CN101275187A - 一种石煤湿法提钒工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石煤湿法提钒工艺，它是将石煤经破碎球磨过筛、配料(加入添加剂)、酸浸、氧化、离子交换、沉钒、煅烧等工序生产五氧化二钒产品。其特征在于所说的添加剂为易溶性氟化物，如氟化钠、氟化钾、氟化铵等，添加剂的用量为含钒矿石粉重量的1－10％，钒的浸出率达到95％以上，综合回收率大于80％，和现有工艺相比，浸出率提高了15－30％。这种工艺省去石煤焙烧过程，消除了HCl、Cl2对环境的污染，简化了工艺流程，降低了生产成本，大大提高了钒的回收率。

Description

一种石煤湿法提钒工艺
技术领域：
本发明涉及一种石煤湿法提钒工艺。
背景技术：
我国钒矿资源十分丰富，从含钒石煤矿中提取钒，传统的工艺多为平窑钠法焙烧，它的优点是生产流程比较稳定，可操作性强、投资省，缺点是平窑焙烧时，产生含氯气体等有害成份，环境污染严重，为国家明令禁止。同时这种传统工艺钒转化率、回收率低，造成资源严重浪费，这也是我国不倡导平窑焙烧的另一原因。目前，我国已着重于湿法冶金提钒。主要方法有酸法和碱法两种，虽然浸出率比焙烧法有所提高，但效果也不理想，同时存在在浸出时间长等缺点。因此，提高钒浸出率、缩短浸出时间，是钒湿法冶金的一个重要的课题。
发明内容：
本发明的目的是提供一种通过选择合适的添加剂和反应条件，显著提高钒的浸出率的石煤湿法提钒工艺。
钒在粘土矿物中主要以V(III)质同象形式置换六次配位的三价铝而存在于云母体晶格中，分子式为(Al，V)[SiO10](OH)2，为了使钒能从云母结构中溶浸出来，必须破坏云母结构，并使之氧化才可能被溶剂浸出，故属难浸的钒。除了采用钠化焙烧打破云母结构并转化成可溶性的钒外，也可直接用酸来破坏它的云母结构，在一定的温度和酸度下，氢离子进入云母结构置换Al，使离子半径发生变化，从而把钒释放出来氧化成四价后被酸溶解。其反应式为：
(V2O3)·X+2H2SO4·1/2O2＝V2O2(SO4)2+2H2O+XO
V2O2(OH)4+2H2SO4＝V2O2(SO4)+2H2O
得到硫酸钒酰蓝色溶液。与类质同相相比，吸咐状态的钒要易浸得多，只要钒不是三价态存在，就可被硫酸浸出。
本发明的技术方案如下：将含钒石煤原矿破碎、球磨至过80目筛后烘干(含水量控制在10％以下)，按1-10％的重量比在原矿粉中加入一种易溶性氟化物(氟化钠、氟化钾、氟化铵、氟氢化钠、氟氢化钾或氟氢化铵)添加剂并拌合均匀，将混合好的矿粉计量投入酸浸池，加入矿粉重量5-30％的无机酸(硫酸、盐酸、硫酸加盐酸、硫酸加硝酸或硫酸加磷酸)，按固液比2-5∶1控制水的加入量，不时搅拌，在加热条件下(温度10-100℃)浸出1-10小时，过滤分离；在酸浸的钒溶液中加入一定量的氯酸钠溶液，使四价钒氧化为五价钒，将含钒(V)液用强碱性大孔阴离子交换树脂吸附，吸附后溶液用10％的NaOH和5％NaCl混合液进行解吸。将离子交换富集后的含钒洗脱液用氯化铵沉钒生成偏钒酸铵沉淀，将沉淀出的偏钒酸铵再用1-2％氯化铵水溶液浸洗三次除去杂质，液体经处理后循环使用。将偏钒酸铵滤饼烘干后，送入煅烧炉，在400-600℃煅烧分解为桔红色的五氧化二钒产品。尾气用盐酸回收，生成氯化铵返回沉钒工序使用。本工艺生产出的产品纯度大于98％，钒总回收率大于80％。
由于本发明含钒矿石不需经过焙烧直接酸浸，工艺简单，降低了能耗和生产成本，消除了钠化焙烧产生的HCl、Cl2烟气对环境的污染和设备的腐蚀，属清洁生产工艺。且大大提高了钒浸出率和总回收率，资源利用率高。
附图说明：
附图是本工艺的生产流程图。
具体实施方式：
实施例一：
(1)粉碎球磨过筛：将含钒原矿用破碎、球磨至过80目筛，烘干(含水量控制在10％以下)。
(2)配料
按添加剂的用量为含钒矿粉重量的3％配量比值加入氟化钠并拌合均匀。
(3)酸浸
将混合好的矿粉计量投入酸浸池，加入矿粉重量5-30％的无机酸，按固液比2-5∶1控制水的加入量。不时搅拌，在加热条件下(温度10-100℃)浸出1-10小时，过滤分离。
(4)氧化
在酸浸的钒溶液中加入一定量的氯酸钠溶液，使四价钒氧化为五价钒。
(5)离子交换
将含钒(V)液用强碱性大孔阴离子交换树脂吸附，吸附后溶液用10％的NaOH和5％NaCl混合液进行解吸。
(6)沉钒
将离子交换富集后的含钒洗脱液用氯化铵沉钒生成偏钒酸铵沉淀。将沉淀出的偏钒酸铵再用1-2％氯化铵水溶液浸洗三次除去杂质，液体经处理后循环使用。
(7)煅烧分解
将偏钒酸铵滤饼烘干后，送入煅烧炉，在400-600℃煅烧分解为桔红色的五氧化二钒。尾气用盐酸回收，生成氯化铵返回沉钒工序使用。用氟化钠作为添加剂，石煤中钒的浸出率为92％。
实施例二：
按照上述破碎球磨过筛、配料、酸浸、氧化、离子交换、沉钒、煅烧等步骤依次操作，其中在配料工序中，石煤矿粉中所加入的添加剂为氟化钾，重量为矿粉的5％，石煤中钒的浸出率为96％。
实施例三：
按照上述破碎球磨过筛、配料、酸浸、氧化、离子交换、沉钒、煅烧等步骤依次操作，其中在配料工序中，石煤矿粉中所加入的添加剂为氟化铵，重量为矿粉的6％，石煤中钒的浸出率为95％。

Claims (4)

1. 一种石煤湿法提钒工艺，其特征是将含钒原矿破碎、球磨至过80目筛后烘干，按1-10％的重量比在原矿粉中加入一种易溶性氟化物添加剂并拌合均匀，将混合好的矿粉计量投入酸浸池，加入矿粉重量5-30％的无机酸，按固液比2-5∶1控制水的加入量，不时搅拌，在10-100℃温度下浸出1-10小时，过滤分离；在酸浸的钒溶液中加入一定量的氯酸钠溶液，然后将含钒(V)液用强碱性大孔阴离子交换树脂吸附，吸附后溶液用10％的NaOH和5％NaCl混合液进行解吸。将离子交换富集后的含钒洗脱液用氯化铵沉钒生成偏钒酸铵沉淀，将沉淀出的偏钒酸铵再用1-2％氯化铵水溶液浸洗三次除去杂质，液体经处理后循环使用。将偏钒酸铵滤饼烘干后，送入煅烧炉，在400-600℃煅烧分解为桔红色的五氧化二钒产品。
2. 根据权利要求1所说的石煤湿法提钒工艺，其特征在于钒原矿破碎、球磨烘干后含水量控制在10％以下。
3. 根据权利要求1所说的石煤湿法提钒工艺，其特征在于所说易溶性氟化物添加剂为氟化钠、氟化钾、氟化铵、氟氢化钠、氟氢化钾或氟氢化铵。
4. 根据权利要求1所说的石煤湿法提钒工艺，其特征在于所说的无机酸为硫酸，盐酸，硫酸加盐酸，硫酸加硝酸，或硫酸加磷酸。
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