本發(fā)明屬于化工合成和濕法冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大顆粒偏釩酸銨的制備方法。

背景技術(shù)：

偏釩酸銨是一種淡黃色或白色的晶體，主要用作化學(xué)試劑、催化劑、電池材料、合金等。工業(yè)上采用固體銨鹽和偏釩酸鈉溶液沉淀技術(shù)制備偏釩酸銨，即在經(jīng)過凈化處理后的偏釩酸鈉溶液中，加入氯化銨或硫酸銨或碳酸銨等固態(tài)銨鹽，得到偏釩酸銨沉淀。沉淀法制備偏釩酸銨的過程中，只有當[NH₄⁺]*[VO₃^-]≥Ksp才能獲得偏釩酸銨晶核，進而形成偏釩酸銨沉淀。偏釩酸銨的沉淀過程中包括：NH₄VO₃晶體生成的化學(xué)反應(yīng)NH₄⁺+VO₃^-＝NH₄VO₃↓、NH₄VO₃成核和NH₄VO₃晶粒長大三個階段。由于化學(xué)反應(yīng)都很快，因此影響NH₄VO₃成核速率和NH₄VO₃晶粒長大速率的主要因素就是NH₄VO₃的過飽和度。根據(jù)結(jié)晶學(xué)的理論，制備粒度分布窄的大顆粒尺寸偏釩酸銨的關(guān)鍵在于降低溶液的濃度，從而降低偏釩酸銨的過飽和度，減少偏釩酸銨的成核數(shù)目，達到降低成核速率和提高晶粒長大速率的目的。研究表明，均相成核速度與過飽和度的5-18次方成正比，所以化學(xué)反應(yīng)過程中極其微小的過飽和度，都會產(chǎn)生非常巨大的成核速率，形成大量的細小偏釩酸銨顆粒。由于偏釩酸銨的溶解度較大，為了快速形成偏釩酸銨沉淀，工業(yè)上直接將銨鹽固體投加到偏釩酸鈉溶液中，產(chǎn)生極高濃度[NH₄⁺]，從而形成高濃度的偏釩酸銨過飽和度，使得偏釩酸銨的成核速率遠大于其晶粒長大速率，難以產(chǎn)出大顆粒的偏釩酸銨產(chǎn)品。

而在高溫釩合金冶煉過程中，顆粒尺寸太小，釩化合物揮發(fā)嚴重，導(dǎo)致合金組分實際比例偏離配方，影響了合金性能。大顆粒尺寸偏釩酸銨能確保合金配方精確，而控制偏釩酸銨的成核速率，抑制偏釩酸銨的過飽和度，是制備大顆粒尺寸偏釩酸銨的關(guān)鍵。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種并加料沉淀技術(shù)制備大顆粒偏釩酸銨的方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。

一種大顆粒偏釩酸銨的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)先用少量的偏釩酸銨粉末作為晶種添加到水溶液中，得到偏釩酸銨的懸濁液溶液濃度為5-20g/L，偏釩酸銨晶種的用量為反應(yīng)所得偏釩酸銨質(zhì)量的1/10-1/20；

2)取含釩總濃度為35-140g/L的偏釩酸鈉溶液和濃度為2-10mol/L的銨鹽溶液在恒溫攪拌條件下，按一定速度同時滴加到步驟1)的偏釩酸銨溶液中，溫度為20-60℃，攪拌速度100-500r/min；步驟1)的偏釩酸銨懸濁液體積為反應(yīng)總體積的1/10-1/15；

3)偏釩酸鈉溶液和銨鹽溶液同時加料完畢，靜置陳化后真空抽濾，洗滌干燥，形成的大顆粒偏釩酸銨的平均粒徑范圍200～500μm。

所述的大顆粒偏釩酸銨的制備方法，偏釩酸鈉溶液是在有色金屬釩鈦磁鐵礦、釩礦、鐵水吹釩渣、石煤或粗釩產(chǎn)品經(jīng)濕法過程所得的偏釩酸鈉溶液中的一種或多種，溶液的pH值為10-14。

所述的大顆粒偏釩酸銨的制備方法，銨鹽溶液為氯化銨、硝酸銨、硫酸銨或碳酸銨中的一種，溶液的pH值為1-5。

所述的大顆粒偏釩酸銨的制備方法，偏釩酸鈉和銨鹽滴加攪拌反應(yīng)時間為3-20h，沉淀產(chǎn)物靜置陳化時間為5-48h。

所述的大顆粒偏釩酸銨的制備方法，加料完畢，繼續(xù)反應(yīng)，靜置陳化，傾去上清液，真空抽濾、水洗和乙醇洗滌后，濕渣在50-80℃真空干燥8-24h。

本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果：

通過調(diào)控偏釩酸鈉溶液濃度、銨鹽溶液濃度、兩種溶液的加入方式和反應(yīng)時間等影響晶粒尺寸的因素，采用并加料沉淀法技術(shù)制備出顆粒平均粒徑大、粒度分布窄的偏釩酸銨產(chǎn)品。

附圖說明

圖1為實施例1偏釩酸銨粒度分布；

圖2為實施例1偏釩酸銨樣品SEM；

圖3為實施例2偏釩酸銨樣品粒度分布；

圖4為實施例2偏釩酸銨樣品SEM；

圖5為對照例偏釩酸銨樣品粒度分布；

圖6為對照例偏釩酸銨樣品SEM。

具體實施方式

以下結(jié)合實施例旨在進一步說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。

實施例1：在2000ml的反應(yīng)器中，加入200ml蒸餾水和5g市售的偏釩酸銨粉料，啟動攪拌，轉(zhuǎn)速設(shè)置為200轉(zhuǎn)/min，反應(yīng)器溫度升至20℃，在恒溫和攪拌條件下，以50ml/min的速率滴加1000ml含釩濃度為40g/L的偏釩酸鈉溶液，同時以80ml/min的速率滴加480ml 2.6mol/L的氯化銨溶液，加料完畢，繼續(xù)反應(yīng)5h，靜置陳化36h，傾去上清液，真空抽濾、水洗和乙醇洗滌后，濕渣在80℃真空干燥10h，得到偏釩酸銨顆粒，經(jīng)粒度分布測定，其平均粒徑267.768μm見圖1，所得偏釩酸銨顆粒形貌見圖2。

實施例2：在2000ml燒杯反應(yīng)器中，加入150ml蒸餾水和3.0g市售偏釩酸銨粉料，啟動攪拌，轉(zhuǎn)速設(shè)置為300轉(zhuǎn)/min，反應(yīng)器溫度升至50℃，恒溫和攪拌條件下，以100ml/min的速率滴加800ml含釩濃度為80g/L的偏釩酸鈉溶液，同時以80ml/min的速率滴加600ml 8.0mol/L的硝酸銨溶液，加料完畢，繼續(xù)反應(yīng)15h，靜置陳化24h，傾去上清液，真空抽濾、水洗和乙醇洗滌后，濕渣在60℃真空干燥18h，得到偏釩酸銨顆粒，經(jīng)粒度分布測定，其平均粒徑為264.880μm見圖3，所得偏釩酸銨顆粒形貌見圖4。

對照實施例：國內(nèi)某公司采用氯化銨固體直接加入到偏釩酸鈉溶液中制備出的偏釩酸銨產(chǎn)品，取樣進行粒度分布的檢測，其平均粒徑為83.235μm見圖5，顆粒形貌見圖6。

對照三個產(chǎn)品的SEM圖片，不難發(fā)現(xiàn)：采用本發(fā)明方法所得偏釩酸銨顆粒均呈球形，而常規(guī)技術(shù)的偏釩酸銨則是晶粒的不規(guī)則聚集體。