本發(fā)明涉及化工和冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，涉及一種制備硫酸氧釩的方法。
背景技術(shù)：
硫酸氧釩又稱硫酸釩酰，是釩制品中的一種，其化學(xué)式為VOSO4，硫酸氧釩具有廣泛的用途，主要用作媒染劑、著色劑和催化劑。近年來隨著釩電池的飛速發(fā)展，硫酸氧釩可作為釩電池用電解液，可將我國的礦資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為能源優(yōu)勢，具有重要的社會經(jīng)濟意義。此外硫酸氧釩具有類胰島素的作用，可以糾正胰島素抵抗綜合癥，硫酸氧釩能治療糖尿病、白內(nèi)障，有效的降低血糖，改善心功能，并且對高脂血糖、高脂血癥具有很好的治療作用。
目前，制備硫酸氧釩的主要方法為化學(xué)還原法及電解法，化學(xué)還原法主要是采用五氧化二釩作為原料；電解法將粗五氧化二釩直接溶解在濃硫酸中活化后形成的五價釩離子和硫酸溶液作為負極電解質(zhì)，以硫酸溶液作為正極電解質(zhì)，控制負極電解質(zhì)的pH值并進行電解，以得到硫酸氧釩溶液。
然而，目前制備硫酸氧釩的原料以五氧化二釩為主，五氧化二釩的生產(chǎn)成本決定了硫酸氧釩的制備成本居高不下，嚴重的制約了硫酸氧釩的應(yīng)用推廣，尤其是在釩電池領(lǐng)域的應(yīng)用。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的之一在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的一個或多個問題。例如，本發(fā)明的目的之一在于提供一種制備硫酸氧釩的方法，該方法直接以含釩浸出液為原料，無需經(jīng)過五氧化二釩生產(chǎn)的中間環(huán)節(jié)，工藝流程簡單，生成成本低。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種制備硫酸氧釩的方法。所述方法包括以下步驟：向含五價釩離子的溶液中緩慢加入濃硫酸至溶液pH值不大于1，攪拌均勻，得到固液混合溶液；向固液混合溶液中加入還原劑進行還原反應(yīng)，以將五價釩離子還原為四價釩離子；用堿液調(diào)節(jié)還原反應(yīng)后的溶液pH值至7～9，直至釩離子全部沉淀析出；對析出的沉淀進行過濾和干燥，得到濾餅；用硫酸溶解濾餅，得到硫酸氧釩溶液。
根據(jù)本發(fā)明的制備硫酸氧釩的方法的一個實施例，含五價釩溶液所述含五價釩離子的溶液可以為含釩堿性浸出液。
根據(jù)本發(fā)明的制備硫酸氧釩的方法的一個實施例，向含五價釩離子的溶液中緩慢加入濃硫酸至溶液pH值穩(wěn)定在0.8～1.0。
根據(jù)本發(fā)明的制備硫酸氧釩的方法的一個實施例，還原劑可以包括SO2、H2S和H2SO3中的一種或多種。
根據(jù)本發(fā)明的制備硫酸氧釩的方法的一個實施例，還原反應(yīng)溫度可以為65～85℃，反應(yīng)時間為8～12h。
根據(jù)本發(fā)明的制備硫酸氧釩的方法的一個實施例，所述堿液包括性物質(zhì)可以包括NaOH溶液。
根據(jù)本發(fā)明的制備硫酸氧釩的方法的一個實施例，過濾步驟得到的濾液為硫酸鈉溶液，所述方法還包括通過蒸發(fā)結(jié)晶回收硫酸鈉。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的制備硫酸氧釩的方法以含釩浸出液為原料，通過水解、還原、沉淀等一系列步驟制備硫酸氧釩，很大程度上降低了硫酸氧釩的生產(chǎn)成本，簡化了工藝流程。
具體實施方式
在下文中，將結(jié)合示例性實施例詳細地描述根據(jù)本發(fā)明的制備硫酸氧釩的方法。
本發(fā)明采用制備五氧化二釩的前端原料，即除雜過后的含釩浸出液(合格液)來制備硫酸氧釩，首先將含釩的堿性溶液pH調(diào)至不大于1，攪拌并不斷向溶液中加入還原劑進行還原，還原完全后將還原所得的溶液pH調(diào)至7～9，過濾干燥向濾餅中加入定量的硫酸，即得到硫酸氧釩溶液。
在本發(fā)明的一個示例性實施例中，本發(fā)明的制備硫酸氧釩的方法包括以下步驟：向含五價釩離子的溶液中緩慢加入濃硫酸至溶液pH值不大于1，攪拌均勻，得到固液混合溶液；向固液混合溶液中加入還原劑進行還原反應(yīng)，以將五價釩離子還原為四價釩離子；用堿液調(diào)節(jié)還原反應(yīng)后的溶液pH值至7～9，直至釩離子全部沉淀析出；對析出的沉淀進行過濾和干燥，得到濾餅；用硫酸溶解濾餅，得到硫酸氧釩溶液。
在本實施例中，含五價釩溶液包括含釩堿性浸出液。向含釩堿性浸出液中緩慢加入濃硫酸至溶液pH＜1，攪拌均勻，得混合溶液，混合溶液中有固體存在。
在本實施例中，向混合溶液中加入還原劑進行還原反應(yīng)，反應(yīng)發(fā)生的溫度為65～85℃，反應(yīng)時間為8～12h；其中，還原劑包括SO2、H2S和H2SO3中的一種或多種。還原反應(yīng)后所得溶液為藍色溶液，向其中加入堿性物質(zhì)或堿液，調(diào)節(jié)pH值至7～9，直至釩離子全部沉淀析出，此時溶液pH為7～9；其中，堿性物質(zhì)包括NaOH，堿性溶液包括NaOH溶液。將所得沉淀過濾烘干后，得到濾餅；向濾餅中加入過量的硫酸溶液，直至全部溶解，得到硫酸氧釩溶液。
在本實施例中，產(chǎn)生的廢水以硫酸鈉溶液為主，可通過后續(xù)步驟蒸發(fā)結(jié)晶回收硫酸鈉作為副產(chǎn)品。
本發(fā)明實施例中的含釩浸出液可以通過本領(lǐng)域公知的方法獲得；本發(fā)明所列舉的還原劑包括SO2、H2S和H2SO3中的一種或多種，然而這些僅是示例，可以使用本領(lǐng)域中已知的其他合適的還原劑。
為了更好地理解本發(fā)明的上述示例性實施例，下面結(jié)合具體示例對其進行進一步說明。
示例1
取400ml釩濃度為40g/L的含釩堿性浸出液，向其中緩慢滴加濃硫酸，至溶液pH穩(wěn)定在0.8～1，充分攪拌均勻；將溶液加熱至65℃，持續(xù)向其中通入SO2氣體，還原8h；向還原反應(yīng)結(jié)束后的溶液中加入NaOH，使溶液pH穩(wěn)定在7～7.5，過濾干燥后加入30％硫酸溶液，直至完全溶解，得到含釩硫酸氧釩溶液。定容至1L，釩濃度為11.5g/L，釩收率為71.87％。
示例2
取400ml釩濃度為50g/L的含釩堿性浸出液，向其中緩慢滴入濃硫酸，至溶液pH穩(wěn)定在0.8～1，充分攪拌均勻；將溶液加熱至75℃，持續(xù)向其中通入SO2氣體，還原10h；向還原后的溶液中加入NaOH溶液，使溶液pH穩(wěn)定在7.5～8，過濾干燥后加入30％硫酸溶液，直至完全溶解，得到硫酸氧釩溶液。定容至1L，釩濃度為14.46g/L，釩收率為72.31％。
示例3
取400ml釩濃度為60g/L的含釩堿性浸出液，向其中緩慢滴入濃硫酸，至溶液pH穩(wěn)定在0.8～1，充分攪拌均勻；將溶液加熱至85℃，持續(xù)向其中通入SO2氣體，還原12h；向還原后的溶液中加入NaOH，使溶液pH穩(wěn)定在8～9，過濾干燥后向沉淀中加入30％硫酸溶液直至完全溶解，得到硫酸氧釩溶液。定容至1L，釩濃度為16.93g/L，釩收率為70.55％。
綜上所述，本發(fā)明的制備硫酸氧釩的方法的優(yōu)點包括：
(1)本發(fā)明直接以含釩浸出液為原料，無需經(jīng)過五氧化二釩生產(chǎn)的中間環(huán)節(jié)，所涉及的原料種類較少，以硫酸和氫氧化鈉為主，因此工藝流程簡單，生產(chǎn)成本低。
(2)采用二氧化硫等還原劑不會引入新的雜質(zhì)，清潔無污染。
(3)產(chǎn)生的廢水以硫酸鈉溶液為主，可通過后續(xù)步驟蒸發(fā)結(jié)晶回收硫酸鈉作為副產(chǎn)品。
盡管上面已經(jīng)通過結(jié)合示例性實施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚，在不脫離權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可對本發(fā)明的示例性實施例進行各種修改和改變。