一種金屬釩的制備方法及由該方法得到的金屬釩技術

本發明專利技術提供了一種金屬釩的制備方法以及由該方法制備得到的金屬釩，其中，該方法包括在電解條件下，將熔融的熔鹽進行電解，在陰極得到含有金屬釩單質的電解產物；所述熔鹽含有堿金屬氯化物和/或堿土金屬氯化物和四氯化釩；以所述熔鹽的總摩爾數為基準，所述四氯化釩的含量為5-40摩爾％，所述堿金屬氯化物和/或堿土金屬氯化物的含量為60-95摩爾％。本發明專利技術的制備方法工藝簡單、并能夠得到高純度的金屬釩。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種金屬釩的制備方法及由該方法得到的金屬釩。
技術介紹
金屬釩具有熔點高、延展性好、質堅硬、無磁性、耐鹽酸和硫酸的特點，用途非常廣泛。金屬釩不僅可以用于制造純釩型材；還可以與其它元素合成含釩合金，用于制作高速增殖堆、核燃料包套、超導體、真空管的燈絲材料和吸氣劑材料等。目前，金屬釩主要通過鈣熱還原法、鋁熱還原法、真空碳還原法和鎂還原法制備得到。鈣熱還原法，即，用鈣還原高純度的五氧化二釩制得金屬釩。具體為將五氧化二釩與金屬鈣及氯化鈣置于充氬氣密封的反應罐內，在700°C下進行反應，可得到純度為99. 5%的金屬釩。但是，采用該方法生產金屬釩對原料的純度要求較高，且釩的收率只有75% -85% ;此外，鈣的價格昂貴，該法成本較高，很難在工業上推廣應用。鋁熱還原法是先將五氧化二釩或三氧化二釩與高純鋁置于密閉的鋼制反應器中(或水冷的銅制坩堝)，通入氬氣，由“釩導火線點燃”，得到鋁含量為13-15重量％的釩鋁合金和熔融的Al2O3爐渣；然后將釩鋁合金破碎，并在真空爐內加熱至1790°C進行精煉以除去大多數的鋁、氧和其它雜質，得到海綿釩；再經過真空電子束熔煉除去海綿釩中殘留的鋁和氧，或者直接用電子束熔煉釩鋁中間合金，經過兩次以上熔煉提純，可得到含釩純度為99. 9%的高純釩錠。真空碳還原法是將V2O3與碳黑混合置于真空爐內進行還原制備金屬釩的方法。具體為=V2O3與碳黑先反應生成VO和V，然后VO和VC相互作用生成脆性釩；再將脆性釩壓碎，加入釩氧和釩碳中間合金，調整碳氧含量后重新壓塊，并置于真空爐內在O. 133Pa壓力下精煉除去碳及氧，得到純度為99. 7% -99. 8%的金屬釩。鎂還原法是以釩鐵或V2O5為原料，先在500°C下氯化制取液態VCl4，蒸餾除去VCl4中的主要雜質FeCl3后，再進行吹煉使VCl4分解成VCl3,并用蒸餾除去VCl3中的VOCl3和SiCl4，在氬氣氣氛中用熔融鎂還原VCl3制得金屬釩。但是，采用上述方法制備金屬釩時，均需進一步提純精煉后才能得到純度較高的金屬釩，工藝較為復雜，成本較高。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種工藝簡單、并能夠得到高純度金屬釩的新的金屬釩的制備方法以及由該方法制備得到的金屬釩。本專利技術提供了一種金屬釩的制備方法，其中，該方法包括在電解條件下，將熔融的熔鹽進行電解，在陰極得到含有金屬釩單質的電解產物；所述熔鹽含有堿金屬氯化物和/或堿土金屬氯化物和四氯化釩；以所述熔鹽的總摩爾數為基準，所述四氯化釩的含量為5-40摩爾％，所述堿金屬氯化物和/或堿土金屬氯化物的含量為60-95摩爾％。本專利技術的專利技術人發現，四氯化釩容易揮發，且電離效果不夠理想。但是，在以堿金屬和/或堿土金屬氯化物與四氯化釩的混合熔鹽作為電解質，且使所述四氯化釩的含量為混合熔鹽總摩爾的5-40摩爾％的條件下進行電解，不僅可以保證熔鹽中的四氯化釩不揮發，還能夠保證其充分電離，進而制備出高純度的金屬釩，方法簡單、效率較高，且成本低廉MTv ο本專利技術還提供了由上述方法制備得到的金屬釩。本專利技術的其他特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。 具體實施例方式以下對本專利技術的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本專利技術，并不用于限制本專利技術。根據本專利技術，所述金屬釩的制備方法包括在電解條件下，將熔融的熔鹽進行電解，在陰極得到含有金屬釩單質的電解產物；所述熔鹽含有堿金屬氯化物和/或堿土金屬氯化物和四氯化釩；以所述熔鹽的總摩爾數為基準，所述四氯化釩的含量為5-40摩爾％，所述堿金屬氯化物和/或堿土金屬氯化物的含量為60-95摩爾％;優選情況下，以所述熔鹽的總摩爾數為基準，所述四氯化釩的含量為10-35摩爾％，所述堿金屬氯化物和/或堿土金屬氯化物的含量為65-90摩爾％。其中，以所述熔鹽的總摩爾數為基準，所述堿金屬氯化物和/或堿土金屬氯化物的含量為60-95摩爾％，優選為65-90摩爾％指的是，當所述熔鹽中同時含有堿金屬氯化物和堿土金屬氯化物時，所述堿金屬氯化物和/或堿土金屬氯化物的含量指堿金屬氯化物和堿土金屬氯化物的總含量，此外，本專利技術對堿金屬氯化物和堿土金屬氯化物的摩爾比沒有特別限定；當只含有堿金屬氯化物和堿土金屬氯化物其中之一時，所述堿金屬氯化物和/或堿土金屬氯化物的含量指堿金屬氯化物或堿土金屬氯化物的含量。本專利技術的專利技術人發現，優選情況下，當熔鹽中的釩離子和氯離子的摩爾比為I 6-25時，不僅可保證所述釩離子能以穩定的狀態存在于熔鹽中、不易揮發，還可保證含有堿金屬氯化物和/或堿土金屬氯化物和四氯化釩的熔鹽具有較好的導電性能，在電解條件下，有利于釩離子轉化為金屬釩單質。根據本專利技術，所述堿金屬氯化物和堿土金屬氯化物可以選自現有的各種堿金屬氯化物和堿土金屬氯化物，只要在熔融狀態下，能夠電離出陽離子和陰離子，從而提高釩離子在熔鹽中的導電能力，進而在陰極析出即可。例如，所述堿金屬氯化物可以選自氯化鈉、氯化鉀和氯化鋰中的一種或多種；所述堿土金屬氯化物可以為氯化鎂和/或氯化鈣。本專利技術對所述電解條件沒有特別地限制，本領域技術人員可以根據現有的電解條件進行合理地選擇。例如，所述電解條件通常包括陽極材料、陰極材料、陽極電流密度和陰極電流密度。所述陽極材料可以為各種具有導電性的惰性材料，例如，可以為由石墨制成的材料；所述陰極材料可以為由金屬制成的材料，且本專利技術對所述金屬的種類沒有特別地限制，例如，可以為碳鋼和/或鑰。所述陽極材料和陰極材料的形狀可以根據實際情況進行合理地選擇，并不會對電解造成影響，例如，所述陽極材料和陰極材料可以為長方體、正方體或圓柱體。所述陽極電流密度和陰極電流密度可以在較寬的范圍內進行調整，優選情況下，所述陽極電流密度可以為O. 005-1. 5A/cm2，進一步優選為O. 01-lA/cm2 ;所述陰極電流密度可以為O. l-4A/cm2，進一步優選為O. 5-3. 5A/cm2。電解的時間可以根據所要電解的四氯化釩的總量來確定。此外，電解的條件還可以包括電解的溫度，本專利技術對所述電解的溫度沒有特別地限制，只要所述溫度高于含有堿金屬氯化物和/或堿土金屬氯化物和四氯化釩的熔鹽的熔融溫度，并且低于所述熔鹽的氣化溫度即可。通常來說，所述電解的溫度可以為600-1000°C，優選為 600-900°C。根據本專利技術提供的制備金屬釩的方法，其中，為了減少對環境的污染，優選情況下，該方法還可以包括將在電解過程中陽極產生的氯氣通入Ca(OH)2A溶液中，以將產生的氯氣去除。根據本專利技術，為了得到純度更高的金屬釩，該方法還可以包括將在陰極析出的含有金屬釩單質的電解產物冷卻，并依次與酸性水溶液和去離子水接觸，以去除電解產物中的金屬離子和氯離子，得到金屬釩單質。且本專利技術對所述酸性水溶液的種類、濃度和用量、·去離子水的用量以及接觸方式沒有特別地限制，只要能夠將含有金屬釩單質的電解產物中的金屬離子和氯離子去除即可，例如，所述酸性水溶液可以是濃度為1-5重量％的鹽酸水溶液，所述接觸方式可以為淋洗或者浸泡。所述冷卻的溫度可以為室溫，如15-30°C。此外，本專利技術還提供了一種上述方法制備得到的金屬釩。本專利技術并不限于上述實施方式中的具體細節，在本專利技術的技術構思范圍內，可以對本專利技術本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種金屬釩的制備方法，其特征在于，該方法包括在電解條件下，將熔融的熔鹽進行電解，在陰極得到含有金屬釩單質的電解產物；所述熔鹽含有堿金屬氯化物和/或堿土金屬氯化物和四氯化釩；以所述熔鹽的總摩爾數為基準，所述四氯化釩的含量為5?40摩爾％，所述堿金屬氯化物和/或堿土金屬氯化物的含量為60?95摩爾％。

【技術特征摘要】
1.一種金屬釩的制備方法，其特征在于，該方法包括在電解條件下，將熔融的熔鹽進行電解，在陰極得到含有金屬釩單質的電解產物；所述熔鹽含有堿金屬氯化物和/或堿土金屬氯化物和四氯化釩；以所述熔鹽的總摩爾數為基準，所述四氯化釩的含量為5-40摩爾％，所述堿金屬氯化物和/或堿土金屬氯化物的含量為60-95摩爾％。2.根據權利要求I所述的方法，其中，以所述熔鹽的總摩爾數為基準，所述四氯化釩的含量為10-35摩爾％，所述堿金屬氯化物和/或堿土金屬氯化物的含量為65-90摩爾％。3.根據權利要求I或2所述的方法，其中，所述熔鹽中的釩離子與氯離子的摩爾比為I 6-25。4.根據權利要求I或2所述的方法，其中，所述堿金屬氯化物選自氯化鈉、氯化鉀和氯化鋰中的一種或多種...

【專利技術屬性】
技術研發人員：閆蓓蕾，穆天柱，周玉昌，朱福興，鄧斌，
申請(專利權)人：攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：