本發(fā)明涉及化工和冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，涉及一種制備硫酸氧釩的方法。
背景技術(shù)：
硫酸氧釩又稱硫酸釩酰，是釩制品中的一種，其化學(xué)式為VOSO4，硫酸氧釩具有廣泛的用途，主要用作媒染劑、著色劑和催化劑。近年來(lái)隨著釩電池的飛速發(fā)展，硫酸氧釩可作為釩電池用電解液，可將我國(guó)的礦資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為能源優(yōu)勢(shì)，具有重要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)意義。此外硫酸氧釩具有類胰島素的作用，可以糾正胰島素抵抗綜合癥，硫酸氧釩能治療糖尿病、白內(nèi)障，有效的降低血糖，改善心功能，并且對(duì)高脂血糖、高脂血癥具有很好的治療作用。
目前，制備硫酸氧釩的主要方法為化學(xué)還原法及電解法，化學(xué)還原法主要是采用五氧化二釩作為原料；電解法將粗五氧化二釩直接溶解在濃硫酸中活化后形成的五價(jià)釩離子和硫酸溶液作為負(fù)極電解質(zhì)，以硫酸溶液作為正極電解質(zhì)，控制負(fù)極電解質(zhì)的pH值并進(jìn)行電解，以得到硫酸氧釩溶液。
然而，目前制備硫酸氧釩的原料以五氧化二釩為主，五氧化二釩的生產(chǎn)成本決定了硫酸氧釩的制備成本居高不下，嚴(yán)重的制約了硫酸氧釩的應(yīng)用推廣，尤其是在釩電池領(lǐng)域的應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的之一在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。例如，本發(fā)明的目的之一在于提供一種制備硫酸氧釩的方法，該方法直接以含釩浸出液為原料，無(wú)需經(jīng)過(guò)五氧化二釩生產(chǎn)的中間環(huán)節(jié)，工藝流程簡(jiǎn)單，生成成本低。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種制備硫酸氧釩的方法。所述方法包括以下步驟：向含五價(jià)釩離子的溶液中緩慢加入濃硫酸至溶液pH值不大于1，攪拌均勻，得到固液混合溶液；向固液混合溶液中加入還原劑進(jìn)行還原反應(yīng)，以將五價(jià)釩離子還原為四價(jià)釩離子；用堿液調(diào)節(jié)還原反應(yīng)后的溶液pH值至7～9，直至釩離子全部沉淀析出；對(duì)析出的沉淀進(jìn)行過(guò)濾和干燥，得到濾餅；用硫酸溶解濾餅，得到硫酸氧釩溶液。
根據(jù)本發(fā)明的制備硫酸氧釩的方法的一個(gè)實(shí)施例，含五價(jià)釩溶液所述含五價(jià)釩離子的溶液可以為含釩堿性浸出液。
根據(jù)本發(fā)明的制備硫酸氧釩的方法的一個(gè)實(shí)施例，向含五價(jià)釩離子的溶液中緩慢加入濃硫酸至溶液pH值穩(wěn)定在0.8～1.0。
根據(jù)本發(fā)明的制備硫酸氧釩的方法的一個(gè)實(shí)施例，還原劑可以包括SO2、H2S和H2SO3中的一種或多種。
根據(jù)本發(fā)明的制備硫酸氧釩的方法的一個(gè)實(shí)施例，還原反應(yīng)溫度可以為65～85℃，反應(yīng)時(shí)間為8～12h。
根據(jù)本發(fā)明的制備硫酸氧釩的方法的一個(gè)實(shí)施例，所述堿液包括性物質(zhì)可以包括NaOH溶液。
根據(jù)本發(fā)明的制備硫酸氧釩的方法的一個(gè)實(shí)施例，過(guò)濾步驟得到的濾液為硫酸鈉溶液，所述方法還包括通過(guò)蒸發(fā)結(jié)晶回收硫酸鈉。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的制備硫酸氧釩的方法以含釩浸出液為原料，通過(guò)水解、還原、沉淀等一系列步驟制備硫酸氧釩，很大程度上降低了硫酸氧釩的生產(chǎn)成本，簡(jiǎn)化了工藝流程。
具體實(shí)施方式
在下文中，將結(jié)合示例性實(shí)施例詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的制備硫酸氧釩的方法。
本發(fā)明采用制備五氧化二釩的前端原料，即除雜過(guò)后的含釩浸出液(合格液)來(lái)制備硫酸氧釩，首先將含釩的堿性溶液pH調(diào)至不大于1，攪拌并不斷向溶液中加入還原劑進(jìn)行還原，還原完全后將還原所得的溶液pH調(diào)至7～9，過(guò)濾干燥向?yàn)V餅中加入定量的硫酸，即得到硫酸氧釩溶液。
在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，本發(fā)明的制備硫酸氧釩的方法包括以下步驟：向含五價(jià)釩離子的溶液中緩慢加入濃硫酸至溶液pH值不大于1，攪拌均勻，得到固液混合溶液；向固液混合溶液中加入還原劑進(jìn)行還原反應(yīng)，以將五價(jià)釩離子還原為四價(jià)釩離子；用堿液調(diào)節(jié)還原反應(yīng)后的溶液pH值至7～9，直至釩離子全部沉淀析出；對(duì)析出的沉淀進(jìn)行過(guò)濾和干燥，得到濾餅；用硫酸溶解濾餅，得到硫酸氧釩溶液。
在本實(shí)施例中，含五價(jià)釩溶液包括含釩堿性浸出液。向含釩堿性浸出液中緩慢加入濃硫酸至溶液pH＜1，攪拌均勻，得混合溶液，混合溶液中有固體存在。
在本實(shí)施例中，向混合溶液中加入還原劑進(jìn)行還原反應(yīng)，反應(yīng)發(fā)生的溫度為65～85℃，反應(yīng)時(shí)間為8～12h；其中，還原劑包括SO2、H2S和H2SO3中的一種或多種。還原反應(yīng)后所得溶液為藍(lán)色溶液，向其中加入堿性物質(zhì)或堿液，調(diào)節(jié)pH值至7～9，直至釩離子全部沉淀析出，此時(shí)溶液pH為7～9；其中，堿性物質(zhì)包括NaOH，堿性溶液包括NaOH溶液。將所得沉淀過(guò)濾烘干后，得到濾餅；向?yàn)V餅中加入過(guò)量的硫酸溶液，直至全部溶解，得到硫酸氧釩溶液。
在本實(shí)施例中，產(chǎn)生的廢水以硫酸鈉溶液為主，可通過(guò)后續(xù)步驟蒸發(fā)結(jié)晶回收硫酸鈉作為副產(chǎn)品。
本發(fā)明實(shí)施例中的含釩浸出液可以通過(guò)本領(lǐng)域公知的方法獲得；本發(fā)明所列舉的還原劑包括SO2、H2S和H2SO3中的一種或多種，然而這些僅是示例，可以使用本領(lǐng)域中已知的其他合適的還原劑。
為了更好地理解本發(fā)明的上述示例性實(shí)施例，下面結(jié)合具體示例對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。
示例1
取400ml釩濃度為40g/L的含釩堿性浸出液，向其中緩慢滴加濃硫酸，至溶液pH穩(wěn)定在0.8～1，充分?jǐn)嚢杈鶆?；將溶液加熱?5℃，持續(xù)向其中通入SO2氣體，還原8h；向還原反應(yīng)結(jié)束后的溶液中加入NaOH，使溶液pH穩(wěn)定在7～7.5，過(guò)濾干燥后加入30％硫酸溶液，直至完全溶解，得到含釩硫酸氧釩溶液。定容至1L，釩濃度為11.5g/L，釩收率為71.87％。
示例2
取400ml釩濃度為50g/L的含釩堿性浸出液，向其中緩慢滴入濃硫酸，至溶液pH穩(wěn)定在0.8～1，充分?jǐn)嚢杈鶆?；將溶液加熱?5℃，持續(xù)向其中通入SO2氣體，還原10h；向還原后的溶液中加入NaOH溶液，使溶液pH穩(wěn)定在7.5～8，過(guò)濾干燥后加入30％硫酸溶液，直至完全溶解，得到硫酸氧釩溶液。定容至1L，釩濃度為14.46g/L，釩收率為72.31％。
示例3
取400ml釩濃度為60g/L的含釩堿性浸出液，向其中緩慢滴入濃硫酸，至溶液pH穩(wěn)定在0.8～1，充分?jǐn)嚢杈鶆?；將溶液加熱?5℃，持續(xù)向其中通入SO2氣體，還原12h；向還原后的溶液中加入NaOH，使溶液pH穩(wěn)定在8～9，過(guò)濾干燥后向沉淀中加入30％硫酸溶液直至完全溶解，得到硫酸氧釩溶液。定容至1L，釩濃度為16.93g/L，釩收率為70.55％。
綜上所述，本發(fā)明的制備硫酸氧釩的方法的優(yōu)點(diǎn)包括：
(1)本發(fā)明直接以含釩浸出液為原料，無(wú)需經(jīng)過(guò)五氧化二釩生產(chǎn)的中間環(huán)節(jié)，所涉及的原料種類較少，以硫酸和氫氧化鈉為主，因此工藝流程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低。
(2)采用二氧化硫等還原劑不會(huì)引入新的雜質(zhì)，清潔無(wú)污染。
(3)產(chǎn)生的廢水以硫酸鈉溶液為主，可通過(guò)后續(xù)步驟蒸發(fā)結(jié)晶回收硫酸鈉作為副產(chǎn)品。
盡管上面已經(jīng)通過(guò)結(jié)合示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚，在不脫離權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例進(jìn)行各種修改和改變。