[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，属于湿法冶金技术领域。

背景技术

硫酸氧钒是在化工和医学上有着重要的用途，在工业上的主要用作染织行业的媒染剂；化工行业的催化剂和能源材料行业的全钒液流电池的电解液。在医药上硫酸氧钒可以促进蛋白质的合成和帮助输送营养，如氨基酸和葡萄糖进入肌细胞，增大肌细胞的体积，有近似于胰岛素的功能。随着我国化工行业，能源工业及制药业的发展，硫酸氧钒的需求量逐年增大。

传统的硫酸氧钒制备过程采用五氧化二钒为原料，其工艺流程为：五氧化二钒硫酸溶解→还原→蒸发结晶→脱水制得浅蓝色硫酸氧钒粉末。这种工艺过程采用五氧化二钒为原料，成本高。五氧化二钒溶解后需要添加还原剂，引入杂质离子，影响产品纯度。

中国专利公开号为：CN1491898A“硫酸氧钒的制备方法及应用”发明一种在硫酸溶液中加V₂O₃和V₂O₅，过滤蒸发，脱水制得VOSO₄的方法，此方法不添加还原剂，钒收率高，但原料价格贵，成本高。专利公开号为：CN1202463A“高收率合成高含量硫酸氧钒的方法”以五氧化二钒为原料，采用加热活化后，用有机复合还原剂，使五价钒还原为四价钒。此方法产品纯度高，但存在还原速度慢，反应时间长，还原剂消耗量大的缺点。

发明内容

【发明目的】

本发明的目的是提供一种硫酸氧钒的制备方法，该方法无中间产物，工艺流程短，生产成本低，钒收率高，产品纯度高。

【技术方案】

实现本发明上述目的所采用的技术方案是：采用石煤资源作原料，酸性浸出得到四价钒的浸出液，浸出液还原、中和后，经两段萃取和反萃取制得硫酸氧钒富集溶液，蒸发脱水得到硫酸氧钒产品。

浸出所用的添加剂为氟化钠，还原所用还原剂为硫代硫酸钠；中和剂为氨水；萃取剂为磷酸二异辛酯，稀释剂为磺化煤油；反萃取剂为硫酸溶液。

本发明工艺技术操作参数如下：硫酸用量为原矿质量的20％～35％，氟化钠用量为原矿质量的10％～15％，浸出时的液固质量比为1.5～2.0∶1，浸出温度≥85℃，浸出时间为5h～6h。

还原剂硫代硫酸钠用量为溶液中Fe³⁺质量的2.5倍～3.5倍，浸出液经还原后溶液中Fe³⁺浓度应＜0.5g/L，氨水中和后溶液pH值为2.2～2.5；一段萃取，有机相与水相的体积比O/A为1∶1，萃取剂磷酸二异辛酯的用量为有机相体积的8％～10％，二段萃取，相比O/A为1∶1，萃取剂磷酸二异辛酯的用量为有机相体积的30％～50％，萃取时间为8min；反萃剂硫酸浓度为1.0mol/L～1.5mol/L，反萃取有机相与水相的体积比O/A为5～8∶1(有机相与水相的体积比)，反萃取时间为15min。

所采用的原矿石煤中五氧化二钒含量≥0.75％w，且矿石粒度为-200目的大于85％。

石煤中的钒主要以V(III)和V(IV)的形式存在，主要以类质同象形式取代硅铝酸盐矿物晶格中的Al(III)，V(IV)以氧化物、氧钒离子(VO²⁺)或亚钒酸盐形式存在。在浸出过程中，赋存在这些矿物晶格中的钒被释放出来，由于若氧化气氛的存在，在浸出过程中三价钒被氧化转化为四价钒，以硫酸氧钒形式存在于浸出液中。石煤中的铁大部分以Fe³⁺离子形式进入溶液中。其主要反应如下：

4K(Al，V)(AlSi₃)O₁₀(OH)₂+48F^-+3ClO^-+82H⁺→

          4K⁺+8Al³⁺+2VO²⁺+2VO₂⁺+45H₂O+12SiF₄+3Cl^-        (1)

(V₂O₃)·X+2H⁺+1/2O₂→2VO²⁺+2H₂O+X                        (2)