[发明专利]钒化合物的制造方法和制造装置以及氧化还原液流电池用电解液的制造方法和制造装置

说明书

该制造方法包括：向包含硫铵成分、硫酸、钒、和选自镍、铁和镁中的至少一种的其它金属的原料灰中添加碱和水、或者添加碱溶液至pH为13以上，以得到碱浸出液的碱提取工序(步骤12)；对碱浸出液进行固液分离以得到包含钒的浸出滤液的固液分离工序(步骤13)；对浸出滤液进行蒸发浓缩以得到浓缩液的蒸发浓缩工序(步骤14)和对浓度液进行冷却析晶以回收包含钒的化合物的析出物的析晶/固液分离工序(步骤15)。另外的制造方法包括：碱提取工序(步骤32)、固液分离工序(步骤4)和蒸发浓缩工序(步骤36)、向浓缩液中进一步添加碱或碱溶液以得到浓度调整液的碱浓度调整工序(步骤37)、析晶/固液分离工序(步骤38)。

技术领域

本发明涉及钒化合物的制造方法和制造装置。详细而言，本发明涉及用于从燃烧灰等分离钒化合物的制造方法和制造装置。从另外的角度考虑，本发明涉及用于使用钒化合物得到氧化还原液流电池用电解液的制造方法和制造装置。

背景技术

钒作为原料用于作为大型蓄电池的氧化还原液流电池的主要构成物的电解液。包含钒的氧化还原液流电池(钒-氧化还原液流电池)中，作为电解液的构成物，要求不含镍(Ni)、铁(Fe)、镁(Mg)等夹杂金属化合物的、低成本且高纯度的钒。但是，一般流通的钒产品是钢材添加用的钒铁，其具有与铁共存且纯度低，主流是面向钢材且无法大量供给这一缺点。

例如，专利文献1中，提出了以燃烧灰作为原料，回收铁等夹杂金属化合物少的钒化合物的技术方案。该方法具有：使焚烧灰浸渍于碱性溶液中，使钒从焚烧灰中浸出到碱性溶液中而得到浸出液浆料的碱浸出工序；对在碱浸出工序中得到的浸出液浆料进行固液分离，除去不溶物而得到浸出液的固液分离工序；向固液分离后的浸出液中添加酸而使其成为酸性的pH调整工序；对pH调整后的浸出液进行熟化直至析出物析出为止的熟化工序；和从熟化工序后的浸出液中分离析出物的分离工序。

专利文献2中公开了氧化还原液流电池用电解液的制造方法，其具有：一边用水清洗集尘机灰、一边进行pH的调整后，固液分离为清洗残渣与清洗废水的第1工序；向清洗残渣添加碱溶液并加热之后，固液分离为第1滤液与第1过滤残渣的第2工序；使钒酸碱从第1滤液中析出后，固液分离为第2滤液与第2过滤残渣的第3工序；用酸对第2过滤残渣进行中和，同时混合清洗废水，通过固液分离而取出生成的包含五氧化钒的第3过滤残渣的第4工序；对第3过滤残渣进行煅烧还原而生成四氧化二钒的第5工序；和将四氧化二钒溶解于硫酸而制造硫酸氧钒电解液的第6工序。

专利文献2的第1工序中，通过将悬浮液的pH优选调整至6～8，能够防止铁、镍等金属夹杂物溶解于悬浮液。另外记载了在第2工序中，加热温度优选为50～100℃，钒以溶液的形态含于第1过滤液中，与第1过滤残渣固液分离。还记载了在第3工序中，钒酸碱的析出方法没有特别限定，可以使用根据溶解度之差而选择性分离的方法等，钒酸钠(NaVO₃)作为钒酸碱的结晶析出。另外记载了在第3工序中得到的第二过滤液在第2工序中被作为碱溶液再利用，第二过滤液由于碱浓度减少，在补充恢复浓度用的碱溶液而成为规定浓度的碱溶液后，被作为第2工序中碱溶液再利用，添加至清洗残渣。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开2017/208471号(摘要、段落0024等)

专利文献2：日本特开2019-46723号公报(摘要、权利要求1，权利要求3、段落025、段落0028～0032等)

发明内容

发明所要解决的技术问题

燃烧灰是使对原油等重质油进行常压蒸馏后的常压蒸馏残渣油和进行减压蒸馏而得的减压蒸馏残渣油、油焦炭、油砂等燃烧而得的，除了钒(V)以外，还包含镍(Ni)、铁(Fe)、镁(Mg)等2种以上的金属。通常，燃烧灰中的钒含量(浓度)少。为了通过像专利文献1那样使钒浸出到溶液中的方法，以高收率选择性地将钒从燃烧灰中提取到浸出液中，相对于固体成分(燃烧灰)需要投入大量的碱溶液，难以实现实用的廉价的处理成本。