CN102031367A

CN102031367A - 一种从含钒页岩矿中浸出钒的方法

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Publication number: CN102031367A
Application number: CN2010105716306A
Authority: CN
Inventors: 全喆; 丁一刚; 王亚池
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2030-11-30
Also published as: CN102031367B

Abstract

本发明涉及一种以过硫酸铵协同混合碱从含钒页岩中浸出钒的方法，属于湿法冶金范畴。首先将含钒页岩矿破碎、磨细，加入用过硫酸铵和混合碱配制好的浸出溶液，在常温常压下浸出，浸出后经固液分离得到含钒浸出液，浸出液经净化和PH值调节后，对钒离子进行富集而得到沉钒母液，沉钒母液通过除硅、磷等杂质后加入氨水或铵盐，得到多钒酸铵沉淀，多钒酸铵经煅烧得到五氧化二钒。采用本发明方法物耗下降，工艺流程缩短，杂质处理操作简单，可以降低生产成本15％～25％，含钒页岩矿中钒的浸出率较高且稳定。

Description

一种从含钒页岩矿中浸出钒的方法

技术领域

本发明涉及一种以过硫酸铵协同混合碱从含钒页岩中浸出钒的方法，属于湿法冶金范畴。

背景技术

钒是制备特种钢、钒钛合金、催化剂以及钒液流储能电池等高科技产品的重要材料，广泛应用于近代工业技术中。钒矿资源主要有钒钛磁铁矿和含钒页岩(包括炭质页岩、泥质页岩等)。含钒页岩占我国钒总储量的87％，是钒的重要资源。

含钒页岩矿是我国作为钒的单独矿床开采的主要含钒资源，其物质组份较复杂，钒的赋存状态变化多样，且钒品位较低，以V₂O₅计一般为1.0％左右。含钒页岩中的钒以V(III)为主，有部分V(IV)，很少见V(V)。由于V(III)的离子半径(74pm)与Fe(II)的离子半径(74pm)相等，与Fe(III)的离子半径(64pm)也很接近，因此，V(III)几乎不生成本身的矿物，而是以类质同象存在于含钒云母、高岭石等铁铝矿物的硅氧四面体结构中。含钒页岩中的钒只有在高温和添加剂的作用下，才能转变为可溶性的五价钒。我国从20世纪60年代开始对含钒页岩提钒进行研究，70年代开始工业生产，所使用的工艺均为钠化焙烧(NaCl)-水浸或酸浸工艺。这种工艺存在两个严重缺陷，一是因为焙烧过程生成Cl₂、HCl、SO₂混合气体而造成环境污染，二是钒回收率普遍为45～55％，使50％左右的钒矿资源得不到有效利用而浪费。

为改变和取代钠化焙烧工艺，科技工作者进行了钙法焙烧、空白焙烧、湿法酸浸等新工艺的研究。钙法焙烧虽然解决了大气污染问题，但焙烧过程受矿石性质影响外，焙烧气氛、时间、温度和钙盐用量等的影响也非常敏感控制不当，容易形成难溶的硅酸盐使得部分钒被“硅氧”裹络，或者矿样中的部分钒与铁、钙等元素生成钒酸铁、钒酸钙钠、钒酸钙等难溶性化合物。空白焙烧主要是想解决石煤脱碳和低价钒的氧化问题，但焙烧设备还是传统的平窑和沸腾炉，不仅生产规模有限，而且焙烧过程并没有改变含钒矿物的晶体结构，不能有效提高钒的回收率。湿法酸浸工艺不需焙烧，石煤矿石可以湿磨，适合大规模生产，因此也成为含钒页岩提钒研究的重点。湿法酸浸提钒工艺的基础理论研究也有一些进展。目前，含钒页岩(如石煤)酸浸提钒工艺已在陕西、湖南、湖北等地得到较大规模的生产应用。

然而，酸浸提钒工艺还存在一些需要解决的问题。一是为得到较高V₂O₅浸出率，不得不消耗大量H₂SO₄，生产中H₂SO₄用量一般为矿石质量的25-35％，V₂O₅浸出率一般在65％～75％左右，超过80％的很少，V₂O₅回收率一般不超过70％；二是酸性浸出液的净化除杂、Fe(III)还原和PH值调整等工序需要消耗大量药剂，从而导致工艺流程长，操作复杂，问题。且在工艺过程中H₂SO₄消耗太多，是影响生产成本的关键因素，在生产中应用经济意义不大，其生产出来的产品抗市场风险能力低。其实，湿法提钒要解决的关键问题是在提高V₂O₅浸出率和回收率的前提下，如何降低消耗和避免环境污染，研究方向应该是开发低消耗低成本的清洁生产工艺。

发明内容

本发明的目的是提供一种以过硫酸铵协同混合碱从含钒页岩中浸出钒的方法，实现湿法提钒。

本发明的目的是通过如下方式实现的：一种从含钒页岩矿中浸出钒的方法，其特征在于：首先将含钒页岩矿破碎、磨细，加入用过硫酸铵和混合碱配制好的浸出溶液，在常温常压下浸出，浸出后经固液分离得到含钒浸出液，浸出液经净化和PH值调节后，对钒离子进行富集而得到沉钒母液，沉钒母液通过除硅、磷等杂质后加入氨水或铵盐，得到多钒酸铵沉淀，多钒酸铵经煅烧得到五氧化二钒。

所述含钒页岩矿采用湿磨方法，将矿石磨成粒度小于0.21mm(120目)的矿浆，矿浆水固体积比为1.2-1.5∶1。

所述混合碱由氨水、碳酸铵组成。

所述浸出溶液加入矿石中所形成的液固比为2.5-3.5∶1，过硫酸铵浓度为20-30g/L、氨水浓度为2.8-3.5mol/L、铵离子浓度为4.3-5.0mol/L，PH值为9-12。

所述浸出过程辅以匀速搅拌，浸出时间2-6小时。

所述浸出液经净化，用稀硫酸将PH值调整到6.5～7.0后，采用离子交换法进行钒离子富集。

所述离子交换法选用D318等同类型树脂。

本发明具有如下的有益效果：1、用过硫酸铵协同混合碱浸出含钒页岩矿中的钒，与使用硫酸浸出含钒页岩矿中钒的工艺比较，物耗下降，工艺流程缩短，杂质处理操作简单，可以降低生产成本15％～25％；2、用过硫酸铵协同混合碱浸出含钒页岩矿中的钒，由于过硫酸铵水解产生的氧能有效破坏含钒云母等硅铝矿物的晶体结构，为浸出钒创造条件，含钒页岩矿中钒的浸出率较高且稳定。3、用过硫酸铵协同混合碱浸出含钒页岩矿中的钒，所产生的废水为中性溶液，更有利实现于清洁生产。

附图说明

图1为本发明所述方法的工艺流程图

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

实施例1取钒品位(以V₂O₅计)为1.05％的含钒石煤矿石，破碎、湿式磨矿至粒度0.21mm(120目)，磨矿得到的矿浆中水与含钒石煤矿的体积质量比为1.5∶l，加入由过硫酸铵和混合碱配制好的溶液仍按液固比2.5∶1进行钒的浸出；在配制好的溶液中：过硫酸铵浓度为20g/L、氨水浓度为2.8mol/L、铵离子浓度为4.3mol/L(铵离子浓度加入少量碳酸铵来微调)。浸出过程在常温常压下进行，并辅以160rpm的速度搅拌，浸出时间3h，浸出后经液固分离得到含钒浸出液，钒浸出率(以V₂O₅计)为78.9％。浸出液经净化，用稀硫酸将pH值调整到6.5后，采用离子交换法进行钒离子富集，选用D318树脂吸附、解析等工序，得到沉钒母液；沉钒母液通过除硅、磷等杂质后加入氨水，得到多钒酸铵沉淀，多钒酸铵经煅烧制备粉状五氧化二钒产品。V₂O₅的回收率为69.2％。

实施例2取钒品位(以V₂O₅计)为0.93％的含钒石煤矿石，破碎、湿式磨矿至粒度0.21mm(120目)，磨矿得到的矿浆中水与含钒石煤矿的体积质量比为1.5∶l，加入由过硫酸铵和混合碱配制好的溶液仍按液固比3.0∶1进行钒的浸出；在配制好的溶液中：过硫酸铵浓度为26g/L、氨水浓度为3.2mol/L、铵离子浓度为4.7mol/L(铵离子浓度加入少量碳酸铵来微调)。浸出过程在常温常压下进行，并辅以160rpm的速度搅拌，浸出时间3h，浸出后经液固分离得到含钒浸出液，钒浸出率(以V₂O₅计)为82.4％。浸出液经净化，用稀硫酸将pH值调整到7.0后，采用离子交换法进行钒离子富集，选用D318树脂吸附、解析等工序，得到沉钒母液；沉钒母液通过除硅、磷等杂质后加入氨水，得到多钒酸铵沉淀，多钒酸铵经煅烧制备粉状五氧化二钒产品。V₂O₅的回收率为72.6％。

实施例3取钒品位(以V₂O₅计)为0.93％的含钒石煤矿石，破碎、湿式磨矿至粒度0.21mm(120目)，磨矿得到的矿浆中水与含钒石煤矿的体积质量比为1.5∶l，加入由过硫酸铵和混合碱配制好的溶液仍按液固比3.5∶1进行钒的浸出；在配制好的溶液中：过硫酸铵浓度为30g/L、氨水浓度为3.4mol/L、铵离子浓度为5.0mol/L(铵离子浓度加入少量碳酸铵来微调)。浸出过程在常温常压下进行，并辅以160rpm的速度搅拌，浸出时间3h，浸出后经液固分离得到含钒浸出液，钒浸出率(以V₂O₅计)为85.7％。浸出液经净化，用稀硫酸将pH值调整到7.0后，采用离子交换法进行钒离子富集，选用D318树脂吸附、解析等工序，得到沉钒母液；沉钒母液通过除硅、磷等杂质后加入氨水，得到多钒酸铵沉淀，多钒酸铵经煅烧制备粉状五氧化二钒产品。V₂O₅的回收率为74.3％。

实施例4取钒品位(以V₂O₅计)为1.2％的含钒风化矿石，破碎、湿式磨矿至粒度0.21mm(120目)，磨矿得到的矿浆中水与含钒石煤矿的体积质量比为1.5∶l，加入由过硫酸铵和混合碱配制好的溶液仍按液固比3.5∶1进行钒的浸出；在配制好的溶液中：过硫酸铵浓度为30g/L、氨水浓度为3.4mol/L、铵离子浓度为5.0mol/L(铵离子浓度加入少量碳酸铵来微调)。浸出过程在常温常压下进行，并辅以160rpm的速度搅拌，浸出时间3h，浸出后经液固分离得到含钒浸出液，钒浸出率(以V₂O₅计)为89.2％。浸出液经净化，用稀硫酸将pH值调整到7.0后，采用离子交换法进行钒离子富集，选用D318树脂吸附、解析等工序，得到沉钒母液；沉钒母液通过除硅、磷等杂质后加入氨水，得到多钒酸铵沉淀，多钒酸铵经煅烧制备粉状五氧化二钒产品。V₂O₅的回收率为78.7％。

Claims

1.一种从含钒页岩矿中浸出钒的方法，其特征在于：首先将含钒页岩矿破碎、磨细，加入用过硫酸铵和混合碱配制好的浸出溶液，在常温常压下浸出，浸出后经固液分离得到含钒浸出液，浸出液经净化和PH值调节后，对钒离子进行富集而得到沉钒母液，沉钒母液通过除硅、磷等杂质后加入氨水或铵盐，得到多钒酸铵沉淀，多钒酸铵经煅烧得到五氧化二钒。

2.根据权利要求1所述一种从含钒页岩矿中浸出钒的方法，其特征在于：含钒页岩矿采用湿磨方法，将矿石磨成粒度0.17-0.21mm的矿浆，矿浆水固体积比为1.2-1.5∶1。

3.根据权利要求1所述一种从含钒页岩矿中浸出钒的方法，其特征在于：所述混合碱由氨水、碳酸铵组成。

4.根据权利要求1和2所述一种从含钒页岩矿中浸出钒的方法，其特征在于：浸出溶液加入矿石中所形成的液固比为2.5-3.5∶1，过硫酸铵浓度为20-30g/L、氨水浓度为2.8-3.5mol/L、铵离子浓度为4.3-5.0mol/L，PH值为9-12。

5.根据权利要求1所述一种从含钒页岩矿中浸出钒的方法，其特征在于：浸出过程辅以匀速搅拌，浸出时间2-6小时。

6.根据权利要求1所述一种从含钒页岩矿中浸出钒的方法，其特征在于：浸出液经净化，用稀硫酸将PH值调整到6.5～7.0后，采用离子交换法进行钒离子富集。

7.根据权利要求6所述一种从含钒页岩矿中浸出钒的方法，其特征在于：离子交换法选用D318等同类型树脂。