CN101920994A

CN101920994A - 一种硫酸氧钒的制备方法

Info

Publication number: CN101920994A
Application number: CN 201010270363
Authority: CN
Inventors: 王永钢; 邓孝伯; 周芳; 刘学文; 付自碧
Original assignee: Pangang Group Steel Vanadium and Titanium Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Steel Vanadium and Titanium Co Ltd; Pangang Group Research Institute Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2010-09-02
Filing date: 2010-09-02
Publication date: 2010-12-22

Abstract

本发明公开了一种制备硫酸氧钒的方法，该方法包括以下步骤：将偏钒酸铵在密闭的反应器内以540℃～600℃的温度煅烧；向煅烧得到的产物中加入硫酸并通入SO₂气体，进行加热熬煮；使加热熬煮后得到的溶液结晶，从而得到硫酸氧钒。根据本发明的制备硫酸氧钒的方法不产生污染物氨气，且有效地利用了工业中产生的SO₂气体，因此具有很好的环境效益。

Description

一种硫酸氧钒的制备方法

技术领域

本发明涉及一种硫酸氧钒的制备方法，具体地讲，涉及一种利用偏钒酸铵制备硫酸氧钒的方法。

背景技术

硫酸氧钒又称硫酸钒酰，其化学式为VOSO₄。硫酸氧钒是一种具有广泛用途的化工原料，主要用作染织的媒染剂、玻璃和陶瓷的着色剂以及钒电池中的电解液。另外，硫酸氧钒可以促进蛋白质的合成并帮助输送营养，因此，硫酸氧钒在医药行业中也有广泛的应用。

传统的硫酸氧钒的制备工艺是以五氧化二钒(V₂O₅)或三氧化二钒(V₂O₃)为原料，将五氧化二钒中的五价钒还原成四价钒，或将三氧化二钒中的三价钒氧化成四价钒，然后加入硫酸、结晶从而得到硫酸氧钒。公开号为CN1491898A的中国专利申请公开了一种在硫酸中加入V₂O₃和V₂O₅，然后通过过滤、蒸发结晶来制备硫酸氧钒的方法。

上述方法都是以钒的氧化物作为原料来生产硫酸氧钒，钒的氧化物一般通过煅烧偏钒酸铵来制备，该过程产生氨气，因此造成环境污染。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供一种以偏钒酸铵为原料直接制备硫酸氧钒的方法。

根据本发明的制备硫酸氧钒的方法包括以下步骤：将偏钒酸铵在密闭的反应器内以540℃～600℃的温度煅烧；向煅烧得到的产物中加入硫酸并通入SO₂气体，进行加热熬煮；使加热熬煮后得到的溶液结晶，从而得到硫酸氧钒。

其中，加入的硫酸的质量百分比浓度可以为63.5％～82.9％。加入的硫酸可以通过将水和98％浓硫酸混合得到。加入的水和98％浓硫酸的体积比可以为1∶1～1∶3。水和98％浓硫酸总加入质量与偏钒酸铵质量比可以为0.8∶1～2∶1。煅烧的时间可以为0.5小时至2.5小时。加热熬煮的温度可以大于80℃。加热熬煮的时间可以为30分钟至100分钟。

根据本发明的制备硫酸氧钒的方法以偏钒酸铵为原料，在硫酸氧钒的制备过程中不产生环境污染物氨气，并且有效地利用了工业中产生的SO₂气体，因此，该方法与现有技术相比更环保。

具体实施方式

在下文中，将参照本发明的具体实施例详细地描述本发明。

根据本发明的硫酸氧钒的制备方法是以偏钒酸铵为原料，采用以下步骤来完成：首先，将偏钒酸铵在密闭的反应器内以540℃～600℃的温度煅烧；向煅烧得到的产物中加入硫酸并通入SO₂气体，进行加热熬煮；使加热熬煮后得到的溶液进行结晶，从而得到硫酸氧钒。

在540℃～600℃的温度下对偏钒酸铵进行煅烧，可以使偏钒酸铵充分地分解为V₂O₅和氨气，并且得到的氨气进一步分解为氮气和氢气，氢气将V₂O₅还原成为V₂O₄。偏钒酸铵在密闭煅烧之后得到的产物主要为V₂O₄以及少量未被还原的V₂O₅，向该产物中加入硫酸可以使V₂O₄与硫酸反应生成硫酸氧钒，通入SO₂气体可以使产物中未被还原的V₂O₅还原成为V₂O₄，从而与硫酸作用生成硫酸氧钒，降低硫酸氧钒中的杂质含量。其中，在密闭的容器中煅烧偏钒酸铵还可以防止还原得到的V₂O₄重新被氧化为V₂O₅。

在上述步骤中，煅烧时间可为0.5小时至2.5小时。在该时间范围内，偏钒酸铵可以完全反应。如果煅烧时间小于0.5小时，则偏钒酸铵不能完全反应，而如果煅烧时间超过2.5小时，则又会使能源产生不必要的浪费。加热熬煮温度可大于80℃，加热熬煮时间可为30分钟至100分钟。在大于80℃的温度加热熬煮，硫酸氧钒的合成效率高。另外，加热熬煮30分钟至100分钟可以完成硫酸氧钒的合成，而如果加热熬煮的时间超过100分钟，则可能会使部分低价钒重新氧化成高价的钒。

在上述步骤中，加入的硫酸量可以根据偏钒酸铵中的钒与硫酸最终形成硫酸氧钒的化学计量来确定，但在实际操作中，实际加入量应高于理论加入量，以使反应充分地进行。加入的硫酸的质量百分比浓度可以为63.5％～82.9％。该硫酸可以通过将水和98％浓硫酸混合得到。其中，水和98％浓硫酸体积比为1∶1～1∶3，这是因为硫酸浓度过高和过低都不利于加热熬煮。当硫酸浓度过高时，加热熬煮的溶液太粘稠而不利于加热熬煮。当硫酸浓度过低时，硫酸氧钒结晶时间会延长。水和98％浓硫酸总加入质量与偏钒酸铵质量比为0.8∶1～2∶1，以提供足够的硫酸与偏钒酸铵中的钒反应生成硫酸氧钒。

另外，通入的SO₂气体的量能够使煅烧得到的产物中的未被还原的V₂O₅还原成为V₂O₄即可。另外，通入的SO₂气体除了使未被还原的V₂O₅还原成为V₂O₄之外，还可以在加热熬煮的过程中防止四价的钒被氧化。

实施例1

将500g偏钒酸铵加入密闭的加热炉内，在540℃～550℃的温度下煅烧2.5小时，取出产物；向取出的产物中加入体积比为1∶1的水和98％浓硫酸500ml，以100L/min的流量通入净化回收的工业SO₂气体(纯度为99％)，并在大于95℃的温度下加热煮沸60min；将经过上述步骤得到的天蓝色溶液蒸发结晶，从而得到硫酸氧钒(VOSO₄)粉末。在制备的硫酸氧钒粉末中，硫酸氧钒的含量大于98.5％，五价钒的含量小于0.5％，在氢氧化铵溶液中不沉淀物质的含量小于1.5％。

实施例2

将1000g偏钒酸铵加入密闭的加热炉内，在550℃～560℃的温度下煅烧1小时，取出产物；向取出的产物中加入体积比为1∶2的水和98％浓硫酸750ml，以1000L/min的流量通入净化回收的工业SO₂稀释气体，并在大于94℃的温度下加热煮沸90min，所述工业SO₂稀释气体按体积百分比计算包括20％～25％的SO₂、60％～65％的N₂、7％～15％的O₂以及1％～5％的CO₂；将经过上述步骤得到的天蓝色溶液蒸发结晶，从而得到硫酸氧钒(VOSO₄)粉末。在制备的硫酸氧钒粉末中，硫酸氧钒的含量大于98.3％，五价钒的含量小于0.5％，在氢氧化铵溶液中不沉淀物质的含量小于1.2％。

实施例3

将1000g偏钒酸铵加入密闭的加热炉内，在580℃～600℃的温度下煅烧0.5小时，取出产物；向取出的产物中加入体积比为1∶3的水和98％浓硫酸500ml，以100L/min的流量通入净化回收的工业SO₂气体(纯度为99％)，并在大于95℃的温度下加热煮沸40min；将经过上述步骤得到的天蓝色溶液蒸发结晶，从而得到硫酸氧钒(VOSO₄)粉末。在制备的硫酸氧钒粉末中，硫酸氧钒的质量百分含量大于98.5％，五价钒的质量百分含量小于0.5％。

在上述的实施例中，所使用的SO₂气体并不局限于纯度为99％的SO₂气体或净化回收的工业SO₂稀释气体，只要所使用气体中含有的SO₂气体的量能够使溶液中五价钒充分地还原为四价钒即可。

从上面各实施例的描述可以看出，根据本发明实施例的制得硫酸氧钒的纯度高，硫酸氧钒的质量百分含量均在98％以上。在硫酸氧钒的制备过程中不产生氨气，且有效地利用了工业中产生的SO₂气体，因此根据本发明的硫酸氧钒的制备方法更环保。

Claims

1.一种硫酸氧钒的制备方法，包括以下步骤：

将偏钒酸铵在密闭的反应器内以540℃～600℃的温度煅烧；

向煅烧得到的产物中加入硫酸并通入SO₂气体，进行加热熬煮；

使加热熬煮后得到的溶液结晶，从而得到硫酸氧钒。

2.如权利要求1所述的硫酸氧钒的制备方法，其特征在于，加入的硫酸的质量百分比浓度为63.5％～82.9％。

3.如权利要求2所述的硫酸氧钒的制备方法，其特征在于，加入的硫酸通过水和98％浓硫酸混合而得到。

4.如权利要求3所述的硫酸氧钒的制备方法，其特征在于，水和98％浓硫酸的体积比为1∶1～1∶3。

5.如权利要求4所述的硫酸氧钒的制备方法，其特征在于，水和98％浓硫酸总加入质量与偏钒酸铵质量比为0.8∶1～2∶1。

6.如权利要求1所述的硫酸氧钒的制备方法，其特征在于，煅烧的时间为0.5小时至2.5小时。

7.如权利要求1所述的硫酸氧钒的制备方法，其特征在于，加热熬煮的温度大于80℃。

8.如权利要求7所述的硫酸氧钒的制备方法，其特征在于，加热熬煮的时间为30分钟至100分钟。