專利名稱：生產(chǎn)高純五氧化二釩的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)純度為大于或等于99. 9%的五氧化二釩的方法。
背景技術(shù)：
高純五氧化二釩是指在普通五氧化二釩GB3283— 87標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，降低釩中硅、磷、鐵等雜質(zhì)含量使之低于國標(biāo)限值。因為國家沒有制定高標(biāo)準(zhǔn)，所以高于國標(biāo)純度的五氧化二釩為高純五氧化二釩。本發(fā)明所定義的高純五氧化二釩釩是指純度為大于或等于99. 9%的五氧化二釩·
隨著科技的不斷進(jìn)步，鑰;招合金、氮化鑰;、碳化鑰;、金屬鑰;、鑰;絲、801凡鐵。I凡電池也將問世。這些產(chǎn)品都需要用高純五氧化二釩來生產(chǎn)?，F(xiàn)有國標(biāo)純度釩難以滿足這些高端產(chǎn)品用釩的要求。如碳化釩要求釩中鋁小于O. 1%，硅小于O. I %，磷小于O. 05%;氮化釩要求釩中硅O. 07%，磷O. 01%，X52級管線鋼要求釩中硅O. 15-0. 35%，磷小于O. 02% ;金屬釩和釩絲還要求氮和碳含量均小于10X10_4%。但在從釩礦中提取無氧化二釩的工藝中，經(jīng)焙燒、離子交化后所得的解析液中的五氧化二釩初品中含有Fe2+、Mg2+、Mn2+、PO43' Si042_等多種雜質(zhì)，需純化方能得到純度較高的五氧化二釩產(chǎn)品。傳統(tǒng)的五氧化二釩提純方法是在中性或弱堿性的條件下，一般用NaOH調(diào)整溶液的pH值，使大量的陽離子生成沉淀，然后加入NH4Cl使釩沉淀下來，生成偏釩酸銨，偏釩酸銨通過離心洗滌后再重結(jié)晶。比如2012年7月7日，中國發(fā)明專利申請公開號CN 102531054 A公開了一種偏釩酸銨的提純方法以及高純度五氧化二釩的制備方法，其具體為將粗制偏釩酸銨溶于70至100°C的去離子水，調(diào)節(jié)溶液的PH值調(diào)節(jié)至8至10，并加入水溶性鎂鹽和/或鈣鹽，以與雜質(zhì)陰離子生成沉淀，過濾后進(jìn)一步將濾液的PH值調(diào)節(jié)至10至12，以使濾液中的雜質(zhì)陽離子產(chǎn)生沉淀，向濾液中加入水溶性銨鹽或濃氨水，并將溶液冷卻至室溫，以使偏釩酸銨析出，將得到的偏釩酸銨過濾并用去離子水洗滌，然后再次將得到的偏釩酸銨溶于70至100°C的去離子水，加入水溶性銨鹽或濃氨水，過濾不溶物，然后將溶液冷卻至室溫，生成偏釩酸銨沉淀，將得到的偏釩酸銨過濾并清洗，脫水后在210至650°C下煅燒得到純度為大于或等于99. 9%的五氧化二釩。該技術(shù)方案主要是反復(fù)使用水溶性鹽或氨水除去雜質(zhì)，但條件是，水溶性鹽必須使用化學(xué)純，反應(yīng)環(huán)境也必須在相當(dāng)潔凈的環(huán)境下進(jìn)行，否則，在不斷除去雜質(zhì)的同時，又不斷引入新的雜質(zhì)。顯然該技術(shù)方案實施成本相當(dāng)高。因此控制好新雜質(zhì)離子引入對進(jìn)一步提純，得到更高純度的五氧化二釩對于減低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化有著重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用偏釩酸銨生產(chǎn)高純五氧化二釩的方法，該生產(chǎn)方法，采用物理提純和化學(xué)純度相結(jié)合，相輔相成，工藝新穎先進(jìn)，所消耗藥劑少，生產(chǎn)成本低，有利于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實施方案為一種生產(chǎn)高純五氧化二釩的方法，其特征在于，包括以下步驟
3①將去離子水注入第一反應(yīng)釜中，加熱溫度為85-95°C;將粗偏釩酸銨倒入去離子水中，粗偏釩酸銨與去離子水的重量比為I : 3. 5-4;攪拌，溶解；
②保持溶液水溫，向所述溶液中投入化學(xué)純的片狀氫氧化鈉調(diào)PH值，密封攪拌，收集逸出的氨氣，壓縮送儲氣包；當(dāng)反應(yīng)液PH值達(dá)8-10時，停止加片狀氫氧化鈉；再加氯化鈣，攪拌，除陰離子雜質(zhì)；
③從第一反應(yīng)釜中導(dǎo)出除陰離子雜質(zhì)后的反應(yīng)液，過濾；在接濾液的容器中直接加化學(xué)純的片狀氫氧化鈉攪拌除陽離子雜質(zhì)，調(diào)PH值至10-12 ;停止攪拌，靜置12小時，待沉淀完全后，將沉淀物過濾掉，得到偏釩酸鈉濾液導(dǎo)入第二反應(yīng)釜中；
④將②步驟所述的儲氣包中氨氣，通過導(dǎo)管導(dǎo)入第二反應(yīng)釜中；維持反應(yīng)壓力2-3MPa，溫度調(diào)整為50-60°C，不斷攪拌；取質(zhì)量百分比28%的濃氨水，裝入一個密封加熱桶中，加熱，所產(chǎn)生的氨氣也壓縮送入②步驟所述的儲氣包中，以補(bǔ)充維持儲氣包內(nèi)對外供氨氣的消耗；
⑤待第二反應(yīng)釜中內(nèi)反應(yīng)液反應(yīng)時間達(dá)到4小時以上時，卸壓；反應(yīng)液導(dǎo)入超聲波霧化器中霧化，霧氣送入一個由頂部密封，中部是圓筒形，底部帶錐形漏斗所組成的不銹鋼大空間容器中，經(jīng)不銹鋼圓筒壁殼體自然散熱，偏釩酸銨遇冷凝結(jié)晶附在圓筒內(nèi)壁上，帶鈉離子的水霧變成液體沿圓筒和錐形漏斗內(nèi)壁向下流出成凝結(jié)液收集；當(dāng)圓筒內(nèi)壁的偏釩酸銨結(jié)晶達(dá)到IOmm時，用刮板，刮取偏釩酸銨結(jié)晶，用去離子水洗滌，得到精制偏釩酸銨；收集洗滌水合并凝結(jié)液返回第一反應(yīng)釜中，用于溶解粗偏釩酸銨；
⑥將精制偏釩酸銨脫水后在電煅爐內(nèi)，500-550°C下煅燒6 8小時，冷卻后得到純度為99. 95%的五氧化二釩。本發(fā)明提供的用偏釩酸銨生產(chǎn)高純五氧化二釩的方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，較好地控制了參與反應(yīng)各環(huán)節(jié)的各種試劑，參與反應(yīng)所使用的堿直接用片堿，以免，配液產(chǎn)生雜質(zhì)污染；參與反應(yīng)所使用的氨，由濃氨水揮發(fā)和本身化學(xué)反應(yīng)逸出氨所取得，客觀上杜絕了濃氨水引進(jìn)新雜質(zhì)的可能。同時不但節(jié)約了試劑，還減輕了對環(huán)境污染，一舉兩得。本發(fā)明還采用超聲波霧化和冷凝結(jié)晶的物理提純和化學(xué)反應(yīng)提純相結(jié)合，相輔相成，以由各種不同純度的粗制偏釩酸銨制備純度大于或等于99. 95%的五氧化二釩。由上所述，本發(fā)明工藝新穎先進(jìn)，所消耗藥劑少，生產(chǎn)成本低，有利于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例詳細(xì)描述本發(fā)明。實施例I
一種生產(chǎn)高純五氧化二釩的方法，步驟是
①將去離子水注入第一反應(yīng)釜中，加熱溫度為85°C;將粗偏釩酸銨倒入去離子水中，粗偏釩酸銨與去離子水的重量比為I :3. 5 ;攪拌，溶解；
②保持溶液水溫，向所述溶液中投入化學(xué)純的片狀氫氧化鈉調(diào)PH值，密封攪拌，收集逸出的氨氣，壓縮送儲氣包；當(dāng)反應(yīng)液PH值達(dá)9時，停止加片狀氫氧化鈉；再加氯化鈣，攪拌，除陰離子雜質(zhì)；
③從第一反應(yīng)釜中導(dǎo)出除陰離子雜質(zhì)后的反應(yīng)液，過濾；在接濾液的容器中直接加化學(xué)純的片狀氫氧化鈉攪拌除陽離子雜質(zhì)，調(diào)PH值至10 ;停止攪拌，靜置12小時，待沉淀完全后，將沉淀物過濾掉，得到偏釩酸鈉濾液導(dǎo)入第二反應(yīng)釜中；
④將②步驟所述的儲氣包中氨氣，通過導(dǎo)管導(dǎo)入第二反應(yīng)釜中；維持反應(yīng)壓力3MPa，溫度調(diào)整為55°C，不斷攪拌；取質(zhì)量百分比28%的濃氨水，裝入一個密封加熱桶中，加熱，所產(chǎn)生的氨氣也壓縮送入②步驟所述的儲氣包中，以補(bǔ)充維持儲氣包內(nèi)對外供氨氣的消耗；
⑤待第二反應(yīng)釜中內(nèi)反應(yīng)液反應(yīng)時間達(dá)到4小時以上時，卸壓；反應(yīng)液導(dǎo)入超聲波霧化器中霧化，霧氣送入一個由頂部密封，中部是圓筒形，底部帶錐形漏斗所組成的不銹鋼大空間容器中，經(jīng)不銹鋼圓筒壁殼體自然散熱，偏釩酸銨遇冷凝結(jié)晶附在圓筒內(nèi)壁上，帶鈉離子的水霧變成液體沿圓筒和錐形漏斗內(nèi)壁向下流出成凝結(jié)液收集；當(dāng)圓筒內(nèi)壁的偏釩酸銨結(jié)晶達(dá)到IOmm時，用刮板，刮取偏釩酸銨結(jié)晶，用去離子水洗滌，得到精制偏釩酸銨；收集洗滌水合并凝結(jié)液返回第一反應(yīng)釜中，用于溶解粗偏釩酸銨；
⑥將精制偏釩酸銨脫水后在電煅爐內(nèi)，500°C下煅燒8小時，冷卻后得到純度為99. 96%的五氧化二釩。實施例2
一種生產(chǎn)高純五氧化二釩的方法，其特征在于，包括以下步驟
①將去離子水注入第一反應(yīng)釜中，加熱溫度為95°C;將粗偏釩酸銨倒入去離子水中，粗偏釩酸銨與去離子水的重量比為I : 3. 8;攪拌，溶解；
②保持溶液水溫，向所述溶液中投入化學(xué)純的片狀氫氧化鈉調(diào)PH值，密封攪拌，收集逸出的氨氣，壓縮送儲氣包；當(dāng)反應(yīng)液PH值達(dá)10時，停止加片狀氫氧化鈉；再加氯化鈣，攪拌，除陰離子雜質(zhì)；
③從第一反應(yīng)釜中導(dǎo)出除陰離子雜質(zhì)后的反應(yīng)液，過濾；在接濾液的容器中直接加化學(xué)純的片狀氫氧化鈉攪拌除陽離子雜質(zhì)，調(diào)PH值至11 ;停止攪拌，靜置12小時，待沉淀完全后，將沉淀物過濾掉，得到偏釩酸鈉濾液導(dǎo)入第二反應(yīng)釜中；
④將②步驟所述的儲氣包中氨氣，通過導(dǎo)管導(dǎo)入第二反應(yīng)釜中；維持反應(yīng)壓力2MPa，溫度調(diào)整為50°C，不斷攪拌；取質(zhì)量百分比28%的濃氨水，裝入一個密封加熱桶中，加熱，所產(chǎn)生的氨氣也壓縮送入②步驟所述的儲氣包中，以補(bǔ)充維持儲氣包內(nèi)對外供氨氣的消耗；
⑤待第二反應(yīng)釜中內(nèi)反應(yīng)液反應(yīng)時間達(dá)到4小時以上時，卸壓；反應(yīng)液導(dǎo)入超聲波霧化器中霧化，霧氣送入一個由頂部密封，中部是圓筒形，底部帶錐形漏斗所組成的不銹鋼大空間容器中，經(jīng)不銹鋼圓筒壁殼體自然散熱，偏釩酸銨遇冷凝結(jié)晶附在圓筒內(nèi)壁上，帶鈉離子的水霧變成液體沿圓筒和錐形漏斗內(nèi)壁向下流出成凝結(jié)液收集；當(dāng)圓筒內(nèi)壁的偏釩酸銨結(jié)晶達(dá)到IOmm時，用刮板，刮取偏釩酸銨結(jié)晶，用去離子水洗滌，得到精制偏釩酸銨；收集洗滌水合并凝結(jié)液返回第一反應(yīng)釜中，用于溶解粗偏釩酸銨；
⑥將精制偏釩酸銨脫水后在電煅爐內(nèi)，550°C下煅燒6小時，冷卻后得到純度為99. 95%的五氧化二釩。實施例3
一種生產(chǎn)高純五氧化二釩的方法，其特征在于，包括以下步驟
①將去離子水注入第一反應(yīng)釜中，加熱溫度為90°C;將粗偏釩酸銨倒入去離子水中，粗偏釩酸銨與去離子水的重量比為I : 4;攪拌，溶解；
②保持溶液水溫，向所述溶液中投入化學(xué)純的片狀氫氧化鈉調(diào)PH值，密封攪拌，收集逸出的氨氣，壓縮送儲氣包；當(dāng)反應(yīng)液PH值達(dá)8時，停止加片狀氫氧化鈉；再加氯化鈣，攪
5拌，除陰離子雜質(zhì)；
③從第一反應(yīng)釜中導(dǎo)出除陰離子雜質(zhì)后的反應(yīng)液，過濾；在接濾液的容器中直接加化學(xué)純的片狀氫氧化鈉攪拌除陽離子雜質(zhì)，調(diào)PH值至12 ;停止攪拌，靜置12小時，待沉淀完全后，將沉淀物過濾掉，得到偏釩酸鈉濾液導(dǎo)入第二反應(yīng)釜中；
④將②步驟所述的儲氣包中氨氣，通過導(dǎo)管導(dǎo)入第二反應(yīng)釜中；維持反應(yīng)壓力
2.5MPa，溫度調(diào)整為60°C，不斷攪拌；取質(zhì)量百分比28%的濃氨水，裝入一個密封加熱桶中，加熱，所產(chǎn)生的氨氣也壓縮送入②步驟所述的儲氣包中，以補(bǔ)充維持儲氣包內(nèi)對外供氨氣的消耗；
⑤待第二反應(yīng)釜中內(nèi)反應(yīng)液反應(yīng)時間達(dá)到4小時以上時，卸壓；反應(yīng)液導(dǎo)入超聲波霧化器中霧化，霧氣送入一個由頂部密封，中部是圓筒形，底部帶錐形漏斗所組成的不銹鋼大空間容器中，經(jīng)不銹鋼圓筒壁殼體自然散熱，偏釩酸銨遇冷凝結(jié)晶附在圓筒內(nèi)壁上，帶鈉離子的水霧變成液體沿圓筒和錐形漏斗內(nèi)壁向下流出成凝結(jié)液收集；當(dāng)圓筒內(nèi)壁的偏釩酸銨結(jié)晶達(dá)到IOmm時，用刮板，刮取偏釩酸銨結(jié)晶，用去離子水洗滌，得到精制偏釩酸銨；收集洗滌水合并凝結(jié)液返回第一反應(yīng)釜中，用于溶解粗偏釩酸銨；
⑥將精制偏釩酸銨脫水后在電煅爐內(nèi)，520°C下煅燒7小時，冷卻后得到純度為99. 97%的五氧化二釩。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)高純五氧化二釩的方法，其特征在于，包括以下步驟 ①將去離子水注入第一反應(yīng)釜中，加熱溫度為85-95°C;將粗偏釩酸銨倒入去離子水中，粗偏釩酸銨與去離子水的重量比為I : 3. 5-4;攪拌，溶解； ②保持溶液水溫，向所述溶液中投入化學(xué)純的片狀氫氧化鈉調(diào)PH值，密封攪拌，收集逸出的氨氣，壓縮送儲氣包；當(dāng)反應(yīng)液PH值達(dá)8-10時，停止加片狀氫氧化鈉；再加氯化鈣，攪拌，除陰離子雜質(zhì)； ③從第一反應(yīng)釜中導(dǎo)出除陰離子雜質(zhì)后的反應(yīng)液，過濾；在接濾液的容器中直接加化學(xué)純的片狀氫氧化鈉攪拌除陽離子雜質(zhì)，調(diào)PH值至10-12 ;停止攪拌，靜置12小時，待沉淀完全后，將沉淀物過濾掉，得到偏釩酸鈉濾液導(dǎo)入第二反應(yīng)釜中； ④將②步驟所述的儲氣包中氨氣，通過導(dǎo)管導(dǎo)入第二反應(yīng)釜中；維持反應(yīng)壓力2-3MPa，溫度調(diào)整為50-60°C，不斷攪拌；取質(zhì)量百分比28%的濃氨水，裝入一個密封加熱桶中，加熱，所產(chǎn)生的氨氣也壓縮送入②步驟所述的儲氣包中，以補(bǔ)充維持儲氣包內(nèi)對外供氨氣的消耗； ⑤待第二反應(yīng)釜中內(nèi)反應(yīng)液反應(yīng)時間達(dá)到4小時以上時，卸壓；反應(yīng)液導(dǎo)入超聲波霧化器中霧化，霧氣送入一個由頂部密封，中部是圓筒形，底部帶錐形漏斗所組成的不銹鋼大空間容器中，經(jīng)不銹鋼圓筒壁殼體自然散熱，偏釩酸銨遇冷凝結(jié)晶附在圓筒內(nèi)壁上，帶鈉離子的水霧變成液體沿圓筒和錐形漏斗內(nèi)壁向下流出成凝結(jié)液收集；當(dāng)圓筒內(nèi)壁的偏釩酸銨結(jié)晶達(dá)到IOmm時，用刮板，刮取偏釩酸銨結(jié)晶，用去離子水洗滌，得到精制偏釩酸銨；收集洗滌水合并凝結(jié)液返回第一反應(yīng)釜中，用于溶解粗偏釩酸銨； ⑥將精制偏釩酸銨脫水后在電煅爐內(nèi)，500-550°C下煅燒6 8小時，冷卻后得到純度為99. 95%的五氧化二釩。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用偏釩酸銨生產(chǎn)高純五氧化二釩的方法。將粗制偏釩酸銨溶于85-95℃的去離子水，氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH值調(diào)節(jié)至8-10，加入加氯化鈣除雜，進(jìn)一步將濾液的pH值調(diào)節(jié)至10-12再除雜，向濾液中加壓通入氨氣，卸壓；超聲波霧化，偏釩酸銨遇冷凝結(jié)晶，刮取結(jié)晶水洗滌后，500-550℃下煅燒得到純度為99.95％的五氧化二釩。本發(fā)明采用物理提純和化學(xué)純度相結(jié)合，相輔相成，工藝新穎先進(jìn)，所消耗藥劑少，生產(chǎn)成本低，有利于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
文檔編號C01G31/02GK102923776SQ201210508140
公開日2013年2月13日 申請日期2012年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月3日
發(fā)明者張春雨 申請人:張春雨