CN105271406A - 一种偏钒酸钠的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于湿法冶金领域，具体涉及一种偏钒酸钠的制备方法。本发明偏钒酸钠的制备方法，包括以下步骤：a、将偏钒酸铵与碳酸钠、碳酸氢钠或氢氧化钠加入到水中溶解，微波加热同时抽真空进行脱氨反应；b、将a步骤脱氨后的溶液搅拌蒸发结晶，当其中结晶的晶体占溶液体积的2/3～4/5时，过滤，并用1～10℃的冷水淋洗，得到二水合偏钒酸钠晶体；c、将b步骤得到的二水合偏钒酸钠晶体，在150～200℃下干燥脱水30～60min，即得。本发明具有工艺简单、反应时间短、操作方便；效率高耗时少，工艺中原料利用率高，节约成本，促进环保等特点。

Description

一种偏钒酸钠的制备方法
技术领域
本发明属于湿法冶金领域，具体涉及一种偏钒酸钠的制备方法。
背景技术
偏钒酸钠广泛用于催化剂、催干剂、媒染剂，医疗照相、植物接种及防蚀剂等，也用于制造钒酸铵和偏钒酸钾。
目前制备偏钒酸钠主要有两种方法，一种是将多钒酸钠溶液作为阳极电解液进行离子膜电解，离子膜电解的条件使在阳极得到pH值为7.0～8.0，且以钠元素和钒元素计，钠和钒的摩尔比为0.95～1.05的偏钒酸钠溶液，浓缩结晶得到偏钒酸钠；另一种方法是往含钒浸出液中加入适量的氯化钙得到钒酸钙沉淀，将钒酸钙加入到一定浓度的碳酸氢钠溶液中得到碳酸钙和偏钒酸钠，过滤后将滤液浓缩结晶得到偏钒酸钠固体。
第一种方法电解得到偏钒酸钠工艺离子膜成本高、耗时长、效率低，且得到的偏钒酸钠溶液浓度低浓缩结晶慢。第二种方法工艺流程相对较长，成本较高。
公开号为“CN103422111A”，发明名称为“一种偏钒酸钠的制备方法”，公开了一种以钒酸钠溶液作为阳极电解液进行离子膜电解，离子膜电解的条件使在阳极得到pH值为7.0～8.0，且以钠元素和钒元素计，钠和钒的摩尔比为0.95～1.05的偏钒酸钠溶液。该专利采用电解得到偏钒酸钠工艺离子膜成本高、耗时长、效率低，且得到的偏钒酸钠溶液浓度低浓缩结晶慢。
公开号为“CN102531055A”，发明名称为“偏钒酸钠/偏钒酸钾的制备方法”，公开了一种将钠化提钒浸出液加热至80～90℃，按照Ca:V＝1.5:1～2:1的质量比向钠化提钒浸出液中加入氯化钙饱和溶液，保持80～90℃温度条件下的同时充分搅拌均匀，反应30～40min后过滤得到钒酸钙固体，将得到的钒酸钙固体进行洗涤和过滤，将洗涤后的钒酸钙固体置于容器中，然后加入一定量的碳酸氢钠或碳酸氢钾溶液，在60～70℃条件下充分搅拌，反应30～40min后过滤，蒸发、结晶得到的偏钒酸钠或者偏钒酸钾溶液，最后将晶体分离并干燥后得到偏钒酸钠或偏钒酸钾。该专利可以制备偏钒酸钠或者偏钒酸钾，但是，该方法制备的偏钒酸钠或偏钒酸钾中杂质较高，此外，在制备钒酸钙的同时，磷和硅也进入到钒酸钙中，另外，在采用碳酸氢钠进行反溶钒酸钙时，也会有大量的钙进入到钒酸钠溶液中，造成偏钒酸钠中钙含量超标，而钙是影响偏钒酸钠作为催化剂活性的一种重要元素，它会导致偏钒酸钠在作催化剂时板结。
发明内容
针对以上不足，本发明提供一种操作简单，降低能源消耗，促进环境保护的偏钒酸钠的制备方法。
本发明偏钒酸钠的制备方法，包括以下步骤：
a、按照摩尔比VO3 -:Na+＝1:1.01～1.05，将偏钒酸铵与碳酸钠、碳酸氢钠或氢氧化钠加入到水中，得到钠离子浓度为1.75～2.53mol/L的溶液，微波加热至25～70℃，同时抽真空脱氨反应15～30min；
b、将a步骤脱氨后的溶液搅拌蒸发结晶，当其中结晶的晶体占溶液体积的2/3～4/5时，过滤，并用1～10℃的冷水淋洗2～3次，得到二水合偏钒酸钠晶体；
c、将b步骤得到的二水合偏钒酸钠晶体，在150～200℃下干燥脱水30～60min，即得。
上述所述偏钒酸钠的制备方法，其中b步骤中蒸发结晶为在80℃以上。
上述所述偏钒酸钠的制备方法，其中b步骤中过滤可以选择简便快捷的抽滤。
本发明直接采用偏钒酸铵为原料，这与现有技术中不同。直接使用高纯的偏钒酸铵和碳酸氢钠或者碳酸钠或者氢氧化钠为原料，可以减少最终偏钒酸钠中的杂质，提高偏钒酸钠的纯度，而且本发明工艺简单，成本低，制备的偏钒酸钠具有很高的价值，原料可以回收再利用，对环境污染小。
微波加热具有加热速度快、热量损失小、脱气快速彻底、操作方便等特点，既可以缩短工艺时间、提高生产率、降低成本，又可以提高产品质量。
本发明采用微波加热使偏钒酸铵与碳酸氢钠或者碳酸钠进行脱氨反应，不仅可以使反应较快进行，与一般工艺脱氨反应5个小时以上相比，本发明仅仅需要15min以上，大大缩短了生成工艺，间接的节约了生产成本；另外，利用微波能量高，反应无污染的特点，可以使脱氨反应进行较彻底，生成的偏钒酸钠纯度较高，间接的提高了成品偏钒酸铵的收率和纯度。
本发明是用微波加快偏钒酸铵与碳酸氢钠或者碳酸钠或者氢氧化钠的反应并快速脱去氨气，再将反应后溶液蒸发结晶析出二水合偏钒酸钠晶体，加热脱结晶水得到偏钒酸钠固体。其中生成的氨气可以回收再利用，减少了资源的浪费。
本发明制备的偏钒酸钠，按照市场上目前99％纯度的偏钒酸钠价格在8万/吨，钒含量41.8％，其钒含量比同纯度的五氧化二钒中钒含量少约14％，且偏钒酸钠价格比五氧化二钒稍高，工艺成本相对比五氧化二钒成本低。按同销量的五氧化二钒和偏钒酸钠计算，利润增长在14％以上。且制备偏钒酸钠过程中基本不产生废弃物，环境污染非常小。
本发明一种偏钒酸钠的制备方法，具有工艺简单、反应时间短、操作方便；效率高能耗少，工艺中原料利用率高，节约成本，促进环保的特点。本发明制备的偏钒酸钠收率在75％以上。且滤液和淋洗滤液可用铵盐沉偏钒酸铵回收利用，污染少，钒的总回收率在98％以上。
具体实施方式
本发明偏钒酸钠的制备方法，包括以下步骤：
a、按照摩尔比VO3 -:Na+＝1:1.01～1.05，将偏钒酸铵与碳酸钠、碳酸氢钠或氢氧化钠加入到水中，得到钠离子浓度为1.75～2.53mol/L的溶液，微波加热至25～70℃，同时抽真空脱氨反应15～30min；
b、将a步骤脱氨后的溶液搅拌蒸发结晶，当其中结晶的晶体占溶液体积的2/3～4/5时，过滤，并用1～10℃的冷水淋洗2～3次，得到二水合偏钒酸钠晶体；
c、将b步骤得到的二水合偏钒酸钠晶体，在150～200℃下干燥脱水30～60min，即得。
上述所述偏钒酸钠的制备方法，其中b步骤中蒸发结晶为在80℃以上。
上述所述偏钒酸钠的制备方法，其中b步骤中过滤可以选择简便快捷的抽滤。
本发明直接采用偏钒酸铵为原料，这与现有技术中不同。直接使用高纯的偏钒酸铵和碳酸氢钠或者碳酸钠或者氢氧化钠为原料，可以减少最终偏钒酸钠中的杂质，提高偏钒酸钠的纯度，而且本发明工艺简单，成本低，制备的偏钒酸钠具有很高的价值，原料可以回收再利用，对环境污染小。
微波加热具有加热速度快、热量损失小、脱气快速彻底、操作方便等特点，既可以缩短工艺时间、提高生产率、降低成本，又可以提高产品质量。
本发明采用微波加热使偏钒酸铵与碳酸氢钠或者碳酸钠进行脱氨反应，不仅可以使反应较快进行，与一般工艺脱氨反应5个小时以上相比，本发明仅仅需要15min以上，大大缩短了生成工艺，间接的节约了生产成本；另外，利用微波能量高，反应无污染的特点，可以使脱氨反应进行较彻底，生成的偏钒酸钠纯度较高，间接的提高了成品偏钒酸铵的收率和纯度。
本发明是用微波加快偏钒酸铵与碳酸氢钠或者碳酸钠或者氢氧化钠的反应并快速脱去氨气，再将反应后溶液蒸发结晶析出二水合偏钒酸钠晶体，加热脱结晶水得到偏钒酸钠固体。其中生成的氨气可以回收再利用，减少了资源的浪费。
本发明制备的偏钒酸钠，按照市场上目前99％纯度的偏钒酸钠价格在8万/吨，钒含量41.8％，其钒含量比同纯度的五氧化二钒中钒含量少约14％，且偏钒酸钠价格比五氧化二钒稍高，工艺成本相对比五氧化二钒成本低。按同销量的五氧化二钒和偏钒酸钠计算，利润增长在14％以上。且制备偏钒酸钠过程中基本不产生废弃物，环境污染非常小。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
将117g偏钒酸铵与84.6g碳酸氢钠溶解于400ml的水中，微波加热同时抽真空脱氨气反应15分钟，温度控制在室温到70℃之间；将反应后的溶液搅拌蒸发结晶；溶液中结晶所占溶液体积约2/3时，抽滤并用少量1℃的冷水淋洗2次；将淋洗后的二水合偏钒酸钠晶体在150℃烘箱中干燥脱水60min，得到偏钒酸钠粉末，偏钒酸钠收率75.4％；将铵盐加入滤液和淋洗液沉偏钒酸铵回收利用。
实施例2
将117g偏钒酸铵与86g碳酸氢钠溶解于500ml的水中，微波加热同时抽真空脱氨气反应20分钟，温度控制在室温到70℃之间；将反应后的溶液搅拌蒸发结晶；溶液中结晶所占溶液体积约3/4时，抽滤并用少量5℃的冷水淋洗2次；将淋洗后的二水合偏钒酸钠晶体在200℃烘箱中干燥脱水45min，得到偏钒酸钠粉末，偏钒酸钠收率77.2％；将铵盐加入滤液和淋洗液沉偏钒酸铵回收利用。
实施例3
将117g偏钒酸铵与88g碳酸氢钠溶解于600ml的水中，微波加热同时抽真空脱氨气反应25分钟，温度控制在室温到70℃之间；将反应后的溶液搅拌蒸发结晶；溶液中结晶所占溶液体积约4/5时，抽滤并用少量10℃的冷水淋洗2次；将淋洗后的二水合偏钒酸钠晶体在250℃烘箱中干燥脱水30min，得到偏钒酸钠粉末，偏钒酸钠收率78.7％；将铵盐加入滤液和淋洗液沉偏钒酸铵回收利用。

Claims (3)

1.偏钒酸钠的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、按照摩尔比VO3 -:Na+＝1:1.01～1.05，将偏钒酸铵与碳酸钠、碳酸氢钠或氢氧化钠加入到水中，得到钠离子浓度为1.75～2.53mol/L的溶液，微波加热至25～70℃，同时抽真空脱氨反应15～30min；
b、将a步骤脱氨后的溶液搅拌蒸发结晶，当其中结晶的晶体占溶液体积的2/3～4/5时，过滤，并用1～10℃的冷水淋洗2～3次，得到二水合偏钒酸钠晶体；
c、将b步骤得到的二水合偏钒酸钠晶体，在150～200℃下干燥脱水30～60min，即得。
2.根据权利要求1所述偏钒酸钠的制备方法，其特征在于：b步骤中蒸发结晶为在80℃以上。
3.根据权利要求1所述偏钒酸钠的制备方法，其特征在于：b步骤中过滤为抽滤。
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