[发明专利]一种四氧化二钒的生产方法

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，是一种四氧化二钒的生产方法。

技术背景

新能源行业的快速发展，促进了大型储能电池的快速发展。钒电池是一种优良的储能电池。钒电池的关键储能材料是钒电解液。以硫酸溶解四氧化二钒，可较容易的制得钒电解液，因此四氧化二钒的大生产应用，是钒电池发展的关键材料。

四氧化二钒可由五氧化二钒和三氧化二钒、C、CO、SO₂、草酸、氢气或者天然气还原制得。通常生产四氧化二钒的原料包括五氧化二钒、偏钒酸铵、多钒酸铵。生产四氧化二钒的一般方法为：使用外加气体，高温还原含钒铵盐或五氧化二钒。该方法存在一些问题，一方面使用外加气源，成本较高，另一方面，含碳气体会导致产品中的碳含量显著升高。因此限制了气体还原法的应用拓展。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种成本低廉，工艺简单，产品纯度高的四氧化二钒生产方法。本发明解决技术问题的方案：四氧化二钒的生产方法，该方法包括如下几个步骤：1)将含钒化合物与含铵化合物混合。2)启动密封式回转窑。3)使用送料装置将物料送入密封式回转窑中。4)通过压力控制系统调整炉内氨气压力，通过控制反应温度控制物料的还原程度。5)通过出料装置出料，保证产品氮含量合格。

根据钒铵比进行配料，将含钒化合物与含铵化合物混合均匀，使得铵与钒的摩尔比值介于1:3～1:1。将混合好的物料加入送料装置的料仓中，启动搅笼防止物料结块、搭桥，启动螺旋输送将物料送入炉内，通过调整炉体转动速度、炉体倾角，调整物料在炉内的停留时间20-60min。通过压力控制系统调整炉内氨气压力。被还原的高温四氧化二钒物料经出料装置，冷却出料。出料装置的另一作用是隔绝炉内外气氛，防止空气进入炉内氧化物料。

本发明是一种内生氨气还原生产四氧化二钒的方法，经验证适用于大规模生产V₂O₄。由于不使用价格高昂的还原剂，产品的生产成本低廉。本方法所得产品纯度很高，氮含量低于100ppm，钒含量介于61%-61.8%之间，且性能稳定，长期存放于空气中不发生氧化。

本发明的工艺、设备简单，不使用别的还原剂，仅用原料自身就可以生成产品，降低了成本；反应时间短，生产效率极高；能耗低，产品性能稳定；工艺稳定，适合于大规模工业化生产。本产品杂质含量极低，特别适合于全钒液流电池电解液的生产。

附图说明

图1是四氧化二钒生产系统的示意图。

图中编号：1、带搅笼的料仓(1)；2、螺旋输送机；3、四段式电加热回转窑；4、密封装置；5出料装置；6压力控制装置；7引风机；8料仓。

具体实施方式

如图1所示，物料存放于带搅拌破碎的料仓1中，可防止搭桥，经由螺旋输送机2，连续的进入四段式电加热回转窑3，回转窑两端使用多层柔性石墨或者硅胶板滑动密封4；物料进入回转窑后，受热分解产生氨气和V₂O₄，多余的氨气由进料端进入收尘箱6右侧空腔，并溢出到左侧空腔，在引风机(7)作用下，氨气被排走，利用补风口补风，防止负压对炉内气氛产生影响；通过调整收尘箱上的阀门，控制炉内正压力为5～50mm水柱；V₂O₄由出料端经双阀5进入料仓8。

结合以下实施例，对发明进行说明：

实施例1：

采用如图1所示的装置进行四氧化二钒的生产。将偏钒酸铵(AMV)与多钒酸铵(APV)以1:2（质量比）混合，并加入进料装置中。开启搅笼，回转窑设定四段温度均为600℃，进料量60Kg/h，物料在炉内停留时间30min，尾气经过收尘装置后，进入压力控制装置，调整炉内外压差为20mm水柱。所得产品检测结果如下：