[发明专利]一种制备硫酸氧钒的方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工和冶金领域，具体地涉及一种高纯硫酸氧钒的制备方法。

背景技术

硫酸氧钒（vanadyl sulfate），其分子式为VOSO₄·nH₂O，分子量为163.0（以无水物计）。硫酸氧钒是绿色多孔性的细小结晶粉末，溶于水，不溶于乙醇。在工业生产中，通常由浓硫酸与五氧化二钒反应来制得。硫酸氧钒多用作化学试剂，且作为含钒催化剂的主要活性组分。近年来，随着钒电池的日趋成熟，硫酸氧钒用作钒电池电解液的基本原料。

为了制备高纯的硫酸氧钒产品，在工业生产中，首先利用含钒矿物制备出高纯度的五氧化二钒或者三氧化二钒，再通过氧化或者还原反应制备出硫酸氧钒溶液，经过浓缩、结晶制备出硫酸氧钒。在现有的方法中，一种方法是利用二氧化硫还原五氧化二钒制备四氧化二钒，另一种方法是用有机物作为还原剂还原五氧化二钒制备四氧化二钒，然后用浓硫酸来溶解四氧化二钒，进而得到硫酸氧钒溶液，然后再结晶制得固体硫酸氧钒。这些现有方法的问题是硫酸氧钒结晶困难，硫酸氧钒溶液蒸发浓缩后呈粘稠状，只能将溶液蒸干才能得到硫酸氧钒固体，但是固体的硫酸根含量超标。当使用有机物作为还原剂时，过量的有机物在蒸发浓缩过程中进一步将硫酸氧钒还原为硫酸钒，造成产品的三价钒含量超标。

综合来看，现有的硫酸氧钒生产方法存在低价钒含量高、硫酸根含量高以及干基硫酸氧钒含量低等问题。

发明内容

为了解决上述问题中的一个或多个，本发明提供了一种制备硫酸氧钒的方法，所述方法包括下述步骤：(a)将有机还原剂溶于有机溶剂中，以得到混合溶液；(b)将五氧化二钒加入到混合溶液中并打浆，搅拌均匀后向浆料中加入当量的硫酸，并加热反应；以及(c)在反应结束后将得到的产物冷却到室温，搅拌并过滤，然后用有机溶剂洗涤滤饼，将滤饼干燥后得到硫酸氧钒。

有机还原剂可以选自于酒石酸、草酸、胺和醛中的至少一种，有机溶剂选自于醇和酮中的至少一种。

在步骤(c)之后，可以将含有少量的硫酸氧钒、有机还原剂和有机溶剂的滤液回收利用，以提高钒的利用率。

醇可以选自于无水乙醇、无水丁醇和无水己醇中的至少一种。

在步骤(b)中，可以在60℃至95℃的温度下进行反应。

在步骤(c)中，可以将滤饼在40℃至80℃的温度下干燥2小时至8小时。

本发明的制备高纯硫酸氧钒的方法具有诸如高效、清洁和低成本等优点。具体地说，本发明的制备硫酸氧钒的方法能够使五价钒的还原、硫酸氧钒的生成和硫酸氧钒的沉淀在同一个系统中同时完成，反应速度快，产品质量高，制备的干基硫酸氧钒的纯度达到98%以上，产品杂质含量低，在得到的产品中不存在五价钒和三价钒且不存在过量的有机还原剂，并且可以调控硫酸根的过量程度。另外，由于回收利用含钒滤液，所以可以提高钒的利用率。

具体实施方式

下面将更详细地描述根据本发明的制备硫酸氧钒的方法。

总体上讲，本发明的制备硫酸氧钒的方法包括下述步骤：将有机还原剂溶于有机溶剂中，以得到混合溶液；将五氧化二钒加入到混合溶液中并打浆，搅拌均匀后向浆料中加入当量的浓硫酸，并加热反应；以及在反应结束后将得到的产物冷却到室温，搅拌并过滤，然后用有机溶剂洗涤滤饼，将滤饼干燥后得到硫酸氧钒。

在本发明的方法中，所使用的有机还原剂可以选自于酒石酸、草酸、胺和醛中的至少一种。然而，列出的这些有机还原剂仅是示例，可以使用在本领域中已知的其它合适的有机还原剂。

在本发明的方法中，所使用的有机溶剂选自于醇和酮中的至少一种。同样，列出的这些有机溶剂也仅是示例，可以使用在本领域中已知的其它合适的有机溶剂。

在过滤后，可以将含有少量的硫酸氧钒、有机还原剂和有机溶剂的滤液回收利用并返回进入到下一个循环，以提高钒的利用率。

这里，醇可以选自于无水乙醇、无水丁醇和无水己醇中的至少一种，但不限于此。

在加入当量的浓硫酸之后，可以在60℃至95℃的温度下进行反应。

在对滤饼进行干燥时，可以将滤饼在40℃至80℃的温度下干燥2小时至8小时。

另外，在本发明的方法中，优选地使用高纯五氧化二钒来制备硫酸氧钒，以提高硫酸氧钒的纯度和产率。