專利名稱：一種從含釩石煤中提取五氧化二釩的復(fù)合焙燒添加劑及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到含釩石煤提取五氧化二釩技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到含釩石煤焙燒過(guò)程中使用的復(fù)合焙燒添加劑及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
我國(guó)石煤資源儲(chǔ)量豐富，在南方十余省市都有分布。高效地從石煤中提取釩金屬是石煤資源綜合利用的重要方面，具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。釩在石煤中賦存狀態(tài)復(fù)雜， 有三價(jià)、四價(jià)和五價(jià)，主要以三價(jià)形式存在。三價(jià)釩以類質(zhì)同象形式賦存在伊利石等鋁硅酸鹽礦物晶體結(jié)構(gòu)中。要浸出石煤中這部分釩，需破壞含釩礦物晶體結(jié)構(gòu)使釩釋放出來(lái)，然后將其氧化為易溶解的四價(jià)釩或五價(jià)釩。在石煤焙燒過(guò)程中，加入特定的添加劑，有利于破壞含釩礦物晶體結(jié)構(gòu)，使其中的釩全部釋放出來(lái)，并可促進(jìn)三價(jià)釩氧化為四價(jià)或五價(jià)。目前使用到的焙燒添加劑主要有
DNaCl添加劑傳統(tǒng)的石煤提釩工藝以NaCl作為焙燒添加劑，在焙燒過(guò)程中產(chǎn)生嚴(yán)重HC1、Cl2污染，且回收率低，現(xiàn)在已經(jīng)被禁止使用。2)含NaCl復(fù)合添加劑“一種提釩鈉化焙燒復(fù)合添加劑”(CN 1884597A)公開了一種復(fù)合添加劑，其由NaCl、碳酸鈉和過(guò)渡金屬氧化物組成，其添加量大，達(dá)到109Γ15%?！笆衡C礦焙燒新型環(huán)保復(fù)合添加劑”(CN101177738A)公開一種復(fù)合添加劑，其由組分A和組分B組成，組分A中含有70%NaCl，其他為碳酸鈉和硫酸鈉各占一半；組分B由鐵、錳、釩礦渣和二氧化錳、V2O5組成，添加量較大，且需加入一定量?jī)r(jià)格昂貴的V205?！耙环N用于石煤提釩的復(fù)合添加劑及其使用方法”(CN101709389A)公布了一種復(fù)合添加劑，其由NaCl、碳酸鈉、 硫酸鈉和高錳酸鉀組成，質(zhì)量比為(4飛)1 :(廣4)::0.5，添加量為洲 10%。上述復(fù)合添加劑中因加入其他化合物，NaCl用量相對(duì)降低，但仍避免不了產(chǎn)生HC1、Cl2煙氣污染。3)鈣鹽添加劑“用于從釩石煤礦中提釩的復(fù)合添加劑及其使用方法” (CN101215648A)公布了一種添加劑，它是由石灰1 8份加螢石0. 1 6份混合制備而成， 其中石灰可以用等氧化鈣當(dāng)量的石灰石或者石灰和石灰石的混合物代替。還有僅添加石灰或石灰石的“鈣化焙燒-低酸浸出-離子交換工藝”，該類工藝對(duì)石煤礦石構(gòu)造、氧化度、釩品位等要求高，故其應(yīng)用范圍有限。4)鋇鹽添加劑“含釩石煤提取五氧化二釩的焙燒添加劑及其應(yīng)用方法” (CN101492775B)公開了一種添加劑，其為鋇化合物或鋇粉、碳酸鈉和石灰混合物。該復(fù)合添加劑鋇及其化合物價(jià)格偏貴，來(lái)源有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)而提供一種無(wú)煙氣污染、來(lái)源廣泛、添加量小的石煤焙燒的復(fù)合焙燒添加劑，采用該添加劑進(jìn)行焙燒提釩時(shí)，釩轉(zhuǎn)浸率高， 焙燒溫度低，焙燒時(shí)間短，節(jié)省能耗，成本低。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種從含釩石煤中提取五氧化二釩的復(fù)合焙燒添加劑，其特征在于其組分及其組分含量以質(zhì)量百分比計(jì)為氟鋁酸鈉 35% 45%、氟化鈣40% 50%、堿金屬的過(guò)氧化物15% 25%，所述的堿金屬的過(guò)氧化物為過(guò)氧化鈉或過(guò)氧化鉀或過(guò)氧化鈣。上述從含釩石煤中提取五氧化二釩的復(fù)合焙燒添加劑的應(yīng)用方法，其特征在于使用時(shí)，將從含釩石煤中提取五氧化二釩的復(fù)合焙燒添加劑添加量為含釩石煤質(zhì)量的1%飛％， 充分混勻后，焙燒溫度為700°c、00°C，焙燒時(shí)間為lh、h。復(fù)合焙燒添加劑成分之一氟鋁酸鈉常用作鋁電解的助熔劑，它可溶解氧化鋁。在石煤焙燒過(guò)程中，氟鋁酸鈉所起的作用是與含釩鋁硅酸鹽礦物如伊利石、石榴石、電氣石等礦物反應(yīng)，破壞此類礦物晶體結(jié)構(gòu)，使晶體結(jié)構(gòu)中釩釋放出來(lái)。氟鋁酸鈉中的鈉與氧化后的五價(jià)釩反應(yīng)，可生成易溶的偏釩酸鈉。復(fù)合焙燒添加劑成分之一氟化鈣具有能降低難熔物質(zhì)的熔點(diǎn)效果，可降低石煤焙燒溫度。氟化鈣主要作用有二，一是起活化作用，改變礦物活性，促進(jìn)石煤各組成礦物之間的反應(yīng)；二是參與反應(yīng)，氟和硅具有很好的反應(yīng)活性，氟化鈣在高溫下可與鋁硅酸鹽礦物反應(yīng)，破壞后者晶體結(jié)構(gòu)，晶體結(jié)構(gòu)破壞越厲害，越有利于釩釋放出來(lái)。如含釩石榴石和氟化鈣反應(yīng)
(Ca2VMg2VFe2VMn2+) 3 (V3+、Al3+/Fe37Cr3+) 2 [SiO4] 3+CaF2+02 — Ca (VO3) 2+CaSi03+ CaSiF6+ Ca (AlO2) 2+Si02
石煤中含有大量有機(jī)質(zhì)，有機(jī)質(zhì)在焙燒過(guò)程中氧化生成CO2，復(fù)合焙燒添加劑成分之一的過(guò)氧化鈉或過(guò)氧化鉀或過(guò)氧化鈣可與(X)2反應(yīng)釋放出02，O2可將低價(jià)釩氧化為四價(jià)或五價(jià)，相關(guān)反應(yīng)如下
2Na202+2C02=2Na2C03+02
2K202+2C02=2K2C03+02
2Ca02+2C02=2CaC03+02
2V203+ 02=2V204
V2O3+ O2=V2O5
V2O5+ Na2C03=2NaV03+C02
V2O5+ K2C03=2KV03+C02
上述三種化合物中，氟鋁酸鈉和氟化鈣的主要作用是最大程度上破壞含釩礦物的晶體結(jié)構(gòu)，使礦物結(jié)構(gòu)中釩釋放出來(lái)，同時(shí)起到助熔作用，降低共熔物熔點(diǎn)，以降低焙燒溫度；過(guò)氧化鈉或過(guò)氧化鉀或過(guò)氧化鈣主要作用是釋放出氧氣，促進(jìn)低價(jià)釩氧化。三種化合物按照一定比例混合后，在焙燒過(guò)程中充分發(fā)揮各自作用，起到提高轉(zhuǎn)浸率效果。根據(jù)石煤礦石的物質(zhì)組成不同，復(fù)合焙燒添加劑中各組分比例可作相應(yīng)調(diào)整，以充分發(fā)揮其效果。本發(fā)明與已有技術(shù)相比，具有的優(yōu)勢(shì)是
①添加量低，僅為1%飛％，大大節(jié)省了成本；
②焙燒溫度低(700°C、00°C)，焙燒時(shí)間短(ltT4h)，節(jié)省了能耗；
③不會(huì)產(chǎn)生煙氣污染，環(huán)境效益好；
④轉(zhuǎn)浸率高，使用本添加劑提釩，轉(zhuǎn)浸率可高于90%;⑤添加劑成分來(lái)源廣泛，氟鋁酸鈉可由冰晶石代替，氟化鈣可由螢石代替，螢石價(jià)廉易得；由于添加量低，且過(guò)氧化鈉或過(guò)氧化鉀或過(guò)氧化鈣在復(fù)合焙燒添加劑中比例較小 (15% 25%)，成本低；
⑥本復(fù)合焙燒添加劑適應(yīng)性好，尤其對(duì)于釩主要以類質(zhì)同象方式賦存在礦物晶體結(jié)構(gòu)中的石煤礦石，效果顯著。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
含釩石煤礦石釩品位0. 81%，加入石煤質(zhì)量1%的復(fù)合焙燒添加劑，添加劑中氟鋁酸鈉、 氟化鈣和過(guò)氧化鈉質(zhì)量比例為35% 40% 25%,混合均勻，于700°C焙燒池。焙燒渣采用硫酸浸出，浸出液除雜后按照現(xiàn)有提釩工藝處理，最終得到合格五氧化二釩產(chǎn)品，轉(zhuǎn)浸率為
91.52%，釩總回收率86. 02%。實(shí)施例2
含釩石煤礦石釩品位0. 93%，加入石煤質(zhì)量的復(fù)合焙燒添加劑，添加劑由冰晶石(氟鋁酸鈉)、螢石(氟化鈣)和過(guò)氧化鉀混合而成，三者質(zhì)量比例為45% :40% :15%，混合均勻，于 800°C焙燒池。焙燒渣采用硫酸浸出，浸出液除雜后按照現(xiàn)有提釩工藝處理，最終得到合格五氧化二釩產(chǎn)品，轉(zhuǎn)浸率為93. 11%，釩總回收率87. 23%。實(shí)施例3
含釩石煤礦石釩品位0. 72%，加入石煤質(zhì)量4%的復(fù)合焙燒添加劑，添加劑由冰晶石(氟鋁酸鈉)、螢石(氟化鈣)和過(guò)氧化鈣混合而成，三者質(zhì)量比例為35% 45% :20%，混合均勻，于 850°C焙燒池。焙燒渣采用硫酸浸出，浸出液除雜后按照現(xiàn)有提釩工藝處理，最終得到合格五氧化二釩產(chǎn)品，轉(zhuǎn)浸率為90. 11%，釩總回收率87. 41%。實(shí)施例4
含釩石煤礦石釩品位1. 02%，加入石煤質(zhì)量5%的復(fù)合焙燒添加劑，添加劑由冰晶石(氟鋁酸鈉)、螢石(氟化鈣)和過(guò)氧化鈉混合而成，三者質(zhì)量比例為40% 40% :20%，混合均勻，于 900°C焙燒lh。焙燒渣采用硫酸浸出，浸出液除雜后按照現(xiàn)有提釩工藝處理，最終得到合格五氧化二釩產(chǎn)品，轉(zhuǎn)浸率為92. 11%，釩總回收率88. 62%。實(shí)施例5
含釩石煤礦石釩品位1. 15%，加入石煤質(zhì)量6%的復(fù)合焙燒添加劑，添加劑中氟鋁酸鈉、 氟化鈣和過(guò)氧化鈉質(zhì)量比例為35% 50% 15%,混合均勻，于800°C焙燒3.證。焙燒渣采用硫酸浸出，浸出液除雜后按照現(xiàn)有提釩工藝處理，最終得到合格五氧化二釩產(chǎn)品，轉(zhuǎn)浸率為 94. 11%，釩總回收率89. 95%。實(shí)施例6
含釩石煤礦石釩品位1. 20%，加入石煤質(zhì)量4%的復(fù)合焙燒添加劑，添加劑中氟鋁酸鈉、 氟化鈣和過(guò)氧化鉀質(zhì)量比例為40% 45% 15%,混合均勻，于750°C焙燒4h。焙燒渣采用硫酸浸出，浸出液除雜后按照現(xiàn)有提釩工藝處理，最終得到合格五氧化二釩產(chǎn)品，轉(zhuǎn)浸率為
92.11%，釩總回收率89. 10%ο
權(quán)利要求
1.一種從含釩石煤中提取五氧化二釩的復(fù)合焙燒添加劑，其特征在于其組分及其組分含量以質(zhì)量百分比計(jì)為氟鋁酸鈉35% 45%、氟化鈣40% 50%、堿金屬的過(guò)氧化物15% 25%， 所述的堿金屬的過(guò)氧化物為過(guò)氧化鈉或過(guò)氧化鉀或過(guò)氧化鈣。
2.權(quán)利要求1所述的從含釩石煤中提取五氧化二釩的復(fù)合焙燒添加劑的應(yīng)用方法，其特征在于使用時(shí)，將從含釩石煤中提取五氧化二釩的復(fù)合焙燒添加劑添加量為含釩石煤質(zhì)量的1%飛％，充分混勻后，焙燒溫度為700°C、00°C，焙燒時(shí)間為lh、h。
全文摘要
本發(fā)明涉及含釩石煤焙燒過(guò)程中使用的復(fù)合焙燒添加劑及其應(yīng)用，其組分及其組分含量以質(zhì)量百分比計(jì)為氟鋁酸鈉35%~45%、氟化鈣40%~50%、堿金屬的過(guò)氧化物15%~25%，所述的堿金屬的過(guò)氧化物為過(guò)氧化鈉或過(guò)氧化鉀或過(guò)氧化鈣，使用時(shí)，將從含釩石煤中提取五氧化二釩的復(fù)合焙燒添加劑添加量為含釩石煤質(zhì)量的1%~6%，充分混勻后，焙燒溫度為700℃~900℃，焙燒時(shí)間為1h~4h。本發(fā)明與已有技術(shù)相比，具有的優(yōu)勢(shì)是①添加量低；②焙燒溫度低，焙燒時(shí)間短；③不會(huì)產(chǎn)生煙氣污染；④轉(zhuǎn)浸率高；⑤添加劑成分來(lái)源廣泛；⑥本復(fù)合焙燒添加劑適應(yīng)性好。
文檔編號(hào)C22B1/02GK102296192SQ20111027913
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月20日
發(fā)明者何東升, 張漢泉, 張澤強(qiáng), 張翼 申請(qǐng)人:武漢工程大學(xué)