[发明专利]一种制备硫酸氧钒的方法

说明书

本发明涉及一种制备硫酸氧钒的方法，所述方法为：将偏钒酸铵溶解后加入除杂剂，调节溶液的pH为6‑8.5进行溶钒，溶钒结束后固液分离，得到净化溶钒液；将净化溶钒液加热，然后调节pH依次为6‑5.8，5.7‑5.4，4.8‑4.0，2.4‑1.9四个阶段进行梯度沉钒，固液分离后得到沉钒母液和固相多钒酸铵；将多钒酸铵进行煅烧脱氨，得到五氧化二钒；将得到的五氧化二钒与硫酸混合后加入还原剂，得到硫酸氧钒溶液。本发明实现了杂质元素的高度去除以及对五氧化二钒粒度的精确控制，最终得到了高纯硫酸氧钒溶液，且五氧化二钒的转化率≥95％，实现了资源的高效利用，具有良好的经济效益和应用前景。

技术领域

本发明涉及能源化学技术领域，具体涉及一种制备硫酸氧钒的方法。

背景技术

全钒氧化还原液流电池(VRB)是一种优秀的储能装置。该电池容量取决于电解液的量和钒离子浓度，电解液可以与电池分开放置，电池寿命长，可靠性高，可快速充放电，在光伏发电、风力发电、削峰填谷等方面有很大发展前景。VRB电池没有固态反应，不发生电极物质结构形态的改变，且价格便宜，安全环保，操作和维护费用低。

作为钒电池电极活性物质，电解液的浓度和体积决定了电池容量的大小，电解液的稳定性及温度适应性决定了电池的寿命和使用范围。因此，制备高稳定性、高浓度、高纯度、温度适应范围广和低成本的钒电池电解液是目前研究钒电池的重要课题之一。最初，Skyllas-Kazacos课题组将硫酸氧钒(VOSO₄)直接溶解于H₂SO₄中制得了1.5-2mol/L的V(Ⅳ)电解液。由于VOSO₄价格昂贵，因此该方法一般用于实验室研究，不适合大规模推广。

研究者把目光转向了其他更加价廉的含钒化合物原料，比如石煤、V₂O₅、V₂O₃。改用V₂O₅为原料直接溶解在硫酸中制备电解液，虽然降低了成本，但它们在硫酸中的溶解性很差，无法获得高浓度的钒电解液。比如，室温条件下，V₂O₅溶解在2mol/L的稀硫酸中，最高浓度只能达到0.1mol/L。Kaneko将NH₄VO₃直接溶解于稀硫酸中，然后通过反复多次交替添加NH₄VO₃和浓硫酸制备了浓度为3.4mol/L的钒电解液。但这种方法耗时较长，操作复杂，杂质引入量大，不适合工业生产。电解钒氧化物也被用于制备硫酸氧钒电解液。方法是采用H₂SO₄为阳极室电解液，V₂O₅和H₂SO₄为阴极室电解液，用石墨电极恒流电解。该方法的钒利用率低，而且电解液纯度同样依赖于原料V₂O₅的纯度。

我国拥有丰富的炼钢钒渣及含钒石煤资源，提钒过程中浸出、反萃取、树脂解析所得硫酸氧钒溶液的钒浓度＜0.8mol/L，含三价铁与硫酸氧钒质量比在0.008-0.05范围内。但该硫酸氧钒中金属总杂质含量大于200ppm，该硫酸氧钒溶液达不到钒电池电解液技术要求。

全钒液流电池的硫酸氧钒溶液的制备方法主要是把V₂O₅粉末直接加入H₂SO₄溶液，加热溶解，再加入还原剂将钒的价态还原为四价。例如CN103420415A、CN105776332A、CN103420415A等均采用了这种方法实现了硫酸氧钒的制备。然而上述方法制备的硫酸氧钒溶液浓度低，而且市售V₂O₅粉末在酸溶解前，要经进一步除杂提纯，其能耗和成本高。