[发明专利]一种含钒原料球磨钙化-铵化制备五氧化二钒的方法

说明书

本发明涉及一种含钒原料球磨钙化‑铵化制备五氧化二钒的方法，所述方法为：将生石灰、水和含钒原料混合后球磨进行钙化反应，反应完成后固液分离，得到钒酸钙；在常温下，将所得钒酸钙和铵盐混合后球磨进行铵化反应，反应完成后固液分离，得到含偏钒酸铵的溶液和碳酸钙；含偏钒酸铵的溶液进行除杂，将除杂后的溶液冷却结晶，固液分离得到偏钒酸铵晶体，经过煅烧后得到五氧化二钒。本发明采用低液固比的生石灰、水混合和球磨活化结合进行钙化反应，降低了钙化用水量，钙化率达到97％以上；同时球磨铵化反应在常温下进行使铵化过程氨气的挥发得到抑制，铵化率达到98％以上。本发明缩短了工艺流程，操作方便，设备简单，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及钒化工冶金技术领域，具体涉及一种含钒原料球磨钙化-铵化制备五氧化二钒的方法。

背景技术

随着科学技术的进步，钒应用领域不断扩大，一些高科技领域对钒原料尤其是氧化钒的品位提出了更高的要求。目前，钒应用领域高端产品包括宇航级钒铝合金、全钒液流电池电解液、纳米级钒官能材料、钒催化剂、钒发光材料等。例如在航空航天领域，钒铝合金主要用于生产喷气发动机、高速飞行器骨架和火箭发动机的机壳，对于原料母合金特定元素的要求极为苛刻。在全钒液流电池领域，尽可能的提高其制备原料五氧化二钒纯度，可有效提高钒电池的能量效率、工作稳定性以及离子交换膜的使用寿命。在钒系催化剂领域，使用高纯五氧化二钒作为催化剂，可大大缩短反应时间，并提高产品转化率。

制备高纯五氧化二钒的原料多以廉价易得的粗制钒产品为主，如多钒酸铵、多钒酸钠、偏钒酸铵、98％五氧化二钒、钒液等。现有的制备高纯五氧化二钒的方法主要有化学沉淀净化法、离子交换法、溶剂萃取法和氯化法等。

CN104538660A公开了一种适用于全钒液流电池的高纯度钒氧化物制备方法，具体方法为：多钒酸铵加入去离子水、氢氧化钠，直至完全溶解，得到溶解液，溶解液中加入氧化钙、氢氧化钙或氢氧化钙料浆，至液相中钒元素浓度低于0.1g/L，得到钒酸钙；钒酸钙加入去离子水，碳酸氢铵、消泡剂，至渣相中钒元素含量低于1％，加入除硅剂，过滤洗涤，得到碳酸钙及净化液；净化液中通入高纯氨气，调节溶液pH＝9，冷却结晶，至溶液钒元素浓度低于2g/L，过滤，得高纯偏钒酸铵晶体，焙烧得纯度≥99.5％的五氧化二钒。但该方法首先要将多钒酸铵溶解，工序较长；铵化反应过程中会排放大量氨气产生气泡，需用消泡剂处理。

CN103663557A公开了一种含钒原料制备高纯五氧化二钒的方法，该方法将含钒原料用烧碱溶解，溶解终点pH控制在7～8.5，静置过滤除去氢氧化铁胶体，然后向滤液中加入双氧水氧化，过滤，除去胶体；再用阴离子交换树脂，待树脂饱和后用酸溶液解析，解析液加入氨水沉钒，产出红钒，过滤，纯净水洗涤后，焙烧红钒产出纯度大于99.9％的高纯五氧化二钒。但使用阴离子交换膜进行离子除杂，存在选择性不专一的问题，易将阴离子杂质一同吸附于树脂上，解析后污染解析钒液的问题。

CN105314678A公开了一种五氧化二钒的制备方法，包括以下步骤：a、沉钒工序预加热过程使用静态混合器管道，利用蒸汽换热使酸性钒液温度由常温升至65～75℃；b、将换热后的酸性钒液加入到加铵罐中，加入硫酸铵，搅拌，得到混合液；c、将混合液加入到沉淀罐中，搅拌，调节pH值至1.5～2，蒸汽加热至90℃～沸腾，得到多钒酸铵溶液；d、取多钒酸铵沉降后的沉淀，洗涤、烘干、煅烧，得到五氧化二钒。但该方法工艺流程长，不易操作，且需要进行加热，能耗较高。

CN103667710A公开了一种高钙钒渣清洁生产五氧化二钒的工艺，该工艺包括a、原料处理步骤：将高钙钒渣混合钙盐制粒；b、焙烧；c、控制pH恒定的稀硫酸浸取；d、采用本发明除磷剂除P、Si杂质，加入(NH₄)₂CO₃去除Ca、Mg杂质；e、沉钒；f、煅烧制得粉末状V₂O₅。该方法制粒过程需要进行焙烧和酸液浸取的步骤，增加了能耗和环境的负担。