一种利用石煤钒矿直接制备钒电解液的方法

技术领域

本发明属于石煤钒矿提取与利用技术领域，具体涉及一种利用石煤钒矿直接制备钒电解液的方法。

背景技术

全钒氧化还原液流电池(简称钒电池)是一种新的储能技术，具有清洁、高效、安全、寿命长等优点，目前已在风能、太阳能储能以及电站调峰方面得到部分工业应用。钒电解液是钒电池的关键组成部分，其性能直接决定着钒电池的性能和循环使用寿命。钒电解液对钒浓度、酸度及纯度要求较高，一般采用高纯V

钒电池电池充电后，正极物质为V

石煤钒矿中钒多以V

发明内容

本发明提供一种利用石煤钒矿直接制备钒电解液的方法，通过本发明的方法可减少氧化还原剂的用量，避免氨氮废水的产生，降低钒电解液制备成本。

本发明这种利用石煤钒矿直接制备钒电解液的方法，包括以下步骤：

1)预处理：将石煤钒矿进行破碎后，加入浓硫酸进行熟化作业，熟化作业后进行浸出，浸出完毕后进行固液分离，得到含钒贵液和尾砂；

2)净化处理：向步骤1)中的含钒贵液中加入净化剂，并调节pH为1.5～2.0，进行沉淀反应，反应完毕后，进行过滤，得到滤液和滤渣；

3)一段萃取工艺：向步骤2)中的滤液加入1#萃取剂，并且调节pH为1.8～2.2，进行萃取，萃取后，钒离子进入油相，大部分杂质离子留在水相内；接着加入硫酸进行反萃取，反萃后钒离子进入水相内，形成反萃液；

4)二段萃取工艺：向步骤3)中的反萃液中加入1#萃取剂，并且调节pH为2.2～2.8，进行萃取，钒离子进入油相，大部分杂质离子留在水相内，实现钒与其他离子的第二次分离，接着加入硫酸，进行反萃取，反萃后钒离子进入水相内，形成反萃液；然后向反萃液中加入吸附剂，得到钒电解液。

所述步骤1)中，破碎至-1mm以下；浓硫酸与石煤钒矿的液固比为(0.1～0.3):1；熟化作业时间为20～28h；浸出时间20～40min。

所述步骤2)中，净化剂为钙盐和铝盐混合物，混合比例为5:1-8:1，净化剂的加入质量为含钒贵液的2～3％；沉淀反应时间15～20min。在本步骤中，加入钙盐和铝盐混合物，会生成硅酸铝钙盐沉淀，该沉淀具有絮凝作用，可将含钒贵液中的微细粒沉淀下来。

所述步骤3)中，1#萃取剂为酸性膦类萃取剂；调节pH是用NaOH；浓硫酸的浓度为1～2mol/L，吸附剂为活性炭。

所述步骤4)中，调节pH是用NaOH，硫酸的浓度为4～6mol/L。

本发明的有益效果：1)本发明利用石煤钒矿中钒的价态为4

附图说明

图1本发明的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

1)预处理：将石煤钒矿进行破碎至-1mm以下后，加入浓硫酸进行熟化作业(浓硫酸与石煤钒矿的液固比为0.2:1)24h，熟化作业后进行浸出0.5h；浸出完毕后进行固液分离，得到含钒贵液和尾砂。

2)净化处理：向步骤1)中的含钒贵液中加入质量比为6.5:1的碳酸钙和硫酸铝混合物，加入量含钒贵液质量的2.5％，并调节pH为1.8，进行沉淀反应15min，初步将溶液中铁、铝、硅等离子沉淀，实现杂质的初步分离反应完毕后，然后进行过滤，得到滤液和滤渣；

3)一段萃取工艺：向步骤2)中的滤液加入1#萃取剂(P204)，并且用NaOH调节pH为2，进行萃取，萃取后，钒离子进入油相，大部分杂质离子留在水相内；接着加入1.5mol/L硫酸进行反萃取，反萃后钒离子进入水相内，形成反萃液；

4)二段萃取工艺：向步骤3)中的反萃液中加入1#萃取剂，并且加入NaOH调节pH为2.25，进行萃取，钒离子进入油相，大部分杂质离子留在水相内，实现钒与其他离子的第二次分离，接着加入5mol/L硫酸溶液，进行反萃取，反萃后钒离子进入水相内，形成反萃液；然后向反萃液中加入吸附剂活性炭，得到钒电解液。

最终获得的钒电解液的杂质含量为22.1mg/L。

实施例2

1)预处理：将石煤钒矿进行破碎至-1mm以下后，加入浓硫酸进行熟化作业(浓硫酸与石煤钒矿的液固比为0.3:1)20h，熟化作业后进行浸出20min；浸出完毕后进行固液分离，得到含钒贵液和尾砂。

2)净化处理：向步骤1)中的含钒贵液中加入质量比为5.5:1的碳酸钙和硫酸铝混合物，加入量含钒贵液质量的2.0％，并调节pH为2.0，进行沉淀反应18min，初步将溶液中铁、铝、硅等离子沉淀，实现杂质的初步分离反应完毕后，然后进行过滤，得到滤液和滤渣；

3)一段萃取工艺：向步骤2)中的滤液加入1#萃取剂(P204)，并且用NaOH调节pH为2.0，进行萃取，萃取后，钒离子进入油相，大部分杂质离子留在水相内；接着加入2mol/L硫酸进行反萃取，反萃后钒离子进入水相内，形成反萃液；

4)二段萃取工艺：向步骤3)中的反萃液中加入1#萃取剂，并且加入NaOH调节pH为2.5，进行萃取，钒离子进入油相，大部分杂质离子留在水相内，实现钒与其他离子的第二次分离，接着加入6mol/L硫酸溶液，进行反萃取，反萃后钒离子进入水相内，形成反萃液；然后向反萃液中加入吸附剂活性炭，得到钒电解液。

最终获得的钒电解液的杂质含量为23.4mg/L。

实施例3

1)预处理：将石煤钒矿进行破碎至-1mm以下后，加入浓硫酸进行熟化作业(浓硫酸与石煤钒矿的液固比为0.1:1)28h，熟化作业后进行浸出40min；浸出完毕后进行固液分离，得到含钒贵液和尾砂。

2)净化处理：向步骤1)中的含钒贵液中加入质量比为7.5:1的碳酸钙和硫酸铝混合物，加入量含钒贵液质量的3.0％，并调节pH为2.0，进行沉淀反应18min，初步将溶液中铁、铝、硅等离子沉淀，实现杂质的初步分离反应完毕后，然后进行过滤，得到滤液和滤渣；

3)一段萃取工艺：向步骤2)中的滤液加入1#萃取剂(P204)，并且用NaOH调节pH为2.2，进行萃取，萃取后，钒离子进入油相，大部分杂质离子留在水相内；接着加入1mol/L硫酸进行反萃取，反萃后钒离子进入水相内，形成反萃液；

4)二段萃取工艺：向步骤3)中的反萃液中加入1#萃取剂，并且加入NaOH调节pH为2.7，进行萃取，钒离子进入油相，大部分杂质离子留在水相内，实现钒与其他离子的第二次分离，接着加入4mol/L硫酸溶液，进行反萃取，反萃后钒离子进入水相内，形成反萃液；然后向反萃液中加入吸附剂活性炭，得到钒电解液。

最终获得的钒电解液的杂质含量为22.8mg/L。