[發明專利]一種制備硫酸氧釩的方法

在審

• 申請號: 201811252912.2
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN108975399A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 李蘭杰;閆浩;白瑞國;馬瑞峰;祁健;高明磊;耿立唐
• 申請（專利權）人: 河鋼股份有限公司承德分公司
• 主分類號: C01G31/00
• 分類號: C01G31/00;C01G31/02
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明涉及一種制備硫酸氧釩的方法，所述方法為：將偏釩酸銨溶解后加入除雜劑，調節溶液的pH為6?8.5進行溶釩，溶釩結束后固液分離，得到凈化溶釩液；將凈化溶釩液加熱，然后調節pH依次為6?5.8，5.7?5.4，4.8?4.0，2.4?1.9四個階段進行梯度沉釩，固液分離后得到沉釩母液和固相多釩酸銨；將多釩酸銨進行煅燒脫氨，得到五氧化二釩；將得到的五氧化二釩與硫酸混合后加入還原劑，得到硫酸氧釩溶液。本發明實現了雜質元素的高度去除以及對五氧化二釩粒度的精確控制，最終得到了高純硫酸氧釩溶液，且五氧化二釩的轉化率≥95％，實現了資源的高效利用，具有良好的經濟效益和應用前景。

技術領域

本發明涉及能源化學技術領域，具體涉及一種制備硫酸氧釩的方法。

背景技術

全釩氧化還原液流電池(VRB)是一種優秀的儲能裝置。該電池容量取決于電解液的量和釩離子濃度，電解液可以與電池分開放置，電池壽命長，可靠性高，可快速充放電，在光伏發電、風力發電、削峰填谷等方面有很大發展前景。VRB電池沒有固態反應，不發生電極物質結構形態的改變，且價格便宜，安全環保，操作和維護費用低。

作為釩電池電極活性物質，電解液的濃度和體積決定了電池容量的大小，電解液的穩定性及溫度適應性決定了電池的壽命和使用范圍。因此，制備高穩定性、高濃度、高純度、溫度適應范圍廣和低成本的釩電池電解液是目前研究釩電池的重要課題之一。最初，Skyllas-Kazacos課題組將硫酸氧釩(VOSO₄)直接溶解于H₂SO₄中制得了1.5-2mol/L的V(Ⅳ)電解液。由于VOSO₄價格昂貴，因此該方法一般用于實驗室研究，不適合大規模推廣。

研究者把目光轉向了其他更加價廉的含釩化合物原料，比如石煤、V₂O₅、V₂O₃。改用V₂O₅為原料直接溶解在硫酸中制備電解液，雖然降低了成本，但它們在硫酸中的溶解性很差，無法獲得高濃度的釩電解液。比如，室溫條件下，V₂O₅溶解在2mol/L的稀硫酸中，最高濃度只能達到0.1mol/L。Kaneko將NH₄VO₃直接溶解于稀硫酸中，然后通過反復多次交替添加NH₄VO₃和濃硫酸制備了濃度為3.4mol/L的釩電解液。但這種方法耗時較長，操作復雜，雜質引入量大，不適合工業生產。電解釩氧化物也被用于制備硫酸氧釩電解液。方法是采用H₂SO₄為陽極室電解液，V₂O₅和H₂SO₄為陰極室電解液，用石墨電極恒流電解。該方法的釩利用率低，而且電解液純度同樣依賴于原料V₂O₅的純度。

我國擁有豐富的煉鋼釩渣及含釩石煤資源，提釩過程中浸出、反萃取、樹脂解析所得硫酸氧釩溶液的釩濃度＜0.8mol/L，含三價鐵與硫酸氧釩質量比在0.008-0.05范圍內。但該硫酸氧釩中金屬總雜質含量大于200ppm，該硫酸氧釩溶液達不到釩電池電解液技術要求。

全釩液流電池的硫酸氧釩溶液的制備方法主要是把V₂O₅粉末直接加入H₂SO₄溶液，加熱溶解，再加入還原劑將釩的價態還原為四價。例如CN103420415A、CN105776332A、CN103420415A等均采用了這種方法實現了硫酸氧釩的制備。然而上述方法制備的硫酸氧釩溶液濃度低，而且市售V₂O₅粉末在酸溶解前，要經進一步除雜提純，其能耗和成本高。