[发明专利]一种由含钒浸出液生产硫酸氧钒的方法

说明书

本发明提供一种由含钒浸出液生产硫酸氧钒的方法，包括以下步骤：将钒原料溶解后过滤获得含钒浸出液，调整pH至6‑10，向含钒浸出液中加入氧化剂，使钒氧化成五价得到五价钒溶液；向五价钒溶液中加入还原剂、引发剂，调整pH至6‑10，反应温度为30‑100℃，将反应得到的含钒沉淀固液分离获得含钒固体以及滤液；用溶剂将含钒固体溶解后，过滤得到硫酸氧钒溶液，所述溶剂为硫酸；将硫酸氧钒溶液冷却结晶，得到结晶母液和硫酸氧钒晶体。该方法能避免使用铵盐，在有效降低硫酸氧钒成本的同时，还实现了绿色生产。

技术领域

本发明涉及钒化学技术，尤其涉及一种由含钒浸出液生产硫酸氧钒的方法。

背景技术

全钒氧化还原液流电池是一种优良的储能电池，该电池寿命长，寿命期内平均能量成本低，可靠性高，可快速充放电，功率与能量单元分离，在光伏发电，风力发电，削峰填谷等方面具有很大的发展前景。全钒液流电池也有很多缺点，例如安装成本较高，铅酸电池的安装成本为500-600元/kwh，锂电池为1500-2000元/kwh，而钒电池的安装成本高达2500-3000元/kwh。钒电池高昂的价格是影响其应用的关键因素。

全钒液流电池电解液是全钒电池的关键材料，其制造成本占据钒电池总成本的1/3，因此降低全钒液流电池电解液生产成本，将有利于全钒液流电池的应用。为了促进钒电池的应用，需要继续从电池电解液的生产工艺上想办法降低成本。

传统的钒电解液生产方法包括以下步骤：钠化焙烧含钒原料-浸出-中和-铵盐沉淀-焙烧-溶解-电解获得全钒液流电池电解液。钠化焙烧是钒原料处理广泛使用的方法，其原理是通过高温将不溶性钒化合物转化成可溶五价钒的钠盐，如偏钒酸钠或者正钒酸钠。在传统的钒电解液生产工艺中，使用铵盐将可溶性钒盐转化成沉淀，形成多钒酸铵或者偏钒酸铵，在此过程中产生了含钒和氨的沉钒废水，废水脱氨和钒需要大量的碱和蒸汽，导致成本高昂。以偏钒酸铵为例，加碱脱氨过程需要的费用高达5000-10000元/tV₂O₅，折合到电解液高达750-1500元/m³。

另一种生产钒电池电解液的传统方法，是将钒化合物如V₂O₅与硫酸混合，加入还原剂，将钒还原成四价，形成硫酸氧钒溶液，然后再电解获得钒电池电解液，还原剂一般来说还原剂可以是SO₂、糖类、草酸等物质，还原剂的使用一方面增加了生产成本，此外，一般来说还原过程产生了刺激性气体或者酸性气体，对环境造成了影响。

发明内容

本发明的目的在于，针对目前硫酸氧钒的制备方法生产成本高、污染环境的问题，提出一种由含钒浸出液生产硫酸氧钒的方法，该方法能避免使用铵盐，在有效降低硫酸氧钒成本的同时，还实现了绿色生产。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种由含钒浸出液生产硫酸氧钒的方法，包括以下步骤：

步骤1、将钒原料溶解后过滤获得含钒浸出液，调整pH至6-10，向含钒浸出液中加入氧化剂，使钒氧化成五价得到五价钒溶液；本发明所述钒原料选取广泛，对钒原料中钒价态没有限制，即所述钒原料中可以包括三价钒、四价钒和五价钒中的一种或多种，该步骤用于溶解钒原料的溶剂可根据钒原料的理化性能选择酸浸或碱浸；

步骤2、向五价钒溶液中加入还原剂、引发剂，调整pH至6-10，反应温度为30-100℃，将反应得到的含钒沉淀固液分离获得含钒固体以及滤液；

步骤3、用溶剂将含钒固体溶解后，过滤得到硫酸氧钒溶液，所述溶剂为硫酸；

步骤4、将硫酸氧钒溶液冷却结晶，得到结晶母液和硫酸氧钒晶体。

进一步地，步骤1所述五价钒溶液中V₂O₅浓度为30～110g/L，优选为40～80g/L。