硫安ーメタノールストリップ新法を応用した革新的バナジウム電解液製造プロセスの開発

采用新型硫酸铵-甲醇反萃法开发创新型钒电解液生产工艺

基本信息

批准号：
21K04745
负责人：
高橋博
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Akita University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では，製油所や発電所で発生する大量の燃焼灰中に含有される，バナジウム，ニッケル，マグネシウムなどの金属塩に着目し，申請者らが新規に開発した硫酸アンモニウムとメタノールを用いる金属塩の晶析技術を基に，燃焼灰からの金属塩を新たに生産する革新的プロセスの開発を行うと共に，これら技術の社会実装を目指すことを目的とする。今年度は，主に燃焼灰の浸出後の溶液から金属塩を分離することを目的として，金属を含む硫酸塩水溶液に所定量の硫酸アンモニウム，さらにはメタノール添加し，種々の操作条件下における金属塩の晶析挙動を追跡した。研究代表者らのこれまでの研究より，硫酸酸性雰囲気においては，バナジウムイオンは硫酸アンモニウム，メタンボール存在下では固相に沈澱を生じないことが明らかとなっていることから，他の夾雑成分となりえる金属塩にターゲットを絞り晶析現象の追跡を行った。その結果，ニッケル，コバルト，マグネシウムなどについては晶析速度は比較的速く，硫酸アンモニウム存在下でメタノールを添加すると迅速に沈澱が生成した。一方，一部の両性金属に関しては，硫酸アンモニウム存在下においてメタノールを添加したのみでは沈澱の生成は観測されなかった。しかし，所定の時間が経過した後，溶液を撹拌し始めると急激に沈澱を生成しする傾向がみられ，この両性金属に関する晶析現象は物質移動律速であることが示唆された。これらの結果を受けて，バナジウムを分離後に得られる金属類をある程度群分離が可能かどうかを調べるため，ニッケル，コバルトなどの遷移金属類と両性金属を含む混合溶液を調製後遷移金属と両性金属の群分離を試みたところ，両群の分離は比較的良好に進行することが明らかとなり，本手法は不純物として除去した金属類の一部の郡分離にも有効であることが明らかとなった。

在这项研究中，我们以炼油厂和发电厂产生的大量燃烧灰中含有的钒、镍和镁等金属盐为中心，利用硫酸铵和甲醇开发了一种新型金属盐。该项目的目的是开发一种基于结晶技术的燃烧灰生产金属盐的创新工艺，并致力于这些技术的社会实施。本财年，我们在含有金属的硫酸盐水溶液中添加了预定量的硫酸铵和甲醇，主要是为了在浸出燃烧灰后从溶液中分离出金属盐，并分析了金属盐在各种操作条件下的结晶行为。紧随其后。研究代表之前的研究表明，在酸性硫酸气氛中，在硫酸铵和甲烷存在的情况下，钒离子不会在固相中沉淀，因此它们可能是其他污染物成分，我们重点关注金属盐并追踪了它们。结晶现象。结果，镍、钴、镁等的结晶速度较快，在硫酸铵存在下加入甲醇时很快形成沉淀。另一方面，对于一些两性金属，当在硫酸铵存在下添加甲醇时没有观察到沉淀。然而，当经过一定时间后开始搅拌溶液时，沉淀物往往会快速形成，这表明这种两性金属的结晶现象受到传质的速率限制。基于这些结果，我们制备了含有镍和钴等过渡金属与两性金属的混合溶液，以研究是否可以在一定程度上对钒分离后获得的金属进行基团分离。结果发现，两组的分离进展相对较好，这表明该方法对于分离一些已作为杂质去除的金属组也是有效的。