[发明专利]一种同时制备高纯钒和杂多酸催化剂的方法

说明书

技术领域

本发明属于湿法冶金与冶金材料制备领域，具体涉及一种同时制备高纯钒和杂多酸催化剂的方法。

背景技术

钒与稀土、钛等被列为国家一级战略储备资源，用途十分广泛，被称为“工业味精”。近年来钒资源价格受钢铁市场的影响震荡下行，相关企业厂家苦不堪言，为了从该经济危机中走出，众多厂家纷纷将目光转向高端产品市场，拟通过提高产品的附加值来赢得市场竞争力。钒电池、钒铝合金以及钒催化剂市场需求的不断扩大，进一步提高高纯钒的要求，给高纯钒/光谱纯五氧化二钒的发展带来了契机。

目前制备高纯钒一般是从市场上购买到98.5%的普通钒产品，再经过多次沉钒除杂结晶获得纯度大于99.5%的高纯度钒产品，但该法钒损失大，且多次沉淀结晶，制备工序复杂。如CN102764897A公开了一种高纯钒粉的制备方法，其目的是解决钒粉杂质含量特别是O、N含量高的问题，满足粉末冶金技术在原材料纯度方面的要求，其制备步骤包括：先采用碱液、蒸馏水及乙醇或丙酮对钒块进行表面活化，再将其装入密闭容器将上述放有钒块的密闭容器装入氢化吸氢系统，干燥除气，将除气后钒块在200-500摄氏度下进行氢化制得高纯氢化钒颗粒；并将该氢化钒研磨，放入密闭容器脱氢，可制得亚微米级钒粉，其中氧含量控制在600ppm以下，氮含量控制在250ppm以下。

另外，也有专利直接从含钒废料中回收钒，但未制得高纯钒钒产品，CN101538652A公开碱浸、碱浸液吸附、酸浸、离子交换、解吸脱钒、沉钒的组合工艺，可制得普通钒。CN1073414A公开了用化学法从含钒、铬废液中回收钒铬的方法，该工艺只对含铬、钒低的稀溶液具有实际意义，更适合工厂排水处理，而不适合高浓尾液的再生利用。US4344924采用季胺萃取剂在碱性条件下从水中一步萃取钒铬，再用调pH值洗涤法进行分离。该技术工艺比较简单，而且可以得到较高纯度的钒和铬产品，但由于萃取剂容量有限，难以得到高浓度的钒液。

CN101121962A是申请人针对含高浓度钒和铬的水溶液提出的一种钒、铬分离方法，最高可制得99.5%的钒，该专利技术对钒和铬分离效果好，并已进行了工业实施和稳定运行，但该技术适合于含钒、铬溶液处理的新建工艺，不太适合对现有工艺流程的改造。CN201310377023.X公开了一种胺类萃取杂多酸制备高纯钒的方法，可以制得99.9%的高纯五氧化二钒产品，但因萃取剂在水相的溶解容易产生高化学需氧量废水，并且从含微量杂质的高浓度钒溶液中萃取制备高纯五氧化二钒时，钒损失较大。

发明内容

本发明针对目前钒产业经济下滑，钒产品纯度不高，无法满足现阶段钒液流电池、要求较高的催化剂、医药原料、某些发光材料等对钒产品纯度的要求这一现实，提供一种同时制备高纯钒和杂多酸催化剂的方法，能够通过简单的操作制备高纯五氧化二钒产品，对设备要求低，且不易产生含有机物废水，钒损失小，同时可制备杂多酸催化剂用作脱硫脱硝。

普通钒的溶液中通常会掺杂铬、硅、磷、钨、钼、砷等杂质，在此溶液中加入酸，则会形成磷钨、磷钨钒、硅钨、磷钼钨、硅钼钨、钼钒砷、钨砷等杂多酸，制备接枝胺类和中性萃取剂的磁性纳米颗粒，萃取普通钒溶液中的杂多酸除去溶液所含杂质，可去除绝大部分杂质，从而可制得高纯度的五氧化二钒产品。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种同时制备高纯钒和杂多酸催化剂的方法，在磁性多孔复合物表面接枝胺类萃取剂和中性萃取剂制备磁性纳米颗粒，用于萃取含钒溶液中的杂多酸，并将萃余液进行沉钒处理得到高纯五氧化二钒。

本发明使用接枝胺类萃取剂和中性萃取剂的磁性纳米颗粒萃取含钒溶液中的杂多酸，采用磁铁将萃取杂多酸后的磁性纳米颗粒分离，得到负载杂多酸的磁性纳米颗粒和纯化的含钒萃余液，负载杂多酸的磁性纳米颗粒经简单水洗和干燥后即可作为脱硫脱硝催化剂，然后将含钒萃余液浓缩，再在浓缩液中加入铵盐获得偏钒酸铵固体，再通过纯水洗涤、干燥、氧气气氛煅烧得到纯度大于99.9%的高纯五氧化二钒。

对与本发明所述的方法，所述磁性多孔复合物可以使用磁性纳米粒子和二氧化硅溶胶制备的磁性多孔复合物；优选通过使用分散聚合法制备。

优选地，所述磁性纳米粒子为Fe₃O₄磁性纳米粒子，优选所述磁性纳米粒子使用沉淀法合成。

优选地，所述磁性多孔复合物为SiO₂@Fe₃O₄磁性多孔复合物。

优选地，所述二氧化硅溶胶通过水解聚合法制备。