CN1978326A

CN1978326A - 含钒石煤生产五氧化二钒工艺

Info

Publication number: CN1978326A
Application number: CN 200510032543
Authority: CN
Inventors: 邓镇炎
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2007-06-13

Abstract

含钒石煤生产五氧化二钒工艺。本发明属含钒石煤生产五氧化二钒的新工艺。本发明的目的在于提供一种含钒石煤经过无钠空白焙烧、预氧化处理、稀硫酸直接提取成钒盐溶液、TOA有机溶剂萃取、能提高钒产品收率和减少硫酸消耗、降低生产成本、减少环境污染的生产五氧化二钒的新工艺。本发明特征是将含钒石煤经粉碎成球无钠空白焙烧脱碳粉碎加入氧化剂进行预氧化处理；加稀硫酸浸取过滤萃取，所得含水钒有机相进行反萃取加热沉淀过滤得含钒粗品，经除杂转型后多钒酸铵或偏钒酸铵经氧化焙烧最终产品含量99％的五氧化二钒；萃余水相加石灰水、过滤后回收用于浸取。有不污染环境、废水回收、反萃液水相循环使用、浸取收率高、产品高精高质等优点。

Description

含钒石煤生产五氧化二钒工艺

技术领域

本发明属含钒石煤生产五氧化二钒的新工艺。

背景技术

目前，含钒石煤生产五氧化二钒大都采用加氯化钠焙烧，用水直接溶出，铵盐沉淀偏钒酸铵，再高温氧化成五氧化二钒的工艺。该工艺收率低仅只有45％左右，而且该工艺在钠化焙烧过程中每吨产品需加25吨左右的氯化钠进行焙烧，因而产生大量的氯气和氯化氢气体，排出大量废水，严重污染周边环境，破坏生态平衡。因此，为保护环境很多地方都有关闭了使用该类工艺的生产厂。为此，国内有许多科研院所和高等院校科研机构，如武汉大学、核工业部矿冶研究所、中国地质大学、浙江省化工研究所等都进行新工艺研究，进展较小。江西省煤炭工业科学研究所虽然采用了沸腾炉无钠空白焙烧的含钒渣生产五氧化二钒工艺，但在生产过程中需要消耗大量的酸，用量为石煤渣的45％，每生产一吨产品需浓硫酸50砘左右，产生大量的废水。湖南省煤炭研究所曾经采用了无钠空白焙烧、N₂₆₃溶剂萃取等新工艺，但由于工艺条件不成熟，产品收率低等因素而未能实现工业化生产。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种含钒石煤经过无钠空白焙烧、预氧化处理、稀硫酸直接提取成钒盐溶液、TOA有机溶剂萃取、能提高钒产品收率和减少硫酸消耗、降低生产成本、减少环境污染的生产五氧化二钒新的工艺。本发明是通过如下方式实现的：一种含钒石煤生产五氧化二钒工艺，其特征在于：将含钒石煤粉碎、成球后，放在平窑或转炉中进行无钠空白焙烧，在600-800℃温度下焙烧脱碳，时间为3-8小时；然后出料再进行粉碎；向粉碎料中均匀拌入6-20％的氧化剂高锰酸钾溶液进行预氧化处理，氧化时间为0.5-4小时，反应方程式如下：

2V₂O₃+O₂＝4VO₂

4VO₂+O₂＝2V₂O₅

经过预氧化处理后使含钒石煤中的钒充分转变成五氧化二钒，然后与稀硫酸反应生成溶于水的钒盐。含钒石煤进入水中浸取，其浸取固液比是1∶1-1.5，浸取时间是0.5-4小时；再过滤，其滤液为下一步萃取工序备用，滤渣洗涤二次，洗水合并于原滤液；萃取、反萃取为离子交换反应，萃取有机相的组成配比为：TOA4-20％、磷酸三丁酯或2-辛醇2-乙基己醇或对-壬基酚2-5％、煤油75-90％，反萃取水相配比为碳酸氢铵1-6M氢氧化铵0.5-3M的混合溶液；萃余水相返回到浸取槽中；该水相溶液经循环使用后溶液中的SO₄ ^2-Fe³⁺AL³⁺杂质含量增高，在除杂池中加石灰水中和至PH＝5，将上述杂质沉淀、过滤成为清水又返回浸取循环使用；反萃取后的有机相与反萃含钒水相分离后，有机相返回萃取工序；反萃含钒水相经加热、沉淀、过滤，其过滤滤液又返回反萃取工序，滤渣为含钒粗品；萃取或反萃取也能用离子交换树脂代替。将含钒粗品除杂，此时调整PH＝3-14，然后转型成多钒酸铵精品或偏钒酸铵精品，杂质废弃；将多钒酸铵精品或偏钒酸铵精品在350-550℃高温焙烧，最终生产出含量为99％的五氧化二钒产品。预氧化处理工序向粉碎料中均匀拌入的氧化剂也可以是用氯酸钠或氯酸钾或双氧水或氧酸溶液代替高锰酸钾溶液。本发明有如下优点：1.采用无氯化钠空白焙烧，不会产生严重污染环境的氯气、氯化氢气体。2.本发明将废水进行氢氧化钙沉淀处理后循环使用；废水综合回收利用。3.对脱碳焙烧后的石煤灰进行预氧化处理，大大提高了钒的浸取收率，减少了硫酸用量，降低了生产成本。4.采用了较为合理的萃取、反萃取剂的配方，反萃取液水相为碳酸氢铵、氨水，既能循环使用，又不污染环境。5.能生产出99％以上的高精高质量产品。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步的详细说明。参照图1，本发明首先是将石煤进行粉碎成球，再放在平窑式转炉中在600-800℃温度下脱碳，时间为3-8小时，然后出料，将焙烧脱碳后的石煤再进行粉碎，向粉碎料中均匀拌入6-20％的氧化剂溶液进行加热氧化处理，氧化时间为0.5-4小时，使用的氧化剂可以是：高锰酸钾、氯酸钠、氯酸钾、双氧水、含氧酸等。以高锰酸钾为例，反应方程式如下：

2V₂O₃+O₂＝4VO₂

4VO₂+O2＝2V₂O₅

经过预氧化过程使石煤中的钒充分转变成五氧化二钒，然后能迅速与稀的硫酸进行反应，生成溶于水的钒盐，而能充分地从石煤渣进入水中，达到高效浸取钒的目的，其浸取固液比为：1∶1-1.5即可，浸取时间为0.5-4小时，再过滤，滤液为下一步萃取工序备用，滤渣洗涤二次洗水合并于原滤液。萃取、反萃取为离子交换反应，萃取有机相的组成配比为：TOA4-20％，磷酸三丁酯或2-辛醇2-乙基己醇或对-壬基酚2-5％，煤油75-90％，反萃水相配比为碳酸氢铵1-6M、氢氧化铵0.5-3M的混合溶液。萃取后的水相即萃余液返回到浸取槽中对预氧处理好的石煤灰原料进行浸取，当该水相溶液如此循环使用几次后，溶液中的SO₄ ^2-Fe³⁺AL³⁺等杂质含量增高了，在除杂池中，加石灰水中和至PH＝3左右，将以上杂质以沉淀形式沉出，然后过滤为清水又返回浸取系统循环使用，达到废水循环利用的目的。反萃取的有机相与水相分离后，有机相返回萃取系统使用。含钒很高的负载水相，经加热后沉出多钒酸铵沉淀，然后过滤。滤液又返回反萃系统用作反萃液。滤渣为多钒酸铵的沉淀，然后过滤，滤液又返回反萃系统用作反萃液。滤渣为多钒酸铵粗品。然后将多钒酸铵粗品调PH为3-14以除去其杂质后，又转型成多钒酸铵精品或转型为偏钒酸铵精品。最后将多钒酸铵或偏钒酸铵精品在350-550℃高温下焙烧，得到含量为99％的五氧化二钒产品。

Claims

1.一种含钒石煤生产五氧化二钒工艺，其特征在于：

将含钒石煤粉碎、成球后，放在平窑或转炉中进行无钠空白焙烧，在600-800℃温度下焙烧脱碳，时间为3-8小时；然后出料再进行粉碎；向粉碎料中均匀拌入6-20％的氧化剂高锰酸钾溶液进行预氧化处理，氧化时间为0.5-4小时，反应方程式如下：

2V₂O₃+O₂＝4VO₂

4VO₂+O₂＝2V₂O₅

经过预氧化处理后使含钒石煤中的钒充分转变成五氧化二钒，然后与稀硫酸反应生成溶于水的钒盐，含钒石煤进入水中浸取，其浸取固液比是1∶1-1.5，浸取时间是0.5-4小时；再过滤，其滤液为下一步萃取工序备用，滤渣洗涤二次，洗水合并于原滤液；

萃取、反萃取为离子交换反应，萃取有机相的组成配比为：TOA4-20％、磷酸三丁酯或2-辛醇2-乙基己醇或对-壬基酚2-5％、煤油75-90％，反萃取水相配比为碳酸氢铵1-6M氢氧化铵0.5-3M的混合溶液；

萃余水相返回到浸取槽中；该水相溶液经循环使用后溶液中的SO₄ ^2- Fe³⁺ AL³⁺杂质含量增高，在除杂池中加石灰水中和至PH＝5，将上述杂质沉淀、过滤成为清水又返回浸取循环使用；

反萃取后的有机相与反萃含钒水相分离后，有机相返回萃取工序；反萃含钒水相经加热、沉淀、过滤，其过滤滤液又返回反萃取工序，滤渣为含钒粗品；萃取或反萃取也能用离子交换树脂代替。

将含钒粗品除杂，此时调整PH＝3-14，然后转型成多钒酸铵精品或偏钒酸铵精品，杂质废弃；

将多钒酸铵精品或偏钒酸铵精品在350-550℃高温焙烧，最终生产出含量为99％的五氧化二钒产品。

2、根据权利要求1所述的含钒石煤生产五氧化二钒工艺，其特征在于预氧化处理工序向粉碎料中均匀拌入的氧化剂是用氯酸钠或氯酸钾或双氧水或氧酸溶液代替高锰酸钾溶液。