[发明专利]三氧化二钒的生产方法

说明书

技术领域

本发明属于钒的氧化物生产技术，特别是涉及一种粉状三氧化二钒的生产方法。

背景技术

三氧化二钒在热敏、气敏温度传感器和磁开关等方面具有广泛的应用，也是制备钒铁、钒氮化合物和化学催化剂的原料，近年来快速发展的氧化钒电池就是以高纯度的三氧化二钒为原料制造的。生产三氧化二钒的方法，在现有技术中一般是采用外加还原剂的直接还原法，通过高温或高温高压下分解还原制得。通常是以五氧化二钒、偏钒酸铵或多钒酸铵为原料，所用还原剂包括纯氢气、氨气、甲烷、一氧化碳或工业煤等。由于还原气体不易得到且价格较贵，还原时间长，有些需要特殊的密封设备，使其工业应用受到限制。

中国专利94111901.7公开了以一定粒度的钒酸铵或五氧化二钒为原料，加入到外加热容器中，用工业煤气作为还原剂，于900℃条件下还原至少30min，制备三氧化二钒。该方法的缺点是：还原温度高，所需工业煤气用量寺，且生产设备中的高温材质会因为催化原因导致产品中碳含量增高，影响后续产品的质量。

日本专利86/141622公开了以五氧化二钒为原料，用氨气作为还原剂，在不锈钢管中高压下分解还原的方法。该方法存在的缺点是：需在高压条件下还原，时间长达4小时之久，对设备的要求较高。

《成都科技大学学报》1984年第3期P27～30介绍了六钒酸铵在氨气流下于不锈钢管中，在850±50℃条件下还原1～2小时，制得了三氧化二钒。该方法的缺点是：还原温度高，还原时间长，成本高。

《矿冶工程》2005年第25卷第六期P61-63介绍了偏钒酸铵在生活煤气作为还原剂的条件下，在回转窑反应器中进行分解还原，在700±50℃条件下至少还原50分钟，可制得三氧化二钒。该方法的缺点是：还原温度较高，还原时间较长。

俄罗斯制备三氧化二钒几乎都以五氧化二钒为原料，还原剂有氨气和金属钒等。1974年Yankelevich等人公布了他们以五氧化二钒为原料，氨气作为还原剂，制备三氧化二钒的方法，该工艺在温度450℃，氨气流量为4L/h的条件下，还原3小时，制得三氧化二钒。该方法的缺点是：还原时间长，氨气耗量大，成本高，存在泄漏危险。

上述已有技术在加热过程中均需要大量外加还原剂，且所使用的还原剂均是较纯的气体，一般仅限于实验室或小型生产使用，难以满足大批量的工业生产，使其工业应用受到限制，并且生产工艺复杂，还原设备制作和生产成本高。

发明内容

本发明旨在提供一种可以少加或者不外加其他还原剂的三氧化二钒的生产方法，其还原温度低，还原时间短，生产成本低，工艺简单。

本发明的技术方案是：将含氨基的钒酸盐置于工业微波炉中，在还原气氛下或者惰性气体保护下加热，加热温度为600～900℃，还原时间为5～60分钟，在隔绝空气条件下进行自然冷却或强制冷却。

所述含氨基的钒酸盐原料，可以是偏钒酸铵(NH₄VO₃)，也可以是工业生产的多钒酸铵((NH₄)₂V₆O₁₆)。采用含氨基的钒酸盐为原料制备，可以少加或者不外加其他还原剂，利用含氨基的钒酸盐释放出的氨裂解产生的氢气自身还原，在惰性气体保护下加热制备三氧化二钒。

所述的还原剂包括氢气、氨气、甲烷、一氧化碳(去掉了水煤气，因为水煤气是通过炽热的焦炭而生成的气体，主要成份是一氧化碳、氢气)及其混合体；所述的惰性气体包括氮气、氩气及其混合体。

所述的工业微波炉为工业间歇式微波炉或工业连续式微波炉。所述微波频率优选值为2.45GHz或915MHz。

用偏钒酸铵(NH₄VO₃)原料不加还原剂的总反应式为：

6NH₄VO₃□3V₂O₃+9H₂O+2NH₃+2N₂