本發(fā)明屬于氧化釩提取領(lǐng)域，具體涉及一種制備五氧化二釩的方法。
背景技術(shù)：
五氧化二釩是一種紅棕色結(jié)晶粉末或灰黑色片狀物，微溶于水，不溶于乙醇，溶于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，廣泛用于冶金、化工等行業(yè)，主要用于冶煉釩鐵。目前五氧化二釩的制備方法主要為多釩酸銨煅燒得到粉狀五氧化二釩或熔片得到片狀五氧化二釩，即以多釩酸銨為原料。而目前較為常見的制備多釩酸銨的方法是酸性硫酸銨沉淀法，具體工藝為在酸性條件下從含釩溶液中沉淀出多釩酸銨。酸性銨鹽沉淀法具有沉淀率高、操作簡單和產(chǎn)品質(zhì)量高(v2o5含量大于98％)等優(yōu)點(diǎn)，但是該方法一般是在高溫水浴中進(jìn)行，需用高溫蒸汽進(jìn)行加熱，這樣會增加廢水的處理量，伴隨有大量酸霧產(chǎn)生，污染環(huán)境，且流程耗時較長，影響生產(chǎn)效率。因此，如何對現(xiàn)有工藝進(jìn)行改進(jìn)，降低廢水處理量、避免環(huán)境污染、縮短反應(yīng)時間、提高五氧化二釩生產(chǎn)效率是一個亟待解決的問題。
中國專利cn201410745268.8公開了一種從含釩溶液中沉淀分離回收釩的方法，該方法是將凈化處理過的含釩溶液通過氧化劑氧化，使含釩溶液中的低價釩氧化成五價釩后，調(diào)節(jié)ph至適當(dāng)值，再在含釩溶液中加入銨鹽和六次甲基四胺反應(yīng)，析出多釩酸銨晶體；將所得的多釩酸銨晶體加熱分解，得到五氧化二釩。
中國專利cn201510315759.3公開了一種高密度多釩酸銨的制備方法，該方法包括：將醇胺、可溶性銨鹽和含釩溶液混合，得到混合物的ph值調(diào)節(jié)至酸性并在該ph值下發(fā)生反應(yīng)，然后將反應(yīng)后得到的反應(yīng)混合物進(jìn)行固液分離。
以上兩篇專利提到了在沉淀多釩酸銨的反應(yīng)過程中添加試劑(六次甲基四胺或一種醇胺)使沉淀反應(yīng)不需要加熱，且大幅縮短反應(yīng)時間，但反應(yīng)過程中胺類物質(zhì)會發(fā)生分解產(chǎn)生有毒氣體甲醛，嚴(yán)重污染環(huán)境。
殷兆遷(常溫制備高密度多釩酸銨的技術(shù)研究[a]；2015年中國化工學(xué)會年會論文集[c].中國北京：中國化工學(xué)會，2015.)在鈉化釩液中加入沉釩催化劑，改變了鈉化釩液的性質(zhì)，加入可溶性銨鹽，沉釩率達(dá)到99.5％，多釩酸銨的堆密度能夠達(dá)到0.8g/cm3以上，且反應(yīng)在常溫下進(jìn)行，證明了常溫制備多釩酸銨是可行的。并通過研究得到了最佳工藝參數(shù)：釩液中釩濃度為36.5g/l，加銨系數(shù)1.6，催化劑加入量為2％(體積分?jǐn)?shù))，終點(diǎn)ph為3.5。將得到的多釩酸銨煅燒后，五氧化二釩的純度達(dá)到99.5％以上，硅、鉻、鋁小于0.003％，鉀、鈉小于0.01％，達(dá)到了化工級原料的需求。
文中提到了在沉淀多釩酸銨的過程中加入一定量的某種催化劑能夠使沉淀反應(yīng)在常溫下進(jìn)行，但未寫明催化劑的名稱，無法對該技術(shù)進(jìn)行論證。
到目前為止，未見一種既高效又無污染的制備五氧化二釩的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的在于解決現(xiàn)有酸性銨鹽沉釩工藝蒸汽加熱導(dǎo)致廢水處理量大、產(chǎn)生酸霧污染環(huán)境、反應(yīng)時間較長等問題，提供一種新型、高效、環(huán)保的制備五氧化二釩的方法，該方法具有操作簡單、流程短、無污染、沉釩率高等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明提供一種制備五氧化二釩的方法。該方法包括以下步驟：在酸性含釩溶液中加入足量季銨鹽，攪拌反應(yīng)后析出沉淀，沉淀經(jīng)洗滌、烘干、煅燒得到五氧化二釩。
優(yōu)選的，上述制備五氧化二釩的方法中，所述酸性含釩溶液為鈉化焙燒水浸所得的含釩溶液調(diào)節(jié)ph至酸性或鈣化焙燒酸浸所得的含釩溶液。
進(jìn)一步的，上述制備五氧化二釩的方法中，所述酸性含釩溶液ph值為1～5。
優(yōu)選的，上述制備五氧化二釩的方法中，所述酸性含釩溶液中的釩為正五價。
進(jìn)一步的，上述制備五氧化二釩的方法中，如酸性含釩溶液中有低價態(tài)的釩，加入氧化劑氧化為正五價。
優(yōu)選的，上述制備五氧化二釩的方法中，所述季銨鹽通式為r4nx；其中，四個r相同或不同，x為鹵素負(fù)離子或酸根。
進(jìn)一步的，上述制備五氧化二釩的方法中，所述季銨鹽為氯化芐基三乙基銨、硫酸氫四丁基銨、溴化四丁基銨或氯化十二烷基三甲基銨中的任意一種。
優(yōu)選的，上述制備五氧化二釩的方法中，所述酸性含釩溶液中的五價釩與季銨鹽的摩爾比為1︰0.32～3。
進(jìn)一步的，上述制備五氧化二釩的方法中，所述酸性含釩溶液中的五價釩與季銨鹽的摩爾比為1︰0.32～1。
優(yōu)選的，上述制備五氧化二釩的方法中，所述酸性含釩溶液中的全釩濃度在1g/l以上。
進(jìn)一步的，上述制備五氧化二釩的方法中，所述酸性含釩溶液中的全釩濃度為15～60g/l。
優(yōu)選的，上述制備五氧化二釩的方法中，所述攪拌反應(yīng)的溫度為0～60℃。
進(jìn)一步的，上述制備五氧化二釩的方法中，所述攪拌反應(yīng)的溫度為10～25℃。
優(yōu)選的，上述制備五氧化二釩的方法中，所述攪拌反應(yīng)的時間為1～10min。
進(jìn)一步的，上述制備五氧化二釩的方法中，所述攪拌反應(yīng)的時間為1～5min。
優(yōu)選的，上述制備五氧化二釩的方法中，所述煅燒溫度為450～600℃。
進(jìn)一步的，上述制備五氧化二釩的方法中，所述煅燒溫度為500～550℃。
優(yōu)選的，上述制備五氧化二釩的方法中，所述煅燒時間為1～3h。
進(jìn)一步的，上述制備五氧化二釩的方法中，所述煅燒時間為1.5～2h。
本發(fā)明方法以季銨鹽為沉釩物質(zhì)，不用加入沉釩催化劑、可常溫反應(yīng)，且沉釩率高達(dá)99％以上，五氧化二釩純度高達(dá)99.5％以上，該方法具有操作簡單、安全無污染、節(jié)約能耗、沉釩率高等優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
制備五氧化二釩的方法，包括以下步驟：在酸性含釩溶液中加入足量季銨鹽，攪拌反應(yīng)后析出沉淀，沉淀經(jīng)洗滌、烘干、煅燒得到五氧化二釩。
優(yōu)選的，所述酸性含釩溶液為鈉化焙燒水浸所得的含釩溶液或鈣化焙燒酸浸所得的含釩溶液，所得含釩溶液需調(diào)節(jié)為酸性。進(jìn)一步的，含釩溶液ph為1～5。
優(yōu)選的，所述酸性含釩溶液中的釩為正五價；如酸性含釩溶液中有低價態(tài)的釩，加入氧化劑氧化為正五價。
優(yōu)選的，所述季銨鹽通式為r4nx；其中，四個烴基r相同或不同，x為鹵素負(fù)離子或酸根。進(jìn)一步的，所述季銨鹽為氯化芐基三乙基銨、硫酸氫四丁基銨、溴化四丁基銨或氯化十二烷基三甲基銨中的任意一種。
優(yōu)選的，所述含釩溶液中的五價釩與季銨鹽的摩爾比為1︰0.32～3。進(jìn)一步的，摩爾比為1︰0.32～1。
優(yōu)選的，所述含釩溶液中的全釩濃度在1g/l以上。進(jìn)一步的，全釩濃度為15～60g/l。
優(yōu)選的，所述攪拌反應(yīng)的溫度為0～60℃。進(jìn)一步的，反應(yīng)溫度為10～25℃。
優(yōu)選的，所述攪拌反應(yīng)的時間為1～10min。進(jìn)一步的，反應(yīng)時間為1～5min。
優(yōu)選的，所述煅燒溫度為450～600℃。進(jìn)一步的，煅燒溫度為500～550℃。
優(yōu)選的，所述煅燒時間為1～3h。進(jìn)一步的，煅燒時間為1.5～2h。
本發(fā)明的發(fā)明人對醇胺、伯胺、仲胺、叔胺等各類有機(jī)胺進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在沉釩過程中加入少量上述物質(zhì)能起到一定的催化作用，加快沉釩反應(yīng)的進(jìn)行，并在一定程度上降低沉釩反應(yīng)發(fā)生所需要的條件，但它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，在參與反應(yīng)過程中容易分解產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)。發(fā)明人由此想到另一類有機(jī)胺，即本發(fā)明所述的季銨鹽，其結(jié)構(gòu)通式為r4nx；其中，四個烴基r相同或不同，x為鹵素負(fù)離子或酸根，當(dāng)四個烴基r相同時，其結(jié)構(gòu)具有對稱性，穩(wěn)定性。發(fā)明人通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)選擇季銨鹽為沉釩物質(zhì)加入到酸性含釩溶液中時，可不用加入酸性銨鹽沉釩所用的無機(jī)銨鹽、沉釩催化劑、也不用對反應(yīng)體系進(jìn)行加熱，直接能夠在常溫下進(jìn)行反應(yīng)沉釩，當(dāng)季銨鹽加入量足夠時幾乎能夠完全沉釩，沉釩率高達(dá)99％以上，且雜質(zhì)含量低，煅燒得到的五氧化二釩純度高達(dá)99.5％以上，具有預(yù)料不到的技術(shù)效果，同時，烴基r中c的個數(shù)越多越好。
實(shí)施例1
取某釩廠提供的釩渣鈉化焙燒-水浸-凈化得到的含釩溶液(tv19.82g/l，p<0.01g/l，si為0.18g/l，ph＝8.93)200ml加硫酸調(diào)ph至3.07，按溶液中tv與四丁基銨離子的摩爾比為1︰0.32加入硫酸氫四丁基銨，室溫?cái)嚢?min，過濾、洗滌、烘干，得到多釩酸四丁基銨沉淀和含tv0.18g/l的沉釩上清液，沉釩率達(dá)到99.09％，多釩酸四丁基銨沉淀經(jīng)550℃煅燒2h，得到純度為99.72％的v2o5產(chǎn)品。
實(shí)施例2
取某釩廠提供的釩渣鈣化焙燒-酸浸-凈化得到的含釩溶液(tv22.94g/l，p為0.018g/l，si為0.14g/l，ph＝3.34)200ml，按溶液中tv與四丁基銨離子的摩爾比為1︰0.5加入硫酸氫四丁基銨，室溫?cái)嚢?min，過濾、洗滌、烘干，得到多釩酸四丁基銨沉淀和含tv0.11g/l的沉釩上清液，沉釩率達(dá)到99.5％，多釩酸四丁基銨沉淀經(jīng)550℃煅燒2h，得到純度為99.62％的v2o5產(chǎn)品。
實(shí)施例3
取某釩廠提供的釩渣鈉化焙燒-水浸-凈化得到的含釩溶液(tv33.86g/l，p<0.01g/l，si為1.18g/l，ph＝10.45)200ml加硫酸調(diào)ph至3.26，按溶液中tv與四丁基銨離子的摩爾比為1︰1加入硫酸氫四丁基銨，室溫?cái)嚢?min，過濾、洗滌、烘干，得到多釩酸四丁基銨沉淀和含tv0.02g/l的沉釩上清液，沉釩率達(dá)到99.94％，多釩酸四丁基銨沉淀經(jīng)550℃煅燒2小時，得到純度為99.54％的v2o5產(chǎn)品。
實(shí)施例4
取某釩廠提供的釩渣鈣化焙燒-酸浸-凈化得到的含釩溶液(tv16.23g/l，p為0.022g/l，si為0.24g/l，ph＝3.20)200ml，按溶液中tv與四丁基銨離子的摩爾比為1︰0.5加入硫酸氫四丁基銨，室溫?cái)嚢?min，過濾、洗滌、烘干，得到多釩酸四丁基銨沉淀和含tv0.08g/l的沉釩上清液，沉釩率達(dá)到99.51％，多釩酸四丁基銨沉淀經(jīng)550℃煅燒2小時，得到純度為99.68％的v2o5產(chǎn)品。
實(shí)施例5
取某釩廠提供的釩渣鈣化焙燒-酸浸-凈化得到的含釩溶液(tv46.52g/l，p為0.025g/l，si為0.59g/l，ph＝3.23)200ml，按溶液中tv與四丁基銨離子的摩爾比為1︰0.5加入硫酸氫四丁基銨，室溫?cái)嚢?min，過濾、洗滌、烘干，得到多釩酸四丁基銨沉淀和含tv0.12g/l的沉釩上清液，沉釩率達(dá)到99.74％，多釩酸四丁基銨沉淀經(jīng)550℃煅燒2小時，得到純度為99.56％的v2o5產(chǎn)品。
對比例1
按照實(shí)施例1的方法制備五氧化二釩，其中所不同之處為將硫酸氫四丁基銨替換為硫酸銨，反應(yīng)5分鐘后，溶液中未檢測到有沉淀生成，沉釩率為0。
對比例2
按照實(shí)施例1的方法制備五氧化二釩，其中所不同之處為不用硫酸調(diào)節(jié)ph，反應(yīng)5分鐘后，溶液中未檢測到有沉淀生成，沉釩率為0；接著向溶液中滴加硫酸至ph≤5時，觀察到開始有沉淀物生成。
以上為結(jié)合示例性實(shí)施例對本發(fā)明的詳細(xì)闡述，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。