CN1904092A - 在压力场下从石煤中氧化转化浸出钒的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在压力场下从石煤中氧化转化浸出钒的方法，属于冶金化工技术领域。通过将将石煤、氧化剂和硫酸加入到加压釜中，控制适当的转化温度、压力和反应时间，直接氧化转化石煤中的钒进入溶液。通过硫酸破坏云母结构，让氢离子进入云母晶格中，使离子半径发生变化，从而将钒释放出来；同时，添加的氧化剂发生氧化反应，将选择性地与钒发生氧化还原反应，生成四价的钒而溶于酸中，而其它脉石成份则不发生变化保留于矿石中。本发明提供了一种技术工艺简单，金属回收率高，钒易分离，试剂消耗量小，有价金属集中，低污染的处理方法。

Description

在压力场下从石煤中氧化转化浸出钒的方法
技术领域：本发明涉及一种在压力场下从石煤中氧化转化浸出钒的方法，属于冶金化工技术领域。
背景技术：石煤生成于震旦采、寒开系、志留系等古老地层中，由菌藻类低等生物在浅海还原环境下形成高度质程度的可燃矿产，其特点是高灰份，低热值、外观如黑石。石煤中含有钒、磷、铜、铀、
Figure A20061001104200031
等有价金属，其中含钒的石煤是唯一的钒单一矿物资源，因而，也就成为重要的钒资源。
含钒石煤的物质组成复杂，钒的赋存状态及赋存价态变化多样，分散细微，在同一矿体中，通常存在五种以上的矾矿物，石煤中的矾绝大部分以V(III)形态存在于云母类及高岭土等粘土矿物中，部份取代硅氧八面体“复网层”和铝氧八面体“单网层”中的Al3+、Ti3+或Fe3+等，此外，还可形成钛矾石榴石、铬钡石榴石、砷硫钒铜矿等矿物，也有钒叶啉形态存在的金属有机络合物，也可能以络阴离子呈叶子附状态存在，因而，石煤以多种价态氧化物赋存，相互掺杂伴生，且嵌布粒度较细，泥化状态严重，粒度粗细极不均匀，微细粒石英和粘土含量很高，钒的存在呈现复杂性、多样化、多变化等特点。因而，这类矿物的分离和富集是相当困难和复杂的。
为了使石煤中复杂多变的钒矿物提取出来，在化学原理上必须使不可溶解的三价的钒，转化为可溶解的四价或五价的矾，从矿物工艺重点上，则必须使复杂多变的矾矿物转变为单一矿物。目前，常规技术和工艺主要是采用加盐高温焙烧的方法，其焙烧反应基本是在固一固表面发生化学反应，且由于石煤中钒含量低(1％左右)，盐的添加量有限，钒矿物行为复杂，这就从根本上限制了钒矿物的反应速度和转化率，因而，上述方法存在的不足是技术工艺复杂，金属回收率低，有价金属分散，试剂消耗量大，难以克服矿物的复杂性，使矿物中钒分离困难，对环境污染大。
发明内容：本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种技术工艺简单、金属回收率高、钒分离效果好、低成本、低污染的在压力场下从石煤中氧化转化浸出钒的方法。
本发明的技术方案是：该在压力场下从石煤中氧化转化浸出钒的方法，是将石煤、氧化剂和50％～98％的工业硫酸加入到加压釜中，控制转化温度100～300℃，压力1.0MPa～6.0MPa条件下，10分钟至240分钟，直接转化石煤中的钒进入溶液。在上述条件下，通过硫酸破坏云母结构，让氢离子进入云母晶格中，使离子半径发生变化，从而将钒释放出来。
本发明所用的氧化剂是工业氧气或空气中的氧或双氧水，石煤、氧化剂和工业硫酸的质量百分比为100∶1～25∶5～45。在反应过程中，有硫酸和氧气参与，而硫酸具有一定的腐蚀性，故采用耐酸加压釜为内衬瓷砖，或钛质、或不锈钢质、或管道的加压釜，加压釜中可分为有隔室或无隔室容器，容积可为10～200米3。
石煤是矿物组成复杂多变的氧化钒矿，有多种矿物，含钒0.1～8.5％。添加的氧化剂发生氧化反应，将选择性地与钒发生氧化还原反应，生成四价的钒而溶于酸中，得到蓝色的硫酸钒酰溶液，而其它脉石成份则不发生变化保留于矿浆中。生成的硫酸钒酰是石煤矿中钒等金属复杂矿物在加压氧化和酸溶中产生的，反应过程中添加的氧化剂的化学成分是工业氧气或空气中的氧或双氧水。其发生的化学反应为：
    (1)
    (2)
本发明的加压氧化转化过程是在加压状态下，将氧化过程温度提高到100～300℃，用水作为液体介质，在硫酸的作用下，对石煤矿中复杂矿物组成中的钒等元素进行氧化和化学反应，生成易溶的化合物，将加盐高温焙烧工艺中依物矿性质选定的复杂工艺和浸出的方法变成在加压氧化转化过程中使复杂矿物组成转变为易溶化合物的过程，使冶化工艺简化，过程强化，实现石煤复杂矾矿矿氧化转化为易溶的钒化合物。加压氧化过程中，由于氧在加压条件下，按(1)式发生氧化反应，石煤矿中的复杂钒矿物组成则按(1)和(2)式转化为硫酸钒酰，使复杂钒矿物氧化转化为易溶化合物，再经萃取、水解分离等成熟工艺处理后，便产出合格五氧化二钒和尾矿，整个石煤加压氧化转化浸出是一种强化转化浸出的清洁生产技术，其主体工艺不受矿物组成的变化而制约。因此，本发明具有技术工艺简单、金属回收率高、钒易分离、试剂消耗量小、有价金属集中、低污染的优点。
具体实施方式：下面结合实施例对本发明的技术内容作进一步阐述。
实例1：将含钒1.0％的石煤矿与工业氧气和浓度为98％的工业硫酸水溶液，按照100∶1∶5的质百分比混合后，用加压泵连续泵入内衬瓷砖的压力釜中，用蒸汽或自来水控制釜内温度在100℃，维持釜内压力1.0MPa，进行石煤矿的氧化转化溶解化学反应，反应时间10分钟，直接转化石煤中的钒进入溶液。
本工艺的钒转化浸出率为65％。
实例2：将含钒1.8％的石煤矿与空气中的氧气和浓度为50％的工业硫酸水溶液，按照100∶25∶45的质量百分比混合后，用加压泵连续泵入内衬瓷砖的压力釜中，用蒸汽或自来水控制釜内温度在300℃，维持釜内压力1.0MPa，进行石煤矿的氧化转化溶解化学反应，反应时间60分钟，直接转化石煤中的钒进入溶液。
本工艺的钒转化浸出率为95％。
实例3：将含钒0.5％的石煤矿与空气中的氧和浓度为85％的工业硫酸水溶液，按照100∶10∶25的质量百分比混合后，用加压泵连续泵入内衬钛质材料的压力釜中，用蒸汽或自来水控制釜内温度在200℃，维持釜内压力6.0MPa，进行石煤矿的氧化转化溶解化学反应，反应时间120分钟，直接转化石煤中的钒进入溶液。
本工艺的钒转化浸出率为93％。
实例4：将含钒1.2％的石煤矿与双氧水和浓度为75％的工业硫酸水溶液，按照100∶15∶35的质量百分比混合后，用加压泵连续泵入内衬不锈钢的压力釜中，用蒸汽或自来水控制釜内温度在180℃，维持釜内压力1.6MPa，进行石煤矿的氧化转化溶解化学反应，反应时间30分钟，直接转化石煤中的钒进入溶液。
本工艺的钒转化浸出率为85％。
实例5：将含钒0.2％的石煤矿与工业氧气和浓度为65％的工业硫酸水溶液，按照100∶5∶15的质量百分比混合后，用加压泵连续泵入内衬管道的压力釜中，用蒸汽或自来水控制釜内温度在150℃，维持釜内压力1.2MPa，进行石煤矿的氧化转化溶解化学反应，反应时间240分钟，直接转化石煤中的钒进入溶液。
本工艺的钒转化浸出率为75％。

Claims (5)

1、一种在压力场下从石煤中氧化转化浸出钒的方法，其特征是工艺步骤如下：
1.1将石煤、氧化剂和工业硫酸加入到加压釜中，控制转化温度100～300℃，压力1.0MPa～6.0MPa条件下，10分钟至240分钟，直接氧化转化石煤中的钒进入溶液。
1.2在上述条件下，用硫酸破坏云母结构，让氢离子进入云母晶格中，使离子半径发生变化，从而将钒释放出来。
2、根据权利要求1所述的在压力场下从石煤中氧化转化浸出钒的方法，其特征是所述的氧化剂是氧气或双氧水，或空气中的氧。
3、根据权利要求1或2所述的在压力场下从石煤中氧化转化浸出钒的方法，其特征是石煤、氧化剂和工业硫酸的质量百分比为100∶1～25∶5～45，工业硫酸的浓度为50％～98％。
4、根据权利要求1所述的在压力场下从石煤中氧化转化浸出钒的方法，其特征是加压釜为内衬瓷砖，或钛质、或不锈钢质、或管道的耐酸加压釜。
5、根据权利要求4所述的在压力场下从石煤中氧化转化浸出钒的方法，其特征是加压釜中可为有隔室或无隔室容器，容积可为10～200米3。
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