[发明专利]一种去除硫酸氧钒晶体中杂质的方法

说明书

技术领域

本发明涉及湿法冶金领域，更具体地讲，涉及一种去除硫酸氧钒晶体中杂质的方法。

背景技术

电池作为一种新兴的储能系统，具有使用寿命长、容量大、功率大、安全性高等诸多优点，可以广泛的应用于电网调峰、公共交通机载电源、风能太阳能发电储能系统等。目前制约钒电池发展的主要原因是其成本居高不下，根本原因是电解液的制备成本过高，现阶段制备电解液的过程，首先是制备高纯的五氧化二钒原料(参考公开号为CN103482702A的中国专利“制备高纯钒氧化物的方法及钒电池用高浓度电解液”)，以高纯五氧化二钒为基础制备电池级硫酸氧钒，而制备高纯五氧化二钒过程往往涉及到返溶、分离净化、沉淀、煅烧等多个步骤，过程繁杂、工艺流程长且除杂后效果不理想，主要杂质如铬、铁含量偏高，铁和铬的存在会严重降低钒电池的能量效率并腐蚀电极材料，严重的影响钒电池体系的运行。

目前硫酸氧钒的除杂主要分为两种，一种是在原料中(包括五氧化二钒及钒的合格液)除杂，主要步骤是将五氧化二钒返溶或者是直接向合格液中加入沉淀剂，如镁盐、铝盐及钙盐等除去溶液中的硅酸根、铬酸根、磷酸根等阴离子杂质，再通过酸性沉钒去除大部分的阳离子杂质，如钠、钾、钙、镁等(参考公开号为CN103515642A的中国专利“一种高浓度高纯度钒电池电解液的制备方法”；侯海军.高纯偏钒酸铵的制备技术研究[J].钢铁钒钛,2013,34(3))，该方法工艺流程长、操作过程复杂、且除杂效果不理想且引入了新的杂质离子。另外一种除杂方法主要是通过萃取-反萃的方法，该方法虽然省去了浸出液除杂、铵盐沉钒、返溶等工艺过程，简化了生产工艺，节约了生产时间，制备过程不引入其他杂质，但萃取和离子交换存在处理量小、试剂昂贵、成本较高、恶化操作环境以及产品的纯度不高等问题(参考公开号为CN103151549A的中国专利“一种基于萃取-反萃体系制备高纯度钒电池电解液的方法”)；此外还有直接在硫酸氧钒溶液中去除杂质的方法。

以上除杂方法均存在各自的缺点，使其工业化应用受限，在一定程度上阻碍了钒电池的发展。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种直接从硫酸氧钒晶体中去除杂质元素的方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种硫酸氧钒晶体中杂质的去除方法。所述方法包括洗涤以脱除第一硫酸氧钒晶体的结晶水和晶体表面的杂质，过滤得到第二硫酸氧钒晶体。

根据本发明去除硫酸氧钒晶体中杂质的方法的一个实施例，所述洗涤以脱除第一硫酸氧钒晶体的结晶水和晶体表面的杂质的步骤可以包括：用无水乙醇洗涤第一硫酸氧钒晶体，从而脱除第一硫酸氧钒晶体的结晶水和晶体表面的杂质。

根据本发明去除硫酸氧钒晶体中杂质的方法的一个实施例，所述无水乙醇与第一硫酸氧钒晶体的液固比可以为0.5～1.0mL/g。

根据本发明去除硫酸氧钒晶体中杂质的方法的一个实施例，所述用无水乙醇洗涤第一硫酸氧钒晶体的洗涤时间可以为3～5min。

根据本发明去除硫酸氧钒晶体中杂质的方法的一个实施例，所述方法还可以包括用纯净硫酸氧钒饱和溶液洗涤所述第二硫酸氧钒晶体。

根据本发明去除硫酸氧钒晶体中杂质的方法的一个实施例，所述硫酸氧钒饱和溶液的浓度可以为3～4mol/L。

根据本发明去除硫酸氧钒晶体中杂质的方法的一个实施例，纯净硫酸氧钒饱和溶液与所述第二硫酸氧钒晶体的液固比可以为1.0～1.5ml/g。

根据本发明去除硫酸氧钒晶体中杂质的方法的一个实施例，所述用纯净硫酸氧钒饱和溶液洗涤所述第二硫酸氧钒晶体的洗涤时间可以为3～5min。

根据本发明去除硫酸氧钒晶体中杂质的方法的一个实施例，所述方法还可以包括在用纯净硫酸氧钒饱和溶液洗涤所述第二硫酸氧钒晶体的步骤之后，过滤并烘干，得到第三硫酸氧钒晶体。

根据本发明去除硫酸氧钒晶体中杂质的方法的一个实施例，所述第一硫酸氧钒晶体通过以下步骤制备得到：将含有杂质元素的硫酸氧钒溶液蒸发至过饱和溶液，加入晶种，降温结晶得到第一硫酸氧钒晶体。

根据本发明去除硫酸氧钒晶体中杂质的方法的一个实施例，所述含有杂质元素的硫酸氧钒溶液中含有0.005％～0.1％的Cr、0.005％～0.1％的Na和0.005％～0.1％的K。

根据本发明去除硫酸氧钒晶体中杂质的方法的一个实施例，晶种加入量为8～10g/L，降温速度1～2℃/h。