[发明专利]一种高效清洁氯化法制备高纯低价钒氧化物的系统及方法

说明书

本发明属于冶金、化工领域。具体地，本发明公开了一种高效清洁氯化法制备高纯低价钒氧化物的系统及方法，采用氯化‑除尘淋洗‑提纯‑催化氧化‑流态化还原工艺，制备得到高纯低价钒氧化物粉体，其中钒的等效平均价态可为3.0～4.5范围内任一值。本发明通过向催化氧化流化床通入洁净富氧空气实现氯气再生，最终实现氯气循环，降低生产成本；通过盐酸冷凝吸收塔回收催化氧化尾气中的氯化氢，消除含钒盐酸的产生，大大降低环保成本。本发明具有原料适应性强、实现氯气再生循环、无含钒盐酸的产生、无污染废水排放、生产能耗低、产品质量稳定等优点，适用于4N以上高纯低价钒氧化物粉体的大规模工业化生产，具有良好的经济效益和社会效益。

技术领域

本发明属于冶金和化工领域，特别涉及一种高效清洁氯化法制备高纯低价钒氧化物的系统及方法。

背景技术

低价钒氧化物包括三氧化二钒、四氧化二钒以及二者的混合物，是重要的工业钒制品，广泛应用于生产钒铁和氮化钒等合金添加剂以及催化剂、着色剂和硬质合金添加剂等领域。随着新能源技术的不断发展，电池行业对高纯低价钒氧化物(纯度3N5以上)的需求日益强劲，包括具有良好大规模储能性能的全钒液流电池(VRB)和电动汽车用钒酸盐系锂离子电池等。

近年来，氯化法制备高纯低价钒氧化物技术取得了长足发展，已经进入扩大示范阶段，显示出良好的技术优越性。氯化法制备高纯低价钒氧化物的主要工艺路线为：含钒原料-氯化-提纯-铵盐沉淀/水解/氧化-五氧化二钒-还原-低价钒氧化物。该工艺主要分为两个步骤即高纯五氧化二钒的制备和高纯低价钒氧化物的制备。

氯化法高纯五氧化二钒制备技术经历了长期发展，并逐步完善。上世纪60年代，美国爱荷华州立大学的研究人员采用“多钒酸铵-配碳氯化-三氯氧钒蒸馏-铵盐沉淀-煅烧”的工艺制备了高纯五氧化二钒(Journal of the Less-Common Metals,1960,2:29-35)。该文献中将高纯三氯氧钒直接加入氨水，处理难度大，回收率低，产生大量含氯化铵的废水。

2011年，中国专利申请CN103130279A公开了一种氯化法制备高纯五氧化二钒的工艺路线。该专利采用“含钒物质-配碳氯化-除尘-冷凝-精馏-超纯水水解/铵盐沉淀-煅烧”工艺路线制备高纯五氧化二钒。该专利与前述美国爱荷华州立大学研究类似，专利只给出了氯化的原则流程，实际上难以实施；另外将三氯氧钒通入超纯水溶液/超纯氨水中，回收率非常低，同时会带来严重的水污染问题。