CN102260792B

CN102260792B - 一种含钒石煤加浓硫酸及添加剂堆浸提钒的方法

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Publication number: CN102260792B
Application number: CN2011102088742A
Authority: CN
Inventors: 张国茂
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-07-25
Filing date: 2011-07-25
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2031-07-25
Also published as: CN102260792A

Abstract

一种含钒石煤加浓硫酸及添加剂堆浸提钒的方法，具体步骤为：将石煤矿石粉碎；按照重量份的比例配比，将配比好的石煤矿粉、浓硫酸、添加剂水溶液通过机械搅拌至混合均匀，直至有小球团产生，并堆成锥形，反应2-5天；在常温常压下，将堆浸反应完全的石煤矿粉送至搅拌浸出反应釜，按照固液重量比为1:0.8-1.2的比例加水进行机械搅拌浸出，加入还原剂硫代硫酸钠还原，加入碳酸钙调节PH值，经过带式过滤机或板框压滤机进行固液分离，得到蓝色含钒母液；所得母液再经溶剂萃取或离子交换、沉钒、干燥煅烧，即得到五氧化二钒。本发明节省和降低了矿石粉磨成本，减少了粉磨设备和基建安装投入。

Description

一种含钒石煤加浓硫酸及添加剂堆浸提钒的方法

技术领域

本发明涉及化工冶金领域，具体为一种含钒石煤加浓硫酸及添加剂堆浸提钒的方法。

背景技术

根据国家地质部门二十世纪七十年代的综合勘查，我国含钒石煤储量超过世界上其他国家已探明的五氧化二钒资源储量的总和。钒是高熔点稀有金属，具有许多优良性能。在冶金、化工等行业有着广泛的用途。随着我国现代化建设的高速发展，钒及其化合物的需求量越来越大。特别是近年来钒电池的研发将在能源领域带来一场新的革命。但是钒矿资源稀少而且分散，当前主要来源是从含钒石煤矿和钒钛磁铁矿中提取五氧化二钒。因此，国内外各大科研机构和相关企业对含钒石煤的提钒工艺做了许多研究和生产实践，也取得了很多满意成果。但含钒石煤主要是产于下寒武纪黑色页岩中，由黑色碳质页岩、黑色碳泥质硅岩组成。含有较高的有机碳，一般含碳量为8-12％，并夹杂有少量的海相沉积物，如Mo、Co、Ni、Ga、U等，在目前的技术经济条件下，这些盛产于我国东南沿海各省区的石煤矿，既是低热量的劣质煤，也是品位低得多的金属矿，一般含V₂O₅在0.6-1.2％，加上钒的存在价态相当复杂，大部分为三价钒，而且矿石中存在的碳质，一般认为是热液活动期带入了少量有机质的结果。在一些微细粒浸染型和变质岩型金属矿床中，碳质是主要的金属矿物的载体之一。含有或包裹有微细粒金属矿物，碳质物在浸取过程中吸附已浸溶金属物，即所谓的“劫金”作用。目前的冶炼技术普遍存在回收率低、设备投资大、运行成本高、三废处理难以达标等缺点。

针对上述问题，中国专利申请200710035255.1公开了一种从石煤中常温常压氧化转化浸出钒的方法，石煤粉的细度要求为80-120目，堆放后的石煤搅拌浸出时间3-4小时。该方法矿石磨粉粒度为80-120目，生产中矿粉粒度小于60目，粉磨机械必须使用球磨机，设备投资大，磨粉成本高，产量小等不足；而且在后段固液分离工艺中又存在因粉粒小导致过滤困难等。中国专利申请200710118603.1公开了一种从常温常压下石煤加硫酸湿堆氧化转化浸出钒的方法，石煤粉的细度要求为-60目，搅拌浸出时间3-8小时。该方法除存在粉磨成本大、难于过滤外，搅拌浸出时间长也是该方法的不足。在生产过程中，搅拌浸出溶液PH＜1，对搅拌设备的防蚀要求高，加上长时间的搅拌，对搅拌设备的投入和损耗相应增大。中国专利申请200910042527.X公开了一种常温常压下石煤加硫酸湿堆氧化转化浸出钒的方法，该方法要求湿堆3-15天。该方法湿堆时间长，在生产过程中要求堆场投入大、数量多才能适应生产需要。

以上几种方法共同存在有对矿粉细度要求高，搅拌浸出时间长和湿堆时间长等不足，因而导致生产成本高、设备投资大等缺陷。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种含钒石煤加浓硫酸及添加剂堆浸提钒的方法，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种含钒石煤加浓硫酸及添加剂堆浸提钒的方法，包括以下步骤：

第一步：将含钒工业品位石煤矿石粉碎至-20目；

第二步：按照重量份的比例配比，其中石煤矿粉：浓硫酸：添加剂水溶液=100:15-22:5-9；

第三步：将配比好的石煤矿粉、浓硫酸、添加剂水溶液通过机械搅拌至混合均匀，直至有小球团产生，并堆成锥形，堆边矿粉厚度不小于2米，在常温常压下反应2-5天至反应完全反应完全时石煤矿粉水浸液的PH≥1；

第四步：在常温常压下，将堆浸反应完全的石煤矿粉送至搅拌浸出反应釜，按照固液重量比为1:0.8-1.2的比例加水进行机械搅拌浸出25-60分钟，加入还原剂硫代硫酸钠还原，加入碳酸钙调节PH值，控制物料的PH为2.5-3；经还原，调值后的物料通过带式过滤机或板框压滤机进行固液分离，得到蓝色含钒母液；所得母液再经溶剂萃取或离子交换、沉钒、干燥煅烧，即得到含量为98%-99%的五氧化二钒。

本发明中，所述浓硫酸为含量大于93％的工业浓硫酸。

本发明中，所述添加剂水溶液为含氯酸钠0.1mol／L-0.5 mol／L 和过氧化氢0.1mol／L-0.5 mol／L 的混合水溶液。

本发明的技术原理为：添加剂水溶液的作用机理是在复合协同酸浸工艺中，实现在一定酸量下，完成多价钒的充分氧化、分解、溶浸和络合稳定等过程，并有效抑制和破坏碳质物对目标金属物的吸附的目的。

有益效果

本发明所述矿粉细度为-20目，节省和降低了矿石粉磨成本，减少了粉磨设备和基建安装投入；本发明生产过程可控性和可操作性强，机械化程度高，操作简便、运行可靠，可实现生产规模化、自动化；本发明所述添加剂组分是经过几百上千次的实验而得到的，本发明在钒的冶炼过程中，纯属湿法冶金方法。因无脱炭焙烧过程，因而也无烟气排放；含碳粉煤未经脱碳和焙烧，碳未损失，固液分离后的含碳煤渣平均发热量大于800大卡，是争相抢手的制砖内燃材料，所以也没有废渣排放。本发明在提钒过程中，耗水量小，每生产一吨V₂O₅耗水约50吨，其余用水循环回用，无工业废水排出，彻底消除了三废对环境的影响，真正实现了零排放。本发明钒的总回收率可达85—88％，产品质量符合GB3283-87标准。本发明克服了现有技术的不足，提供了一种生产成本低、设备投资省、钒的回收率高的从含钒石煤矿中提取五氧化二钒的方法。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

实施例1

将含钒品位为0.65％的石煤矿石粉碎至-20目；按照重量份的比例配比，其中石煤矿粉：浓硫酸：添加剂水溶液=100:18:6；所述浓硫酸为含量大于93％的工业浓硫酸，所述添加剂水溶液为含氯酸钠0.1mol／L-0.5 mol／L 和过氧化氢0.1mol／L-0.5 mol／L 的混合水溶液，将配比好的石煤矿粉、浓硫酸、添加剂水溶液通过机械搅拌至混合均匀，直至有小球团产生，并堆成锥形，堆边矿粉厚度不小于2米，在常温常压下反应2-5天，至堆浸液的PH≥1；在常温常压下，将堆浸反应完全的石煤矿粉送至搅拌浸出反应釜，按照固液重量比为1:0.8加水进行机械搅拌浸出40分钟，加入还原剂硫代硫酸钠还原，加入碳酸钙调节PH值，控制物料的PH为3；经还原、调值后的物料通过带式过滤机或板框压滤机进行固液分离，得到蓝色含钒母液；经尾渣检测含钒0.08％，计算得钒浸出率为88％，所得母液再经溶剂萃取或离子交换、沉钒、干燥煅烧，即得到含量为98%-99%的五氧化二钒。

实施例2

将含钒品位为1.0％的石煤矿石粉碎至-20目；按照重量份的比例配比，其中石煤矿粉：浓硫酸：添加剂水溶液=100:20:7；所述浓硫酸为含量大于93％的工业浓硫酸，所述添加剂水溶液为含氯酸钠0.1mol／L-0.5 mol／L 和过氧化氢0.1mol／L-0.5 mol／L 的混合水溶液，将配比好的石煤矿粉、浓硫酸、添加剂水溶液通过机械搅拌至混合均匀，直至有小球团产生，并堆成锥形，堆边矿粉厚度不小于2米在常温常压下反应2-5天，至堆浸液的PH≥1；在常温常压下，将堆浸反应完全的石煤矿粉送至搅拌浸出反应釜，按照固液重量比为1:1加水进行机械搅拌浸出30分钟，加入还原剂硫代硫酸钠还原，加入碳酸钙调节PH值，控制物料的PH为3；经还原、调值后的物料通过带式过滤机或板框压滤机进行固液分离，得到蓝色含钒母液；经尾渣检测含钒0.08％，计算得钒浸出率为91％，所得母液再经溶剂萃取或离子交换、沉钒、干燥煅烧，即得到含量为98%-99%的五氧化二钒。

实施例3

将含钒品位为1.4％的石煤矿石粉碎至-20目；按照重量份的比例配比，其中石煤矿粉：浓硫酸：添加剂水溶液=100:22:8；所述浓硫酸为含量大于93％的工业浓硫酸，所述添加剂水溶液为含氯酸钠0.1mol／L-0.5 mol／L 和过氧化氢0.1mol／L-0.5 mol／L 的混合水溶液，将配比好的石煤矿粉、浓硫酸、添加剂水溶液通过机械搅拌至混合均匀，直至有小球团产生，并堆成锥形，堆边矿粉厚度不小于2米在常温常压下反应2-5天，至堆浸液的PH≥1；在常温常压下，将堆浸反应完全的石煤矿粉送至搅拌浸出反应釜，按照固液重量比为1:1.2加水进行机械搅拌浸出50分钟，加入还原剂硫代硫酸钠还原，加入碳酸钙调节PH值，控制物料的PH为3；经还原、调值后的物料通过带式过滤机或板框压滤机进行固液分离，得到蓝色含钒母液；经尾渣检测含钒0.078％，计算得钒浸出率为94％，所得母液再经溶剂萃取或离子交换、沉钒、干燥煅烧，即得到含量为98%-99%的五氧化二钒。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种含钒石煤加浓硫酸及添加剂堆浸提钒的方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：将含钒工业品位石煤矿石粉碎至-20目；

第三步：将配比好的石煤矿粉、浓硫酸、添加剂水溶液通过机械搅拌至混合均匀，直至有小球团产生，并堆成锥形，堆边矿粉厚度不小于2米，在常温常压下反应2-5天，至堆浸液的pH≥1；所述添加剂水溶液为含氯酸钠0.1mol／L-0.5 mol／L 和过氧化氢0.1mol／L-0.5 mol／L 的混合水溶液；

第四步：在常温常压下，将堆浸反应完全的石煤矿粉送至搅拌浸出反应釜，按照固液重量比为1：0.8-1.2加水进行机械搅拌浸出25-60分钟，加入还原剂硫代硫酸钠还原，加入碳酸钙调节pH值，控制物料的pH为2.5-3；经还原后的物料通过带式过滤机或板框压滤机进行固液分离，得到蓝色含钒母液；所得母液再经溶剂萃取或离子交换、沉钒、干燥煅烧，即得到含量为98%-99%的五氧化二钒。

2.根据权利要求1所述的一种含钒石煤加浓硫酸及添加剂堆浸提钒的方法，其特征在于，所述浓硫酸为含量大于93％的工业浓硫酸。