CN102321801A - 一种含钒石煤的碱浸液提钒方法 - Google Patents

一种含钒石煤的碱浸液提钒方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种含钒石煤的碱浸液提钒方法，将含钒石煤矿石粉碎，在800℃-950℃下焙烧，焙烧好后，用所述矿石粉质量0.7-2倍的摩尔浓度为0.7-1.8mol/L的碱液浸出，得浸出矿浆；将上述矿浆进行固液分离，得到浸出液和浸出渣；在上一步所得浸出液中过量添加15-25％质量浓度的铜铁试剂，充分搅拌，静置后将所得溶液进行固液分离，所得沉淀即为钒的化合物。本发明克服目前碱法石煤提钒浸出液中钒硅分离的难题，减少了传统碱法提钒碱浸液除硅和离子交换这两道工序，大大简化了碱法石煤提钒工艺，且沉钒率为95％以上，有很大的市场推广前景。

Description

一种含钒石煤的碱浸液提钒方法
技术领域
本发明涉及一种含钒石煤提钒的工艺，适用于所有从含钒的矿石中采用空白焙烧浸出液直接提钒的场合。
背景技术
石煤提钒，通常指以含钒碳质页岩、含钒煤矸石、含钒粘土矿等为原料提取钒化合物的工业过程。
以往的石煤提钒工艺主要为两大工艺路线，即焙烧浸出提钒工艺和直接酸浸提钒工艺。焙烧浸出提钒工艺，指的是矿石经过高温氧化焙烧，低价钒氧化转化为五价钒，再进行湿法浸出得到含钒液体实现矿石提钒的工艺过程。直接酸浸提钒工艺指的是对含钒原矿直接进行酸浸，包括在较高浓度酸性条件下，甚至是加热加压及氧化剂存在的环境下，实现矿物含钒的溶解，得到含钒液体的工艺过程。
(一)焙烧浸出提钒工艺是根据焙烧过程添加剂的不同或焙烧机理的区别，分为加盐焙烧提钒工艺、空白焙烧提钒工艺、钙化焙烧提钒工艺等。
上述焙烧提钒工艺或多或少存在下述问题：
焙烧废气污染严重，废气处理成本高，废气经过处理后转变为废水污染，废水循环利用率低、废水排放量大，环境污染严重，及过程需考虑设备防腐。
(二)直接酸浸提钒工艺
直接酸浸提钒技术，指对矿石不进行焙烧而采用较高浓度的酸对矿石中的钒进行浸出，酸，通常为硫酸，有些单位混配盐酸，甚至价格高、危险性、腐蚀性很强的氢氟酸(氟化盐)，还常常添加一些氧化剂。浸出过程通常在加热加压条件下进行，若不加压，代价是提高氧化剂用量或采用氧化性更强的氧化剂。该工艺的优点是无焙烧过程无烟气污染问题，但是由于生产过程腐蚀性很强，对设备要求高，因此投资很大，生产成本也高，该工艺的另外一个大的缺点是废水量大，因为用酸量大，矿石中的一些重金属大量溶出，废水组成复杂。该技术对矿石也有一定的选择性。
近来发展起来的石煤提钒新工艺有碱法石煤提钒。碱法石煤提钒是一种高效、清洁的焙烧浸出提钒工艺，相对于湿法酸浸具有钒浸出率高、浸出液重金属离子少、环境友好的优点。但碱浸出液中会含有大量的硅杂质离子，影响后续提钒工艺，需要增加除硅工序。传统除硅工艺是通过加酸调节pH、添加絮凝剂生成聚硅酸沉淀(石煤提钒碱浸液的除硅实验研究，《稀有金属与硬质合金》2010年3月，第38卷第一期)或者其添加无机盐生成硅酸盐沉淀来达到除硅的目的。这种除硅方法需要消耗大量的酸、盐和能量。除硅后液为提高钒浓度、除去杂质离子，一般还有离子交换工序，导致工艺流程长。
发明内容
为了克服上述的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种不需除硅、工艺简化的石煤碱浸液提钒方法。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案如下：
一种含钒石煤的碱浸液提钒方法，包括焙烧和浸出工序，其特征在于：所述含钒石煤的碱浸液提钒方法包括如下步骤：
(1)将含钒石煤矿石粉碎，在800℃-950℃下焙烧，焙烧好后，用所述矿石粉质量0.7-2倍的摩尔浓度为0.7-1.8mol/L的碱液浸出，得浸出矿浆；
(2)将上述浸出矿浆进行固液分离，得到浸出液和浸出渣；
(3)在步骤(2)所得浸出液中过量添加质量浓度为15-25％的铜铁试剂，充分搅拌，静置；
(4)将步骤(3)静置所得溶液进行固液分离，所得沉淀即为钒的化合物。
所述铜铁试剂即为N-亚硝基-N-苯基羟胺铵盐，分子式：C6H9N3O2。
步骤(2)得到的浸出液是含有钒和硅的碱溶液；步骤(3)添加了铜铁试剂后得到的溶液是含有钒、硅和钒铜铁试剂络合物的NaOH溶液。利用铜铁试剂在石煤碱浸液中提取钒的技术原理是：铜铁试剂N-亚硝基-N-苯基羟胺铵盐中的铵根基团对钒酸根离子有络合作用，可以与钒结合成稳定的沉淀，而铜铁试剂与硅不反应。经过此反应，碱浸液中绝大部分的钒可以沉淀下来，从而无需经过除硅和离子交换等步骤，就可通过固液分离直接分离到钒的化合物。
铜铁试剂与碱浸液中钒的反应时间在10分钟左右。
步骤(1)所用的碱液的摩尔浓度为0.7-1.8mol/L，所用的碱液的质量是焙烧后矿石粉质量的0.7-2倍。
优选的是，所述石煤矿石粉粉碎至30-60目。当然，也可粉碎得更细，如达到30-200目。不过目数过大，相应的工业应用成本也会增加。
优选的是，所述石煤矿石粉碎后造成矿块或造成矿球后再焙烧。将粉碎的石煤矿石粉造成矿块或者矿球后，由于矿块或者矿球间的间隙比粉末状矿石粉的间隙大，可供更多氧气进入，所以焙烧效果更好。
进一步地，所述矿块或者矿球的直径为6mm-12mm。保持在该直径范围，矿球焙烧氧化更充分，焙烧后用碱液浸提时，更容易浸出。
根据本发明所述一种含钒石煤的碱浸液提钒方法，较好的是，所述焙烧温度为850℃-900℃；所述焙烧时间为1-4小时。更优选地是，所述焙烧时间为2-3小时。优选的焙烧温度和焙烧时间可以使焙烧效果更好。
优选的是，所述碱液质量为矿石粉质量的0.8-1倍；所述碱液浓度为1-1.5mol/L。
进一步地，所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾中的一种。
优选的是，所述铜铁试剂添加量为步骤(2)所得浸出液所含V2O5质量的10-25倍。更优选的是，所述铜铁试剂添加量为步骤(2)所得浸出液所含V2O5质量的10-15倍。
在一个优选的实施方案中，所述搅拌后静置时间为6-20分钟。进一步地，所述搅拌后静置时间为8-15分钟。静置的目的是使沉淀生成。
本发明的含钒石煤的碱浸液提钒方法系在浸出液中直接沉钒的方法，通过上述步骤在碱浸液里添加有机试剂使钒沉淀下来，实现钒硅分离，制取钒的化合物，克服目前碱法石煤提钒浸出液中钒硅分离的难题，减少了传统碱法提钒碱浸液除硅和离子交换这两道工序，简化工艺流程；降低了能耗和生产成本；废水循环利用率高、减轻环境污染。本发明的沉钒率为95％以上，提钒效率大大提高。
具体实施方式：
以下，举具体实施例，详细说明本发明。
实施例1
1、将矿石粉碎至30目，然后做成直径8mm矿球，850℃焙烧2小时，焙烧好矿球用其质量0.8倍的NaOH溶液(1mol/L)浸出，得浸出矿浆；
2、矿浆进行固液分离，得浸出液和浸出渣；
3、将第二步所得浸出液按溶液所含V2O5质量的10倍添加20％质量浓度的铜铁试剂，充分搅拌，放置十分钟；所述铜铁试剂即为N-亚硝基-N-苯基羟胺铵盐，分子式：C6H9N3O2；
4、将第三步所得溶液进行常规固液分离，所得沉淀即为钒的化合物，沉钒率为95％。
实施例2
1、将矿石粉碎至60目，然后做成直径12mm矿球，900℃焙烧2-3小时，焙烧好矿球用其质量1倍的NaOH溶液(1.5mol/L)浸出，得浸出矿浆；
2、矿浆进行固液分离，得浸出液和浸出渣；
3、将第二步所得浸出液按溶液所含V2O5质量的15倍添加18％质量浓度的铜铁试剂，充分搅拌，放置十分钟；所述铜铁试剂即为N-亚硝基-N-苯基羟胺铵盐，分子式：C6H9N3O2；
4、将第三步所得溶液进行常规固液分离，所得沉淀即为钒的化合物，沉钒率为96％。
实施例3
1、将矿石粉碎至50目，然后做成直径10mm矿块，950℃焙烧2-3小时，焙烧好矿球用其质量2倍的NaOH溶液(0.8mol/L)浸出，得浸出矿浆；
2、矿浆进行固液分离，得浸出液和浸出渣；
3、将第二步所得浸出液按溶液所含V2O5质量的20倍添加15％质量浓度的铜铁试剂，充分搅拌，放置六分钟；所述铜铁试剂即为N-亚硝基-N-苯基羟胺铵盐，分子式：C6H9N3O2；
4、将第三步所得溶液进行常规固液分离，所得沉淀即为钒的化合物，沉钒率为96％。
实施例4
1、将矿石粉碎至100目，然后做成直径9mm矿球，920℃焙烧1小时，焙烧好矿球用其质量0.8倍的NaOH溶液(2mol/L)浸出，得浸出矿浆；
2、矿浆进行固液分离，得浸出液和浸出渣；
3、将第二步所得浸出液按溶液所含V2O5质量的25倍添加质量浓度20％的铜铁试剂，充分搅拌，放置15分钟；所述铜铁试剂即为N-亚硝基-N-苯基羟胺铵盐，分子式：C6H9N3O2；
4、将第三步所得溶液进行常规固液分离，所得沉淀即为钒的化合物，沉钒率为97％。
实施例5
1、将矿石粉碎至150目，然后做成直径6mm矿球，800℃焙烧3小时，焙烧好矿球用其质量2倍的KOH溶液(1mol/L)浸出，得浸出矿浆；
2、矿浆进行固液分离，得浸出液和浸出渣；
3、将第二步所得浸出液按溶液所含V2O5质量的15倍添加25％质量浓度的铜铁试剂，充分搅拌，放置20分钟；所述铜铁试剂即为N-亚硝基-N-苯基羟胺铵盐，分子式：C6H9N3O2；
4、将第三步所得溶液进行常规固液分离，所得沉淀即为钒的化合物，沉钒率为96％。
实施例6
1、将矿石粉碎至20目，然后做成直径4mm矿块，820℃焙烧1.5小时，焙烧好矿球用其质量2倍的KOH溶液(1.2mol/L)浸出，得浸出矿浆；
2、矿浆进行固液分离，得浸出液和浸出渣；
3、将第二步所得浸出液按溶液所含V2O5质量的15倍添加22％质量浓度的铜铁试剂，充分搅拌，放置30分钟；所述铜铁试剂即为N-亚硝基-N-苯基羟胺铵盐，分子式：C6H9N3O2；
4、将第三步所得溶液进行常规固液分离，所得沉淀即为钒的化合物，沉钒率为96％。
根据本发明的含钒石煤的碱浸液提钒方法，沉钒率为95％以上，克服目前碱法石煤提钒浸出液中钒硅分离的难题，减少了传统碱法提钒碱浸液除硅和离子交换这两道工序，简化工艺流程；降低了能耗和生产成本；废水循环利用率高、减轻环境污染。

Claims (10)

1.一种含钒石煤的碱浸液提钒方法，包括焙烧和浸出工序，其特征在于：所述含钒石煤的碱浸液提钒方法包括如下步骤：
(1)将含钒石煤矿石粉碎，在800℃-950℃下焙烧，焙烧好后，用所述矿石粉质量0.7-2倍的摩尔浓度为0.7-1.8mol/L的碱液浸出，得浸出矿浆；
(2)将上述浸出矿浆进行固液分离，得到浸出液和浸出渣；
(3)在步骤(2)所得浸出液中过量添加质量浓度为15-25％的铜铁试剂，充分搅拌，静置；
(4)将步骤(3)静置所得溶液进行固液分离，所得沉淀即为钒的化合物。
2.根据权利要求1所述一种含钒石煤的碱浸液提钒方法，其特征在于，所述石煤矿石粉碎至30-60目。
3.根据权利要求1所述一种含钒石煤的碱浸液提钒方法，其特征在于，所述石煤矿石粉碎后造成矿块或造成矿球后再焙烧。
4.根据权利要求3所述一种含钒石煤的碱浸液提钒方法，其特征在于，所述矿块或矿球的直径为6mm-12mm。
5.根据权利要求1所述一种含钒石煤的碱浸液提钒方法，其特征在于，所述焙烧温度为850℃-900℃；所述焙烧时间为1-4小时。
6.根据权利要求5所述一种含钒石煤的碱浸液提钒方法，其特征在于，所述焙烧时间为2-3小时。
7.根据权利要求1所述一种含钒石煤的碱浸液提钒方法，其特征在于，所述碱液质量为矿石粉质量的0.8-1倍；所述碱液摩尔浓度为1-1.5mol/L。
8.根据权利要求1或7所述一种含钒石煤的碱浸液提钒方法，其特征在于，所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾中的一种。
9.根据权利要求1所述一种含钒石煤的碱浸液提钒方法，其特征在于，所述铜铁试剂添加量为步骤(2)所得浸出液所含V2O5质量的10-25倍；所述铜铁试剂即为N-亚硝基-N-苯基羟胺铵盐，分子式：C6H9N3O2。
10.根据权利要求1所述一种含钒石煤的碱浸液提钒方法，其特征在于，所述搅拌后静置时间为6-20分钟。
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