[發明專利]一種無銨、液體循環提釩制備釩電解液的方法及釩電解液

在審

• 申請號: 202111497695.5
• 申請日: 2021-12-09
• 公開（公告）號: CN114243042A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 宋明明;杜乃旭;劉國昌;許盛
• 申請（專利權）人: 大連博融新材料有限公司
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;H01M8/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種無銨、液體循環提釩制備釩電解液的方法及用途，所述無銨、液體循環提釩制備釩電解液的方法，包括以下步驟：步驟1、鈉化焙燒；步驟2、浸出過濾；步驟3、酸化除雜；步驟4、還原；步驟5、萃取?反萃提釩；步驟6、冷卻結晶；步驟7、釩電解液價態調整。本發明的含釩原料包括但不限于石煤、釩渣、釩鈦磁鐵礦。本發明無銨、液體循環提釩制備釩電解液的方法具有生產流程短、能耗低、無廢水排放的優點，可達到綠色、高效提釩的效果，為中國實現碳中和的目標提供支持。

技術領域

本發明涉及釩電解液技術，尤其涉及一種無銨、液體循環提釩制備釩電解液的方法及釩電解液。

背景技術

目前釩鈦磁鐵礦是釩的主要來源，其原始含量低于1％。經過煉鋼過程，將鐵提煉，釩被富集于渣中，V₂O₅含量提高到8％以上，可以作為釩的來源進入釩化工行業。石油中含有少量的釩，在燃燒或氣化脫碳后，釩被富集，通常燃燒的灰中釩含量可以達到5％以上。

傳統的提釩工藝為鈉化焙燒、中和除雜、銨鹽沉淀獲得釩酸銨，再經過高溫煅燒或者熔融澆注，獲得五氧化二釩或片釩這個過程中需要使用銨鹽，因此提釩過程中產生大量的含銨和鈉的廢水，需要經過高溫加堿脫銨，再經過高溫蒸發、干燥獲得硫酸鈉晶體。蒸銨時消耗大量的片堿和蒸汽，成本高昂，環境污染嚴重，硫酸鈉溶液蒸發結晶時耗費大量的能量。

近幾年來釩電池商業化得到大規模推廣，目前已完成300MWH以上的項目建設，據中關村儲能聯盟的估算，到2024年待建的釩電池項目數量達到20GWH，折合電解液需求約為100萬立方。

目前釩電解液的主要工藝流程，由原料制備偏釩酸銨、紅釩、多釩酸銨等雜質含量較高的原料，再經過加堿溶解，除雜，加銨鹽沉釩，獲得高純釩化合物，然后再經過高溫煅燒獲得釩氧化物，進一步的通過溶解-還原的方式獲得釩電解液。顯然，這一方法流程繁多，耗時長，能耗巨大，而且環境壓力巨大。為了滿足釩電解液的需求，迫切需要尋找一種簡單、低成本的電解液生產工藝。

發明內容

本發明的目的在于，針對目前釩電解液生產中存在的問題，提出一種無銨、液體循環提釩制備釩電解液的方法，該方法具有生產流程短、能耗低、無廢水排放的優點，可達到綠色、高效提釩的效果，為中國實現碳中和的目標提供支持。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種無銨、液體循環提釩制備釩電解液的方法，包括以下步驟：

步驟1、鈉化焙燒

將碳酸鈉與含釩原料(如粉碎后的鋼渣)混合均勻，放入爐窯內，高溫氧化煅燒，將釩轉化成水可溶的釩酸鈉；

步驟2、浸出過濾

將步驟1煅燒得到的物料溶于水或者步驟6的結晶母液中浸出，過濾，獲得釩酸鈉浸出液和廢渣；

步驟3、酸化除雜

加酸將釩酸鈉溶液加酸中和，并將主要雜質沉淀除去，所述主要雜質包括但不限于硅、鋁和鉻；繼續加酸酸化；

步驟4、還原

將釩還原到四價，獲得四價釩(如硫酸氧釩)和硫酸鈉的混合溶液；

步驟5、萃取-反萃提釩

向混合溶液中加入穩定劑，并使用有機相為萃取劑，酸作為反萃劑，進行液液萃取-反萃的方法，獲得四價釩的酸溶液和含硫酸鈉的萃余液；

步驟6、冷卻結晶

將萃余液冷卻，攪拌結晶，并過濾獲得硫酸鈉晶體和結晶母液，所述結晶母液返回步驟2；

步驟7、釩電解液價態調整

使用還原劑或電解裝置，將步驟5得到的四價釩的酸溶(二氯氧釩和/或硫酸氧釩)降低釩平均價態到所需價態；所需價態為+3～+4。