CN110453094B - 一种石煤钒矿脱除钙镁的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石煤钒矿脱除钙镁的方法，包括以下步骤：1）将石煤钒矿破碎、磨细，得矿粉；所述矿粉中，粒径＜0.074mm矿粉质量占矿粉总质量的80%以上；2）将所述矿粉在温度为600~950℃下焙烧0.5~1.5h，得到焙砂；3）在所述的焙砂中加水，水与焙砂质量比为20~30:1，混合均匀，搅拌并通入二氧化碳气体，气体流量为0.5~1.5 L/min，通气时间为0.5~2h，迅速将矿浆过滤，得到浸出渣和浸出液，浸出渣用于提取钒；4）所述浸出液加热分解，过滤得到混合碳酸盐产品，溶液返回浸出。本发明采用清洁环保工艺，预先脱除石煤钒矿中的钙和镁，减少石煤钒矿提取钒过程中酸耗，节约提钒冶炼成本。

Description

一种石煤钒矿脱除钙镁的方法
技术领域
本发明涉及一种石煤钒矿脱除钙镁的方法。
背景技术
钒具有优异的物理和化学性能，广泛的应用于钢铁、化工、光学、电池、医药、航空航天等领域，有金属“维生素”之称，被誉为“现代工业的味精”。石煤钒矿是我国重要的钒资源，主要分布于湖南、湖北、广西、安徽、陕西、新疆等地区。目前石煤钒矿提取V2O5的工艺主要有：直接酸浸、拌酸熟化、焙烧-酸浸、焙烧-碱浸、复盐焙烧等。石煤钒矿中普遍含有2～30％CaO+MgO，由于CaO和MgO的存在，造成酸法提取V2O5工艺酸消耗量大，成本较高，浸出液中杂质成分复杂等缺点。
中国发明专利说明书CN1724387A公开了一种从石煤钒矿中提取五氧化二钒的方法，该方法需要在石煤钒矿中配入钙盐，混合制粒后焙烧，焙烧完成后又需进一步球磨制浆，然后用碳酸盐去除钙，并将V转入水相中，如此，工序较为繁杂，处理物料体量大，且需要消耗钙盐、碳酸盐，处理成本较高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种清洁环保、绿色、成本低廉的石煤钒矿脱除钙镁的方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种石煤钒矿脱除钙镁的方法，包括如下步骤：
S1、将石煤钒矿破碎、磨细，得矿粉；
S2、对S1中获得的矿粉进行焙烧处理，获得焙砂；
S3、将S2中获得的焙砂与水混合，制浆，获得矿浆；
S4、向S3获得的矿浆中通入二氧化碳气体，使得矿浆中的Ca2+和Mg2+溶于水相中，通气完毕后，进行固液分离，获得浸出渣和浸出液。
下面对本发明做进一步解释和说明：
进一步地，S1中，所述矿粉中，粒径＜0.074mm矿粉质量占矿粉总质量的80％以上，进一步为85％以上，使石煤钒矿中的钒、钙、镁机械解离。
进一步地，S2中，在600～950℃下进行焙烧，焙烧时间为0.5～1.5h。
通过焙烧，可使石煤钒矿中的碳脱除，另外，化学解离钒、钙和镁，焙烧过程发生的主要化学反应：
Mg2CO3→Mg2O+CO2↑
CaCO3→CaO+CO2↑
C+O2→CO2↑
3YO·2SiO2·2H2O→2YO·2SiO2+SiO2+4H2O
其中Y主要代表Mg2+、Fe2+、Ni2+。
进一步地，S3中，所述焙砂与水的质量比为1：20～30。
S4中，通入二氧化碳气体，可使矿浆中钙和镁转化为在水相溶解度大的碳酸氢钙和碳酸氢镁，从而使得钙、镁富集至矿浆中的水相中，浸出过程中发生的主要化学反应：
CaO+CO2→CaCO3↓
CaCO3+CO2→Ca(HCO3)2
MgO+CO2→MgCO3↓
MgCO3+CO2→Mg(HCO3)2
进一步地，S4中，边搅拌边向所述矿浆中通入二氧化碳气体。
进一步地，S4中，每100g矿粉对应的矿浆中，二氧化碳气体的流量为0.5～1.5L/min，通气时间为0.5～2h。
进一步地，S4中，二氧化碳气体中，二氧化碳纯度为50～98vol％。
优选地，S4中，通气完毕后，迅速过滤，获得浸出渣和浸出液。
进一步地，S4之后，对浸出液进行加热分解，然后固液分离，获得碳酸盐产品和溶液。
通过对浸出液进行加热分解，碳酸氢钙和碳酸氢镁加热分解为溶解度小的碳酸钙和碳酸镁，加热分解过程主要化学反应：
Mg(HCO3)2→MgCO3↓+CO2↑+H2O
Ca(HCO3)2→CaCO3↓+CO2↑+H2O
进一步地，将所述溶液返回至S3中，用于制浆，以实现水的循环利用。
进一步地，所述石煤钒矿中，V2O5的含量为0.5-2.0wt％、CaO的含量为1-30wt％、MgO的含量为0.1-5wt％、SiO2的含量为30-80wt％。
更进一步地，所述石煤钒矿中，V2O5的含量为0.8-2.0wt％、CaO的含量为5-26wt％、MgO的含量为0.1-2wt％、SiO2的含量为40-75wt％。
本发明通过焙烧-通二氧化碳高效脱除石煤钒矿中钙和镁耗酸杂质，整个过程中，无需额外添加固体药剂，操作简单，无废气、废水产生，绿色环保且成本低廉。采用清洁环保工艺，预先脱除石煤钒矿中的钙和镁，可减少石煤钒矿提取钒过程中酸耗，节约提钒冶炼成本。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.通过本发明的方法能脱除石煤钒矿中大部分钙镁，减少后续石煤钒矿酸浸提钒过程酸消耗，节约生产成本。
2.本发明的方法清洁、环保、绿色，加热分解后溶液可以返回浸出，分解得到的碳酸盐可以作为建材或水泥辅料，不产生废水和废渣。
附图说明
图1表示实施例1的石煤钒矿脱除钙镁工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，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。如无特殊标明，本发明中所有的百分数均指质量百分数。
实施例1
某石煤钒矿的主要组成为V2O5 1.20％、CaO 25.20％、MgO 0.22％、SiO2 45.36％。
将石煤钒矿磨细至粒径＜0.074mm矿粉质量占矿粉总质量的81.43％，取100g矿粉，将矿粉在温度为850℃下焙烧15h，得到焙砂7468g，在焙砂中加水，水与焙砂质量比为30:1，混合均匀，搅拌并通入二氧化碳气体，气体流量为1.5L/min，通气时间为2h，迅速将矿浆过滤，得到浸出渣和浸出液，浸出渣干重为52.51g，浸出渣含CaO 5.59％、MgO 0.13％，CaO和MgO去除率分别为88.35％、68.97％。浸出液加热分解，过滤得到混合碳酸盐产品。
实施例2
某石煤钒矿的主要组成为V2O5 1.03％、CaO 7.20％、MgO 0.16％、SiO2 71.32％。
将石煤钒矿磨细至粒径＜0.074mm矿粉质量占矿粉总质量的85.87％，取100g矿粉，将矿粉在温度为920℃下焙烧1h，得到焙砂79.24g，在焙砂中加水，水与焙砂质量比为25:1，混合均匀，搅拌并通入二氧化碳气体，气体流量为1.5L/min，通气时间为1.5h，迅速将矿浆过滤，得到浸出渣和浸出液，浸出渣干重为72.51g，浸出渣含CaO 2.78％、MgO 0.12％，CaO和MgO去除率分别为72.00％、45.62％。浸出液加热分解，过滤得到混合碳酸盐产品。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (3)

1.一种石煤钒矿脱除钙镁的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将石煤钒矿破碎、磨细，得矿粉；
S2、对S1中获得的矿粉在850~950℃下进行焙烧处理，获得焙砂；
其中，焙烧时间为0.5~1.5h；
S3、将S2中获得的焙砂与水按1：20~30的质量比混合，制浆，获得矿浆；
S4、边搅拌边向S3获得的矿浆中通入二氧化碳气体，使得矿浆中的Ca2+和Mg2+溶于水相中，通气完毕后，进行固液分离，获得浸出渣和浸出液；
其中，每100g矿粉对应的矿浆中，二氧化碳气体的流量为0.5 ~1.5 L/min，通气时间为0.5~2h；
S5、对浸出液进行加热分解，然后固液分离，获得碳酸盐产品和溶液；
将所述溶液返回至S3中，用于制浆。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1中，所述矿粉中，粒径＜0.074mm矿粉质量占矿粉总质量的80%以上。
3.根据权利要求1-2任一项所述的方法，其特征在于，所述石煤钒矿中，V2O5的含量为0.5-2.0wt%、CaO的含量为1-30wt %、MgO的含量为0.1-5 wt %、SiO2的含量为30-80wt %。
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