[发明专利]一种利用失效钒电解液回收制备五氧化二钒的方法

说明书

本发明涉及一种利用失效钒电解液回收制备五氧化二钒的方法，所述方法包括以下步骤：(1)将失效钒电解液与沉淀剂混合，分离；(2)将步骤(1)中分离所得固相进行氧化煅烧，得到所述的五氧化二钒。本发明提供的方法采用沉淀反应，固相富集钒离子，液相返回与失效钒电解液反应，所述固相再进行氧化煅烧，制备得到高品位的五氧化二钒，所述五氧化二钒的品位大于99％，完全满足V₂O₅99.0‑B产品标准；所述方法具有钒回收充分，工艺和设备简单，操作简便，成本低，易于规模化、产业化等优点。

技术领域

本发明涉及五氧化二钒制备技术，特别涉及一种利用失效钒电解液回收制备五氧化二钒的方法。

背景技术

全钒液流储能系统因具有低成本、高效率、可深度放电能力、清洁和高效等独特的优势，具有巨大的应用前景。而电解液，作为钒电池的核心，是将具有不同价态的钒离子溶液分别作为正极和负极电解液中的活性物质，分别储存在各自的电解液储罐中。在对电池进行充、放电实验时，电解液通过泵的作用，由外部贮液罐分别循环流经电池的正极室和负极室，并在电极表面发生氧化和还原反应，实现对电池的充放电。但由于沉淀、黏着、酸度过高、价态失衡和活性降低等一系列因素导致电解液的失效。

失效钒电解液中因钒资源含量高且比较集中，受到广泛的关注。其中，CN102983379A公开了一种利用失效的钒电池用电解液制取五氧化二钒的方法，所述方法以失效钒电解液为原料，通过液流电池正极使电解液中钒的价态升至五价，然后添加适量的沉钒剂，沉淀出其中的五价钒，并高温煅烧，制得五氧化二钒。该方法原料易得，但是所述方法需要对失效的电解液进行充电氧化、浓缩、沉钒，工艺较为繁琐，能耗较大，同时矾的回收率在88.34-96.26％，回收不充分。

CN106395902A公开了一种利用失效的钒电池正极电解液制备五氧化二钒的方法。所述方法包括以下步骤：将失效的钒电池正极电解液通入钒电池正极进行充电预氧化，得到五价钒离子的电解液；对五价钒离子的电解液进行蒸发浓缩，然后静置，形成具有含五价钒沉淀的混合液；过滤混合液，并将滤饼烘干和研磨，得到五氧化二钒粉体。该方法使用充电预氧化，然后蒸发、浓缩、过滤得钒产物，滤液中还有钒没有充分回收，回收成本较高，工艺繁琐复杂，矾的回收率较低，仅为65％左右。

CN109721101A公开了一种钒电池失效电解液制备V₂O₅纳米粉体的方法，所述方法包括以下步骤：对钒电池失效正极电解液进行氧化、稀释，然后加入表面活性剂，然后在100-120℃密闭保温反应即可。该方法采用充电氧化增加能源消耗，同时使用表面活性剂，不仅增加生产成本还污染环境；矾的回收率仅为60-80％，回收不彻底，浪费失效电解液中的钒资源。

基于现有技术的研究，如何选择短流程工艺条件且有效的回收失效钒电解液中的钒资源，成为目前亟待解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术存在的问题，本发明提供了一种利用失效钒电解液回收制备五氧化二钒的方法，所述方法利用沉淀反应结合氧化煅烧的方法，回收失效钒电解液中的钒资源，得到高品位的五氧化二钒。所述方法具有矾回收率高、工艺和设备简单、操作简便、成本低和易于规模化等优点。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种利用失效钒电解液回收制备五氧化二钒的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将失效钒电解液与沉淀剂混合，分离；

(2)将步骤(1)中分离所得固相进行氧化煅烧，得到所述的五氧化二钒。

本发明提供的方法，采用沉淀剂再结合控制氧气和/或空气的通入量对其进行氧化煅烧的方法，制备得到高品位的五氧化二钒，所述五氧化二钒的品位为99％以上。所述方法分离得到的液相可与失效矾电解液再次混合，循环利用，工艺流程简短、设备和工艺条件简单、矾的回收充分，易于产业化。