一种基于三氯氧钒的三氯化钒及其制备方法

本发明属于三氯化钒。具体涉及一种基于三氯氧钒的三氯化钒及其制备方法。

背景技术：

1、三氯化钒是一种无机化合物，广泛应用于生产各种合金和催化剂。近年来，随着钢铁、化工、生物等领域的不断发展，市场对于三氯化钒的需求量呈快速增长趋势。目前三氯化钒通常由四氯化钒热分解、或将三氧化二钒与二氯化二硫反应制得，但存在工艺复杂、原料制备成本高等问题，故开发新的三氯化钒的制备方法为本领域技术人员所关注。

2、“金属钒粉的制备方法”(cn111266597b)专利技术，该技术以含钒粉料为钒源，包括fev80、alv85等高牌号含钒中间合金粉末，氯气为氯化介质，进行沸腾氯化，得三氯化钒初品。将三氯化钒初品在160～180℃下进行两步蒸馏，得三氯化钒。该方法制备的三氯化钒纯度为99.5％以上，但该技术通入氯气作为氯化介质，对环境污染较大，且反应通过加热蒸馏，反应温度较高。

3、“一种钒资源回收利用的方法”(cn113737024a)专利技术，该技术向含钒的精四氯化钛中加入活性炭，使四氯化钛中的三氯氧钒还原为三氯化钒，将得到的含钒溶液进行沉降和固液分离获得产品。该方法虽可制备三氯化钒产品，但所采用的活性炭固体不能很好的与三氯氧钒液体反应，得到的产品杂质含量高，且活性炭还原力度较小、添加量大、成本较高。

4、“一种基于钒页岩氯化精馏产物三氯氧钒的三氯化钒及制备方法”(2024108714836)专利技术，该技术向氯化精馏原料三氯氧钒中加入矿物油，在50～100℃条件下搅拌30min以上使三氯氧钒还原为三氯化钒，再向该溶液中加入酒精，静置18h以上，取上层清液烘干得到三氯化钒产品。该方法制备三氯化钒的过程中，矿物油与酒精不能很好的分离，静置所需时间较长，反应过程中温度较高、能耗大。

5、综上所述，现有的三氯化钒制备方法存在对环境不友好、成本较高、耗时长、能耗大和杂质含量高等缺点。

技术实现思路

1、本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种工艺简单、成本低、环境友好的基于三氯氧钒的三氯化钒的制备方法，用该方法制备的基于三氯氧钒的三氯化钒杂质含量低。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案的具体步骤是：

3、步骤1、氯化精馏

4、步骤1.1、按照钒源中的钒∶氯化剂的摩尔比为1∶(1～4)，将所述钒源与所述氯化剂混合，得到氯化精馏原料。

5、步骤1.2、将所述氯化精馏原料置于蒸馏装置中，通入保护性气氛，在150～190℃条件下氯化反应1～3h，制得三氯氧钒气体；冷凝，得到三氯氧钒液体。

6、步骤2、三氯化钒制备

7、步骤2.1、按照所述三氯氧钒液体∶添加剂的体积比为1∶(1～20)，向所述三氯氧钒液体中加入所述添加剂，搅拌，得到三氯氧钒混合液。

8、步骤2.2、按照所述三氯氧钒混合液∶还原剂的质量比为40∶(0.5～1)，向所述三氯氧钒混合液中加入所述还原剂，在温度为0～40℃条件下搅拌5～15min，静置，固液分离，得到三氯化钒溶液和废渣。

9、步骤2.3、将所述三氯化钒溶液置于真空干燥箱中，于80～120℃条件下烘干，得到基于三氯氧钒的三氯化钒。

10、所述钒源为钒酸钠、或为钒酸钾。

11、所述氯化剂为氯化铝、或为氯化锌与氯化铝的混合物。

12、所述保护性气氛为氮气、或为氩气。

13、所述添加剂为无水乙醇、或为乙酸。

14、所述还原剂为铝粉、或为锌粉。

15、所述真空干燥箱的真空度为-0.08～-0.1mpa。

16、由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下积极效果：

17、1、本发明采用铝粉或锌粉作为还原剂，还原三氯氧钒制备三氯化钒，与现有的通过向氧化钒中通入大量氯气制备四氯化钒，再热解制备三氯化钒的工艺或在氯气和160～180℃条件下将钒中间合金转化为三氯化钒相比，本发明不用额外通入保护性气体，避免了产生氯气污染环境问题，环境友好。与现有的三氯化钒制备工艺相比，本发明是放热反应，没有加热工序，在常温下发生反应，反应温度低、能耗较小和工艺简单。

18、2、本发明将无水乙醇或乙酸作为添加剂加入三氯氧钒中，与还原剂反应制备基于三氯氧钒的三氯化钒，相比采用有机溶剂制备三氯化钒，在无水乙醇或乙酸介质中进行反应，通过用铝粉或锌粉与三氯氧钒中的氧结合生成金属氧化物，达到还原的效果，可以快速、充分的与液体三氯氧钒反应，所需原料较少，成本低。反应生成的金属氧化物在无水乙醇或乙酸介质中形成沉淀，相比于现有的有机溶剂制备工艺采用的液液分离所用的静置时间，本发明采用固液分离不仅耗时短，且上层清液中不引入其他杂质，杂质含量低。

19、因此，本发明具有对环境友好、成本低、耗时短、能耗小和工艺简单的特点，用该方法制备基于三氯氧钒的三氯化钒杂质含量低。

技术特征：

1.一种基于三氯氧钒的三氯化钒的制备方法，其特征在于所述制备方法的具体步骤是：

2.根据权利要求1所述的基于三氯氧钒的三氯化钒的制备方法，其特征在于所述钒源为钒酸钠、或为钒酸钾。

3.根据权利要求1所述的基于三氯氧钒的三氯化钒的制备方法，其特征在于所述氯化剂为氯化铝、或为氯化锌与氯化铝的混合物。

4.根据权利要求1所述的基于三氯氧钒的三氯化钒的制备方法，其特征在于所述保护性气氛为氮气、或为氩气。

5.根据权利要求1所述的基于三氯氧钒的三氯化钒的制备方法，其特征在于所述添加剂为无水乙醇、或为乙酸。

6.根据权利要求1所述的基于三氯氧钒的三氯化钒的制备方法，其特征在于所述还原剂为铝粉、或为锌粉。

7.根据权利要求1所述的基于三氯氧钒的三氯化钒的制备方法，其特征在于所述真空干燥箱的真空度为-0.08～-0.1mpa。

8.一种基于三氯氧钒的三氯化钒，其特征在于所述基于三氯氧钒的三氯化钒是根据权利要求1～7中任一项所述基于三氯氧钒的三氯化钒的制备方法所制备的基于三氯氧钒的三氯化钒。

技术总结
本发明涉及一种基于三氯氧钒的三氯化钒及其制备方法。其技术方案是：将钒源与氯化剂混合，得到氯化精馏原料；将氯化精馏原料置于蒸馏装置中，通入保护性气氛，氯化反应，冷凝，得到三氯氧钒液体；向三氯氧钒液体中加入添加剂，搅拌，得到三氯氧钒混合液；向三氯氧钒混合液中加入还原剂，在0～40℃条件下搅拌，静置，固液分离，得到三氯化钒溶液和废渣；将三氯化钒溶液置于真空干燥箱中烘干，得到基于三氯氧钒的三氯化钒。本发明具有对环境友好、成本低、耗时短、能耗小和工艺简单的特点，用该方法制备基于三氯氧钒的三氯化钒杂质含量低。

技术研发人员：樊涌,张琪雯,张一敏,刘红
受保护的技术使用者：武汉科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5