[发明专利]一种硫酸氧钒的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硫酸氧钒的制备方法。

背景技术

硫酸氧钒作为一种化工原料具有广泛的用途，如用作玻璃和陶瓷的着色剂和用作钒电池中的电解液。通常，硫酸氧钒是通过将五氧化二钒用热硫酸溶解后用还原剂还原制备，但是该方法生产成本较高。在CN1491898A中公开了一种硫酸氧钒的制备方法，其特征在于，该方法包括在硫酸中加入三氧化二钒和五氧化二钒，过滤，将滤液蒸发结晶，脱去结晶水，得到硫酸氧钒粉末。采用该方法制备硫酸氧钒的成本较低，但是，制备的硫酸氧钒的纯度较低。

发明内容

本发明为了克服现有技术制备的硫酸氧钒纯度低的缺陷，提供一种制备具有较高纯度的硫酸氧钒的方法。

本发明提供了一种硫酸氧钒的制备方法，其中，该方法包括将五氧化二钒与浓度至少为30重量％的盐酸接触，所得的溶液用与水不混溶的萃取氯气的萃取剂萃取氯气得到水相；将水相在70-80℃下与硫酸的水溶液接触，以五氧化二钒计，硫酸与水相的摩尔比为2∶1-4∶1；之后用pH值调节剂调节pH值为6-7，该pH值调节剂为难溶于水且能够与硫酸发生反应生成难溶于水的硫酸盐的化合物，固液分离得到含有硫酸氧钒的液体，除去该液体中的水得到硫酸氧钒。

采用本发明的方法制备的硫酸氧钒的纯度较高，纯度均高于95％，而采用对比例制备的硫酸氧钒的纯度仅为81％。此外，在本发明的制备方法中，将五氧化二钒与浓盐酸接触，所得的溶液用与水不混溶的氯气萃取剂萃取，然后将水相在70-80℃下与硫酸接触，获得的混合物可以直接用作全钒电池的电解液，不需要在获得硫酸氧钒晶体后重新用硫酸配制。

具体实施方式

本发明提供了一种硫酸氧钒的制备方法，其中，该方法包括将五氧化二钒与浓度至少为30重量％的盐酸接触，所得的溶液用与水不混溶的萃取氯气的萃取剂萃取氯气得到水相；将水相在70-80℃下与硫酸的水溶液接触，以五氧化二钒计，硫酸与水相的摩尔比为2∶1-4∶1；之后用pH值调节剂调节pH值为6-7，该pH值调节剂为难溶于水且能够与硫酸发生反应生成难溶于水的硫酸盐的化合物，固液分离得到含有硫酸氧钒的液体，除去该液体中的水得到硫酸氧钒。

所述五氧化二钒与盐酸接触时，盐酸的用量没有特别的限制，只要将五氧化二钒全部转化为氯化氧钒即可；在一种优选的实施方式中，五氧化二钒与盐酸中的氯化氢的摩尔比可以为1∶6-1∶10，优选为1∶6-1∶8；接触温度可以为40-60℃，优选为50-55℃；接触时间可以为40-120分钟，优选为50-100分钟。所述五氧化二钒与盐酸接触的方式可以将需要的所有五氧化二钒与所有盐酸在加热前全部加入到反应器中；也可以将部分的盐酸与所有五氧化二钒在加热前加入到反应器中，然后滴加剩余的盐酸，在加热前加入盐酸的量没有特别限制，只要能满足加热均匀即可。

在五氧化二钒与盐酸接触过程中，可以在反应器上装备冷凝装置，部分受热挥发的氯化氢回流。反应生成的氯气一部分溶于反应混合物中的水溶液；另一部分和氯化氢用碱液进行尾气吸收。

所述盐酸只有达到一定的浓度，如30重量％，才能实现本发明的目的，优选为36-38重量％的盐酸。

为了降低盐酸与五氧化二钒反应产生的氯气对后续制备过程的影响，用与水不混溶的萃取氯气的萃取剂萃取反应混合物，所述萃取的条件包括所得的溶液和与水不混溶的萃取氯气的萃取剂的体积比可以为1∶1-1∶3，优选为1∶1.5，萃取可以进行一次或多次，优选萃取多次。所述与水不混溶的萃取氯气的萃取剂的体积是指萃取一次所用的体积。萃取通常在室温下进行。所述与水不混溶的萃取氯气的萃取剂能溶解氯气且与水不混溶，优选为四氯化碳和/或二硫化碳。

在萃取后，将水相与硫酸的水溶液接触，将氯化氧钒全部转化为硫酸氧钒即可。以五氧化二钒计，所述硫酸的水溶液与水相的摩尔比可以为2∶1-4∶1；在一种优选的实施方式中，所述接触的条件包括，以五氧化二钒计，所述硫酸与水相的摩尔比优选为2∶1-2.5∶1；接触时间可以为20-40分钟，优选为30-40分钟。硫酸的水溶的浓度可以为8-18.76摩尔/升，优选为10-18.4摩尔/升。在将所述水相与硫酸接触时，优选在接触的容器上装配收集气体的装置，收集的氯化氢气体可以用于制备盐酸，重复使用。在将水相与硫酸接触后的混合物可以直接用于全钒液流电池中的电解液。