CN101597698A - 一种石煤酸浸提钒方法 - Google Patents

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Abstract

本发明系一种石煤酸浸提钒方法，工艺过程主要包括：石煤酸浸液结晶硫酸铝铵矾，结晶后液中和或氧化中和沉钒，沉钒渣碱浸或钠盐焙烧后水浸，浸钒液铵盐沉钒，偏钒酸铵热解，硫酸铝铵矾转型等步骤，具有试剂用量少，生产成本低，产品质量好，资源综合利用率高，产生废物少，环境友好等优点。

Description

一种石煤酸浸提钒方法
技术领域
本发明涉及一种石煤酸浸提钒方法。
背景技术
石煤是一种重要的钒冶金矿物资源，以石煤为原料生产精钒(V2O5)的工艺可分为酸浸法、碱浸法和氯化钠焙烧法。氯化钠焙烧是石煤提钒的传统工艺，由于焙烧过程产生HCl等酸性气体对环境污染很大，许多地方都禁止采用石煤钠化焙烧提钒工艺。石煤碱浸提钒工艺虽然不产生HCl等酸性气体污染环境，但碱浸过程大量的硅进入溶液，浸出液中硅钒分离还有待进一步研究。目前石煤提钒主要采用酸浸工艺，石煤酸浸提钒工艺又分为：石煤常压酸浸、石煤氧压酸浸、石煤低温硫酸化焙烧--水浸、石煤钙化焙烧--酸浸等。酸浸过程，石煤中的铁、铝等杂质与钒一起进入溶液，石煤酸浸液目前都是采用萃取法分离回收其中的钒：石煤酸浸液→还原→萃取→反萃→氧化→沉钒。为了避免Fe(III)对钒萃取的干扰，萃取前必须加入还原剂将Fe(III)还原成Fe(II)，与此同时，溶液中的高价钒也被还原。这样一来，浸出液是先还原萃取，后反萃氧化，工艺流程长，试剂耗量大，生产成本高，且提钒后液若循环使用，硫酸盐大量积累，溶液粘度大，萃取分相困难，直接排放环境污染大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺流程，可节约试剂用量，减少废物排放，提高资源综合利用率，保护环境，降低生产成本的一种石煤酸浸提钒方法。
本发明的技术方案是：
包括以下步骤：石煤酸浸液结晶硫酸铝铵矾；结晶后液加碱直接中和或氧化中和沉钒过滤，得沉钒渣和沉钒后液；沉钒后液循环至石煤酸浸工序循环使用，沉钒渣碱浸或钠盐焙烧后水浸；浸钒液铵盐沉钒，得偏钒酸铵和沉钒母液；偏钒酸铵热解；硫酸铝铵矾转型。
所述的结晶硫酸铝铵矾是指在石煤酸浸液中加入(NH4)SO4、NH4Cl、NH4NO3、NH3·H2O中的一种或几种，使溶液中的铝以NH4Al(SO4)2·12H2O形式结晶析出。
所述的结晶后液加碱直接中和是指加入NaOH、CaCO3、CaO、Ca(OH)2、NH3·H2O中的一种或几种，使溶液中的钒沉淀析出。
所述的结晶后液氧化中和是指加入H2O2、NaClO3、空气、O2中的一种或几种，使溶液中的低价钒变成V(V)，并同时加入NaOH、CaCO3、CaO、Ca(OH)2、NH3·H2O中的一种或几种，使溶液中的钒沉淀析出。
所述的沉钒滤渣碱浸是指加入NaOH、Na2CO3、NaHCO3中的一种或几种搅拌浸出钒。
所述的沉钒渣钠盐焙烧是指加入NaCl、NaHCO3、Na2CO3中的一种或几种混合后焙烧，使其中的钒转化成NaVO3。
所述的水浸是指沉钒渣钠盐焙烧得到的焙砂加水浸出其中的NaVO3。
所述的铵盐沉钒是指加NH4Cl使浸出液中的钒以偏钒酸铵的形式沉淀析出。
所述的偏钒酸铵热解是指偏钒酸铵热解分解得V2O5产品。
所述的硫酸铝铵矾转型是指NH4Al(SO4)2·12H2O晶体加水溶解后，加入石灰调pH至3.5～8.5，使其中的Al转化成Al(OH)3过滤，所得滤液返回石煤酸浸液结晶析出硫酸铝铵矾工序循环使用，滤渣堆存。
沉钒母液可循环至结晶硫酸铝铵矾处。
本发明实施的具体工艺过程为：
石煤酸浸液提钒工艺流程如图1所示，主要包括以下步骤：石煤酸浸液结晶硫酸铝铵矾，结晶后液中和或氧化中和沉钒，沉钒渣碱浸或钠盐焙烧后水浸，水浸液铵盐沉钒，偏钒酸铵热解，其工艺过程的相应参数为：按石煤酸浸液中铝形成硫酸铝铵矾NH4Al(SO4)2·12H2O晶体化学反应计量数的1～3倍加铵或氨；结晶后液直接加碱中和或氧化中和至pH值为1.5～5.5沉钒；沉钒渣按形成NaVO3化学反应计量数的1.0-3.0倍加入NaOH、Na2CO3、NaHCO3中的一种或几种25～100℃，固液比1∶1.0～5.0g/ml，搅拌浸出0.5～3.5小时，或按形成NaVO3焙烧反应化学计量数的1.0-3.0倍加入NaCl、NaHCO3、Na2CO3中的一种或几种700～900℃焙烧1～3小时后，焙砂按固液比1∶1.0～5.0g/ml加水25～100℃浸出1.0～4.0小时后过滤；浸钒滤液按钒沉淀所需铵离子理论量的1～3倍加入NH4Cl沉淀析出偏钒酸铵；偏钒酸铵450～550℃热解1～2小时得V2O5产品。
本发明与已有的技术相比具有以下优点及效果：
本发明的优势在于在工艺流程中将石煤酸浸液通过结晶硫酸铝铵这一步骤，除铝后，再中和沉钒富集，沉钒后液返回石煤酸浸工序循环使用，水的回用率高。
通过本发明工艺处理的石煤酸浸液沉钒渣还具有总量少、品位高，分离回收其中钒的试剂用量小、加工成本低的特点。本发明的整个工艺过程可使得石煤中钒、铁、铝等有价金属均得到有效回收和利用，资源综合利用率高，这是其它现有技术的相关工艺所不具备的，符合有效利用资源，节约成本技术改造趋势。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步描述，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
实施例1
2500g含钒(V2O5)1.08％的石煤破碎后按固液比1∶1.2g/ml加水搅拌，再加入270ml浓硫酸95℃浸出36小时过滤，得到含钒(V2O5)6.12g/L的浸出液3000ml，浸出液加氨水调pH值至0.5，结晶析出硫酸铝铵矾NH4Al(SO4)2·12H2O晶体，结晶后液加NaOH中和至pH值至4.5沉淀析出含钒渣过滤，沉钒渣按形成NaVO3焙烧反应计量数的2倍加入NaCl与Na2CO3摩尔比1∶1的混合物，拌匀后800℃焙烧1.5小时，焙砂按固液比1∶2g/ml加水搅拌80℃浸出1小时，浸出液按钒沉淀所需铵离子理论量的2倍加入NH4Cl结晶析出偏钒酸铵，偏钒酸铵550℃热解1.0小时得到纯度为97.5％的V2O5产品，整个工艺过程钒的总回收率为65.2％。
实施例2
2500g含钒(V2O5)1.08％的石煤破碎后加入270ml浓硫酸拌匀后250℃焙烧2小时，焙砂按固液比1∶1.2g/ml加入实施例1中和沉钒后液95℃浸出1.5小时过滤，得到含钒(V2O5)6.79g/L的浸出液3100ml，浸出液按NH4Al(SO4)2·12H2O晶体析出化学反应计量数的1.5倍加入(NH4)SO4，结晶除铝，结晶后液加CaCO3中和至pH值至2.5过滤，滤液加入双氧水氧化沉淀过滤，沉钒渣按形成NaVO3化学反应计量数的2倍加入NaOH，固液比1∶2g/ml，80℃搅拌浸出2.0小时，浸出液按钒沉淀所需铵离子理论量的1.5倍加入NH4Cl结晶析出偏钒酸铵，偏钒酸铵500℃热解1.5小时得到纯度为98.1％的V2O5产品，整个工艺过程钒的总回收率为74.8％。NH4Al(SO4)2·12H2O晶体加水溶解后，搅拌加石灰调pH值至7.0过滤。
实施例3
1000g含钒(V2O5)1.08％的石煤破碎后按固液比1∶1.2g/ml实施例2中和沉钒后液，再加入110ml浓硫酸氧压165℃浸出3小时过滤，得到含钒(V2O5)8.61g/L的浸出液985ml，浸出液加NaOH和实施例2得到的NH4Al(SO4)2·12H2O转型后液调pH值至1.5，结晶析出硫酸铝铵矾NH4Al(SO4)2·12H2O晶体，结晶后液加Na2CO3中和至pH值至3.5鼓风氧化沉淀析出含钒渣过滤，沉钒渣按形成NaVO3焙烧反应计量数的1.5倍加入Na2CO3拌匀后750℃焙烧3小时，焙砂按固液比1∶3g/ml加水搅拌30℃浸出3.5小时，浸出液按钒沉淀所需铵离子理论量的3倍加入NH4Cl结晶析出偏钒酸铵，偏钒酸铵450℃热解2小时得到纯度为97.1％的V2O5产品，整个工艺过程钒的总回收率为75.2％。

Claims (10)

1.一种石煤酸浸液提钒方法，其特征在于，包括以下步骤：石煤酸浸液结晶硫酸铝铵矾；结晶后液中和或氧化中和沉钒过滤，得沉钒后液和沉钒渣；沉钒后液循环至石煤酸浸工序循环使用，沉钒渣直接碱浸或用钠盐焙烧后水浸；钒浸出液铵盐沉钒过滤，得沉钒母液和偏钒酸铵；偏钒酸铵热解；硫酸铝铵矾转型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的结晶硫酸铝铵矾是指按石煤酸浸液中的铝形成NH4Al(SO4)212H2O晶体化学反应计量数的1～3倍加入(NH4)SO4、NH4Cl、NH4NO3、NH3·H2O中的一种或几种，析出硫酸铝铵矾晶体。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的结晶后液中和是指加入NaOH、CaCO3、CaO、Ca(OH)2、NH3·H2O中的一种或几种，中和至pH值为1.5～5.5，使溶液中的钒沉淀析出。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的结晶后液氧化中和是指加入H2O2、NaClO3、空气、O2中的一种或几种，使溶液中的低价钒变成V(V)，并同时加入NaOH、CaCO3、CaO、Ca(OH)2、NH3·H2O中的一种或几种，中和至pH值为1.5～5.5，使溶液中的钒沉淀析出。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述的沉钒渣直接碱浸是指按形成NaVO3化学反应计量数的1.0-3.0倍加入NaOH、Na2CO3、NaHCO3中的一种或几种，固液比1∶1.0～5.0g/ml，搅拌浸出沉钒渣中的钒。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的沉钒渣钠盐焙烧是指按形成NaVO3焙烧反应计量数的1.0-3.0倍加入NaCl、NaHCO3、Na2CO3中的一种或几种700～900℃焙烧1～3小时。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的水浸是指沉钒滤渣钠盐焙烧得到的焙砂按固液比1∶1.0～5.0g/ml加水25～100℃浸出1.0～4.0小时。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的铵盐沉钒是指按浸出液中的钒沉淀所需铵离子理论量的1～3倍加入NH4Cl沉淀析出偏钒酸铵。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的偏钒酸铵热解是指偏钒酸铵450～550℃热解1～2小时得V2O5产品
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的硫酸铝铵矾转型是将NH4Al(SO4)212H2O晶体加水溶解后，加入石灰调pH值至3.5-8.5，使其中的Al转化成Al(OH)3过滤，所得转型液循环至石煤酸浸液结晶硫酸铝铵工序循环使用。
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