[发明专利]钒渣焙烧制取低价钒溶液的制备方法

说明书

本发明涉及钒渣加入一种助剂后焙烧制取低价钒溶液的制备方法，属于溶液制备领域。本发明所要解决的技术问题是提供一种低价钒溶液的化学制备法，其步骤如下：a、钒渣原料加入某种助剂后放入管式炉内，在350～800℃下反应30～120min，得焙烧渣；b、取a步骤得到的焙烧渣加入酸溶剂，在60～120℃下加热15～70min，冷却至室温后稀释过滤，所得滤液即为所需制备的低价钒溶液。本发明方法直接从钒渣生产低价态（3价或4价）的钒溶液。得到的低价钒溶液经过净化后可作为钒电解池电解液或经过除杂、沉淀、干燥或煅烧等步骤可以制备低价钒氧化物，相对于现行钒电池电解液和低价氧化物生产工艺，将会大大降低能耗和成本，简化生产流程，提高生产效率，促进钒的应用。

技术领域

本发明涉及钒渣加入助剂后焙烧浸出制取低价钒溶液的制备方法，属于溶液制备领域。

背景技术

钒渣中钒主要呈三价，以钒铁尖晶石（FeV₂O₄）形式存在，主要应用于合金钢的生产和钒电池领域。在以钒渣为原料生产上述两大应用领域的钒产品过程中，钒的价态均存在着从3价（钒铁尖晶石）氧化为5价（五氧化二钒）再还原为3价（三氧化二钒或三价和四价钒溶液）的过程。这一低价-高价-低价的制备过程必然产生一系列能源和原材料的损耗。如果能避免钒渣处理过程中可能出现的钒的氧化行为，直接从钒渣生产低价态（3价或4价）的钒溶液，则低价钒溶液通过净化即可得到钒电池电解液，或经过除杂、沉淀、干燥或煅烧即可得到低价钒氧化物，相对于现行钒电池电解液和低价氧化物生产工艺将会大大降低能耗和成本，简化生产流程，提高生产效率，促进钒的应用。目前制备低价钒溶液的方法主要是在溶液阶段加入还原剂将五价钒溶液还原为低价钒溶液，多采用化学法进行低价钒溶液的制备。专利（申请号200910171737.3）将五氧化二钒和三氧化二钒用硫酸溶解，同时加入有机物还原剂，得到三～四价钒钒溶液。专利（ZL200710188392.9）将三氧化二钒和硫酸直接混合，然后放入管式炉，在100～300℃的温度下焙烧，由于是空气气氛下反应，所以部分三价钒会被氧化成四价钒，从而得到三～四价的电解液。专利(申请号201310542959.3)是一种低价钒溶液的制备装置，用4价及5价钒为原料制备出高纯的2～3价钒溶液。现有的专利中，都是采用钒的成品氧化物，用强酸进行溶解，然后加入还原剂在高温下制备低价钒的溶液，此类方法中，成品制备工艺复杂，要经历一个用钒溶液制备五氧化二钒，再将其还原为低价钒溶液的一个复杂过程。目前，尚未有文献报道用钒渣制备低价钒溶液的方法，为了解决在钒生产中的低价-高价-低价的过程，我们提出了一种钒渣制备低价钒溶液的方法，可用于制备电解液和低价钒的化合物。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种钒渣制备低价钒溶液的方法：

本发明钒渣加入助剂后焙烧浸出制取低价钒溶液的制备方法，其步骤如下：

a、取定量转炉钒渣原料加入或通入某种助剂后放入管式炉内，设置升温速率为10℃/min，升温至350～800℃，保持30～120min，随炉降温后得焙烧渣； b、取a步骤所得焙烧渣加入酸溶剂进行浸出，在60～120℃下加热15～70min，冷却至室温后稀释过滤，所得滤液即为低价钒溶液；

其中所述a步骤中，反应时间为30～120 min，优选时间为60 min。反应温度为350～800℃ ,温度过高时会出现五价钒，优选温度为500℃；

此低价钒溶液的制备过程中，混合料中添加了助剂，所述助剂为具有还原性的或者是保护还原性条件的物质，可以保证最终的焙烧产物里面是低价的钒；

其中b步骤中，用酸溶剂对焙烧渣进行溶解，酸溶剂的选择根据最终产物的选择而定，可以是硫酸、硫磷混酸、草酸等物质。浸出温度为30～120 ℃，优选温度由所选溶剂而定。浸出时间为15～70min，优选时间由所选溶剂而定；

为了提高反应效率防物料固结，在浸出的整个过程中需要搅拌；

本发明的优点和有益效果为：