偏钒酸铵的提纯方法，主要过程包括：将工业级偏钒酸铵加热水溶解，再加入硫化铵硫化一定时间，调整溶液ph值至3.0-3.5，反应20-50min，过滤得到1号滤液；将1号滤液加热，并加入一定量的亚铁盐还原高价态的铬，反应20-120min，加入磷酸盐，再调整溶液ph值至7.5-8.0，反应20-40min，过滤得到2号滤液；将2号滤液加热后加入双氧水，氧残余的fe2+，反应20-40min，然后加入一定量的铝盐，调整溶液ph值至7.5-8.0，反应40-150min，过滤得到3号滤液；将3号滤液中温结晶、洗涤、干燥后即得到高纯偏钒酸铵产品。上述技术方案存在如下问题：1、工艺复杂且流程长，不适合广泛应用。2、提纯过程引入较多辅料，如硫化铵、亚铁盐、磷酸盐、双氧水及铝盐，辅料会有一定残留，影响偏钒酸铵的纯度。3、亚铁盐、磷酸盐及铝盐除杂过程会产生固体沉淀，沉淀会夹带大量的钒，影响钒的收率。

3、冷却结晶法生产高纯amv，该方法使用热水完全溶解amv，冷却后加入铵盐结晶amv，该方法存在产量低，废水量大等缺点。

4、传统高纯amv的生产方法不同程度的存在工艺复杂、流程长、钒收率低、产量低和废水量大的问题，亟待一种快速、高效的高纯偏钒酸铵制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，针对传统偏钒酸铵制备工艺复杂、流程长、钒收率低、产量低和废水量大的问题，提出一种高纯偏钒酸铵的制备方法，该方法具有工艺简单、流程短、钒收率高和产量大的优点；本发明制备得到的高纯偏钒酸铵纯度高，各项杂质元素均小于30ppm，能用于高纯钒、钒离子电池及钒酸钇等材料的生产，为尖端钒材料提供了原料的选择。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高纯偏钒酸铵(amv)的制备方法，包括以下步骤：

3、步骤1在稀硫酸和/或稀盐酸中加入钒氧化物，搅拌升温至60～95℃；

4、步骤2待钒氧化物完全溶清后，将溶液降温至20～50℃，向溶液中加入氨水，调节溶液ph＝7～9；

5、步骤3向溶液中加入氧化剂氧化，氧化过程补氨水保持溶液ph＝7～9，待溶液变为淡黄色或无色，搅拌反应1～2h，过滤、洗涤得高纯偏钒酸铵。

6、进一步地，步骤1所述稀硫酸和稀盐酸总浓度为1.6～2mol/l，优选为1.8～2mol/l。

7、进一步地，步骤1所述钒氧化物为五氧化二钒、四氧化二钒、三氧化二钒和二氧化钒中的一种或多种的混合。

8、进一步地，步骤1所述钒氧化物加入量满足以下条件：cl离子和s离子之和:v＝1～1.2(摩尔比)。

9、进一步地，步骤1搅拌升温至80℃～95℃。

10、进一步地，步骤2将溶液降温至30～40℃。

11、进一步地，步骤2中氨水的浓度为13～20％wt。

12、进一步地，步骤2调节溶液ph＝8～9。

13、进一步地，步骤3所述氧化剂为双氧水、过氧乙酸、重铬酸钠、高锰酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、次氯酸钠、过硼酸钠、过硼酸钾、氧气和氯气中的一种或多种的混合。

14、进一步地，步骤3所述氧化剂的加入量为80～120g/l，优选为100～120g/l。

15、进一步地，步骤3搅拌反应时间为1～1.5h。

16、进一步地，步骤3所述氧化过程补氨水保持溶液ph＝8～9。

17、本发明反应原理如下：用硫酸和/或盐酸溶解氧化钒变为低价钒离子；加入氨水与低价钒离子反应生成氢氧化钒沉淀；碱性条件下，并在氧化剂的氧化作用下，氢氧化钒沉淀逐渐溶解，变成可溶性的偏钒酸根离子vo3-，vo3-与溶液中nh4+结合，生成高纯nh4vo3偏钒酸铵固体。

18、本发明的另一个目的还公开了一种高纯偏钒酸铵，采用上述方法制备而成。

19、进一步地，所述高纯偏钒酸铵中各项杂质元素均低于30ppm，总杂质含量低于200ppm。

20、本发明一种高纯偏钒酸铵amv的制备方法，与现有技术相比较具有以下优点：该方法制备的偏钒酸铵纯度极高，相较于常规冷却结晶方法，产量大，废水量少，amv纯度高，杂质含量低。相比传统碱溶方法，不产生含钠盐废水，可摆脱钠盐的影响，洗水量少，amv纯度高，杂质含量低。

21、1)本发明使用酸溶钒氧化物，有别于常规高纯钒的制备方法，未使用碱溶加铵盐的方法，使高纯偏钒酸铵的制备成本大大降低，且无碱金属离子废水产生，洗水量大幅减少。

22、2)本发明高纯偏钒酸铵制备工艺简单，流程短，适用于工业化推广；

23、3)本发明所制备的高纯偏钒酸中各项杂质元素均低于30ppm，能用于高纯钒、钒离子电池及钒酸钇等材料的生产，为尖端钒材料提供了原料的选择。

技术特征：

1.一种高纯偏钒酸铵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述高纯偏钒酸铵的制备方法，其特征在于，步骤1所述稀硫酸和稀盐酸总浓度为1.6～2mol/l。

3.根据权利要求1所述高纯偏钒酸铵的制备方法，其特征在于，步骤1所述钒氧化物为五氧化二钒、四氧化二钒、三氧化二钒和二氧化钒中的一种或多种的混合。

4.根据权利要求1所述高纯偏钒酸铵的制备方法，其特征在于，步骤1所述钒氧化物加入量满足以下条件：cl离子和s离子之和:v＝1～1.2(摩尔比)。

5.根据权利要求1所述高纯偏钒酸铵的制备方法，其特征在于，步骤2中氨水的浓度为13～20％wt。

6.根据权利要求1所述高纯偏钒酸铵的制备方法，其特征在于，步骤3所述氧化剂为双氧水、过氧乙酸、重铬酸钠、高锰酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、次氯酸钠、过硼酸钠、过硼酸钾、氧气和氯气中的一种或多种的混合。

7.根据权利要求1所述高纯偏钒酸铵的制备方法，其特征在于，步骤3所述氧化剂的加入量为80～120g/l。

8.一种高纯偏钒酸铵，其特征在于，采用权利要求1-7任意一项所述方法制备而成。

9.根据权利要求8所述高纯偏钒酸铵，其特征在于，所述高纯偏钒酸铵中各项杂质元素均低于30ppm。

技术总结
本发明提供一种高纯偏钒酸铵及其制备方法，所述高纯偏钒酸铵的制备方法包括以下步骤：步骤1在稀硫酸和/或稀盐酸中加入钒氧化物，搅拌升温至60～95℃；步骤2待钒氧化物完全溶清后，将溶液降温至20～50℃，向溶液中加入氨水，调节溶液pH＝7～9；步骤3向溶液中加入氧化剂氧化，氧化过程补氨水保持溶液pH＝7～9，待溶液变为淡黄色或无色，搅拌反应1h，过滤得高纯偏钒酸铵。该方法具有工艺简单、流程短、钒收率高和产量高的优点；本发明制备得到的高纯偏钒酸铵纯度高，各项杂质元素均小于30ppm，能用于高纯钒、钒离子电池及钒酸钇等材料的生产，为尖端钒材料提供了原料的选择。

技术研发人员：杨洪,殷源,关长睿,阎成友,尚俊龙,顾文魁
受保护的技术使用者：大连融科储能集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12