CN1974409A - 用石煤矿提取五氧化二钒的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用石煤矿提取V₂O₅的方法，该方法包括如下步骤：原矿脱碳、加钙添加剂粉磨制球、增氧焙烧、酸浸、母液沉清、净化、萃取反萃、净化沉钒、洗脱甩干、灼烧。本发明方法能有效的固硫，废气能达标排放，工业废水能循环利用，废渣中无氯、钠等不稳定元素的存在并且硅、钙含量非常高，是水泥工业外参料的上好选材，可以变废为宝，无废渣堆积而影响生态环境的后患。本发明能使V₂O₅的回收率达到65－75％，相对于传统工艺提高近二十个百分点。

Description

用石煤矿提取五氧化二钒的方法

技术领域

本发明涉及用石煤矿提取五氧化二钒的方法。

背景技术

用石煤矿提取五氧化二钒的传统方法是以氯化钠作为添加剂，当石煤矿与氯化钠混合后放入炉中焙烧时会产生大量的氯气和氯化氢，这对周围的人、畜、植被造成严重的损坏；同时在后续浸泡过程中，由于氯离子的富集，尾水无法循环利用，每产生一吨钒，就有700多吨废水排放，造成严重的水污染；废渣中由于氯离子的超标，不能作为建筑材料再生利用而堆积成灾。不仅如此，传统工艺的V₂O₅提取率最高不超过55％，资源利用率低，因此用传统工艺生产V₂O₅无论是环保方面还是资源利用率方面存在的问题都是目前亟待解决的。

发明内容

本发明的旨在提供一种环保性能好、资源利用率高的用石煤矿提取五氧化二钒的方法。

本发明用石煤矿提取V₂O₅的方法，包括如下步骤：

a、将石煤矿石破碎，加入石灰石，放入脱炭炉中，在石灰烧制过程中石煤矿石脱碳，得到生石灰和脱碳矿石；

b、将步骤a获得的脱碳矿石与该矿石重量的6％-15％的生石灰一起粉碎至100-200目，再经预湿成球机制成直径为8mm-18mm的生料球；

c、将生料球放入平炉中进行增氧焙烧，焙烧温度为750-980℃，焙烧时间1-3小时，成为熟料球；

d、把熟料球浸入到浓度为3-5％的稀硫酸浸液中，直至浸泡液成为含钒浓度为4g/L以上的母液；

e、在母液中加NH₄HCO₃至母液Ph值为2-2.5，沉清后得到上清液；

f、取重量百分比为5-10％的三辛胺、2-5％混合醇、85-93％的磺化煤油混合成为萃取剂，其中混合醇由庚醇、辛醇、壬醇混合而成，庚醇、辛醇、壬醇占混合醇的重量百分比分别为庚醇30-40％、辛醇30-40％、壬醇30-40％；

g、将步骤e获得的上清液与步骤f获得的萃取剂按体积比4-5∶1的比例进行搅拌，然后静止分层，进行至少一级逆流萃取，上层为含V₂O₅的萃取剂，下层为尾水，将含V₂O₅的萃取剂加重量百分比浓度为8％-12％的Na₂CO₃反萃剂进行搅拌，然后静止分层，下层为偏钒酸钠溶液，上层为萃取剂；

h、将步骤g获得到的偏钒酸钠溶液加入氨水混合至Ph值为6-8，用蒸汽加热至75-85度，冷却后杂质离子沉淀除去，得到高纯度偏钒酸钠溶液；

i、在高纯度偏钒酸钠溶液中加入用蒸汽溶解的高纯度氯化铵溶液，其中氯化铵的质量为偏钒酸钠溶液中五氧化二钒质量的1.2-1.8倍，经反应生成偏钒酸铵沉淀；

j、将步骤i得到的偏钒酸铵用布包裹，用纯净水进行缓慢冲洗，然后甩干；

k、步骤j得到的将偏钒酸铵放入灼烧炉中，灼烧温度500℃-600℃，灼烧时间7-9小时得到成品V₂O₅。

由于本发明以生石灰为添加剂，它与传统工艺相比具有如下优点：

1、生石灰中的Ca能够与石煤中的SO₂反应生成CaSO₃，起到固硫作用，能有效的减少废气的排放。

2、在本发明中的水全部可以循环利用，无工业废水的排放；

3、本发明所产生的废渣中无氯、钠等不稳定元素的存在，并且废熟料球中的硅、钙含量非常高，是水泥工业外参料的上好选材，可以变废为宝，无废渣堆积而影响生态环境的后患。

4、本发明能有效提高V₂O₅的回收率，其回收率经中试结果测得可达65-75％，相对于传统工艺提高近二十个百分点，资源得到高效的回收与利用。

5、钙添加剂与磷、硅、砷、铝等反应，生成难溶的钙盐，能有效的提高产品的纯度。

6、本工艺生产钒的成本均控制在5万元/吨以内，相对传统生产工艺降低近两万元/吨的生产成本。

7、本发明充分利用了石煤矿石在脱碳时产生的热量来生产生石灰，一方面作为添加剂，本发明需要使用一部分生石灰，另一方面作为附加产品，生石灰是一种用量很大的建筑材料，因此本发明充分利用了能源。

具体实施方式

用本发明方法生产V₂O₅所需的主要原料、主要设备及生产工艺如下：

一、主要原料：石煤矿和石灰石。

二、主要设备：破碎机、脱碳炉、球磨机、预湿成球机、浸泡池、离心机、灼烧炉。

三、生产工艺：

a、将石煤矿用破碎机破碎成8-10cm直径的颗粒，与石灰石一起进入脱碳炉，石煤矿在脱碳时的热量使石灰石烧成生石灰并获得脱碳石煤矿石

b、取脱碳石煤矿石的6％-15％(最好是9％)重量百分比的生石灰与脱碳石煤矿石一起粉碎至100-200目(最好是130-140目)，再经预湿成球机制成直径为8-18mm(最好是12-15mm)的生料球。

c、将生料球放入平炉中进行增氧焙烧，焙烧温度为750-980℃(最好是850-900℃)，成为熟料球；

在焙烧过程中脱碳石煤矿中的三氧化二钒与氧气在高温下被氧化成五氧化二钒，其反应式为：

        

五氧化二钒与钙添加剂反应生成钒酸钙，其反应式为：

       

d、把熟料球放入浸泡池中，加入浓度为3-5％(最好为4％)的稀硫酸进行浸泡，使钒酸钙与硫酸发生复分解反应，直至浸泡液成为含钒浓度4g/L以上的母液；

钒酸钙与硫酸发生复分解反应的反应式为：

      

e、在步骤d获得的母液中加NH₄HCO₃至母液Ph值为2-2.5，沉清后得到上清液；

f、取重量百分比为5-10％的三辛胺、2-5％的混合醇、85-93％的磺化煤油混合成为萃取剂(最好为6.7％的三辛胺、3.3％的混合醇、90％的磺化煤油)，其中混合醇由庚醇、辛醇、壬醇混合而成，庚醇、辛醇、壬醇占混合醇的重量百分比分别为庚醇30-40％、辛醇30-40％、壬醇30-40％；

g、将步骤e获得的上清液与步骤f获得的萃取剂按体积比4-5∶1的比例进行搅拌，然后静止分层，进行至少一级逆流萃取，上层为含V₂O₅的萃取剂，下层为尾水，将含V₂O₅的萃取剂加重量百分比浓度为8％-12％(最好为10％)的Na₂CO₃反萃剂进行搅拌，然后静止分层，下层为偏钒酸钠溶液，上层为萃取剂；

h、将步骤g获得到的偏钒酸铵钠溶液加入氨水混合至Ph值为6-8(最好为7)，用蒸汽加热至75-85度(最好为80度)，冷却后杂质离子沉淀除去，得到高纯度偏钒酸钠溶液；

i、在高纯度偏钒酸钠溶液中加入用蒸汽溶解的高纯度氯化铵溶液，其中氯化铵的质量为偏钒酸钠溶液中五氧化二钒质量的1.2-1.8倍(最好为1.5倍)，经反应生成偏钒酸铵沉淀；其反应式为：

       

j、将步骤i得到的偏钒酸铵用布包裹，用纯净水进行缓慢冲洗，然后甩干；

k、步骤j得到的偏钒酸铵放入灼烧炉中，灼烧温度500℃-600℃(最好为550℃)，灼烧时间7-9小时得到成品V₂O₅。

灼烧时首先释放出氨，生成多钒酸铵，其反应式为：

         

然后多钒酸铵进一步分解，钒被还原为4价，反应式为：

         

在氧化性气氛中4价钒转化为5价，生成五氧化二钒，反应式为：

          

Claims (1)

1、一种用石煤矿提取V₂O₅的方法，包括如下步骤：

a、将石煤矿石破碎，加入石灰石，放入脱炭炉中，在石灰烧制过程中石煤矿石脱碳，得到生石灰和脱碳矿石；

b、将步骤a获得的脱碳矿石与该矿石重量的6％-15％的生石灰一起粉碎至100-200目，再经预湿成球机制成直径为8mm-18mm的生料球；

c、将生料球放入平炉中进行增氧焙烧，焙烧温度为750-980℃，焙烧时间1-3小时，成为熟料球；

d、把熟料球浸入到浓度为3-5％的稀硫酸浸液中，直至浸泡液成为含钒浓度为4g/L以上的母液；

e、在母液中加NH₄HCO₃至母液Ph值为2-2.5，沉清后得到上清液；

f、取重量百分比为5-10％的三辛胺、2-5％混合醇、85-93％的磺化煤油混合成为萃取剂，其中混合醇由庚醇、辛醇、壬醇混合而成，庚醇、辛醇、壬醇占混合醇的重量百分比分别为庚醇30-40％、辛醇30-40％、壬醇30-40％；

g、将步骤e获得的上清液与步骤f获得的萃取剂按体积比4-5∶1的比例进行搅拌，然后静止分层，进行至少一级逆流萃取，上层为含V₂O₅的萃取剂，下层为尾水，将含V₂O₅的萃取剂加重量百分比浓度为8％-12％的Na₂CO₃反萃剂进行搅拌，然后静止分层，下层为偏钒酸钠溶液，上层为萃取剂；

h、将步骤g获得到的偏钒酸钠溶液加入氨水混合至Ph值为6-8，用蒸汽加热至75-85度，冷却后杂质离子沉淀除去，得到高纯度偏钒酸钠；

i、在高纯度偏钒酸钠溶液中加入用蒸汽溶解的高纯度氯化铵溶液，其中氯化铵的质量为偏钒酸钠溶液中五氧化二钒质量的1.2-1.8倍，经反应生成偏钒酸铵沉淀；

j、将步骤i得到的偏钒酸铵用布包裹，用纯净水进行缓慢冲洗，然后甩干；

k、将步骤j得到的偏钒酸铵放入灼烧炉中，灼烧温度500℃-600℃，灼烧时间7-9小时得到成品V₂O₅。