一種石煤氧化焙燒后堿浸提釩的工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種石煤氧化焙燒后復(fù)合堿浸提釩的工藝方法，屬于冶金化工【技術(shù)領(lǐng)域】。其特征在于：石煤原礦磨細(xì)至200目占80%左右時(shí)加水成球，在平窯中高溫焙燒。釩浸出過程采用NaOH和純堿聯(lián)合浸出，95℃下浸出3h，石煤焙砂與浸取液質(zhì)量體積比為1：3g/ml，NaOH與純堿的添加量分別為40g/L和13.5g/L。石煤經(jīng)過一次浸出淋洗后進(jìn)入凈化池實(shí)現(xiàn)固液分離，石煤球堆存，浸出液直接回流用于新加入石煤中釩的浸出，二次浸出液中按每升浸取液加NaOH13.5g、純堿4.5g的比例添加浸出劑，回流后用于第三批石煤礦球中的釩浸出。該工藝方法具有污染少、釩提取率高、浸出過程重金屬雜質(zhì)少、耗水量低等優(yōu)點(diǎn)，在目前的技術(shù)條件下具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說明】一種石煤氧化焙燒后堿浸提釩的工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種石煤氧化焙燒后堿浸提釩的工藝。具體的來說，是涉及一種NaOH與純堿復(fù)合堿浸、浸出液循環(huán)使用的釩浸出工藝，屬于冶金化工【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]釩是一種重要的金屬，廣泛應(yīng)用于冶金、航空航天、電子、化工、醫(yī)藥等領(lǐng)域，是我國重要的化工產(chǎn)品。在目前的技術(shù)條件下，能夠開采和利用的釩礦資源主要有釩鈦磁鐵礦和石煤。石煤中V2O5含量一般在0.13~1.2%。石煤中的釩主要以酸堿不溶的三價(jià)釩V(III)和四價(jià)釩V (IV)為主要存在形態(tài)，并且V(III)占絕大多數(shù)。石煤提釩的關(guān)鍵是將石煤中以吸附或類質(zhì)同象等形式存在的釩轉(zhuǎn)移到溶液中去，進(jìn)而通過富集、除雜、煅燒等工序得到產(chǎn)品V2O5。
[0003]目前，工業(yè)上一般通過先焙燒后浸出的方法提釩。在焙燒過程中，選擇NaCl、NaCO3> Na2SO4等鈉鹽作為添加劑，有利于礦石的分解和釩的轉(zhuǎn)化，NaCl分解后產(chǎn)生的Cl2、HCl等氣體對釩的轉(zhuǎn)化有催化作用，在高溫的共同作用下，將三價(jià)釩V (III)氧化成高價(jià)形成水溶性的釩酸鹽。常見的釩浸取方法有水浸、酸浸和堿浸。傳統(tǒng)的鈉化焙燒-水浸提釩工藝，對生產(chǎn)條件要求低，工藝流程簡單，成本低，資本回收快，非常適合小企業(yè)經(jīng)營，但同時(shí)也存在釩提取率低、污染嚴(yán)重、生產(chǎn)環(huán)境差等缺點(diǎn)。
[0004]氧化焙燒是指在石煤焙燒過程中不添加鈉鹽、鈣鹽等添加劑，焙燒溫度通常在750~850°C。氧化焙燒的作用在于使石煤中各種價(jià)態(tài)的釩盡可能氧化成高價(jià)態(tài)的五氧化二釩，五氧化二釩再與物料中的金屬氧化物反應(yīng)生成可溶于水、酸或堿的釩酸鹽。石煤在鈉化焙燒過程中鈉鹽的用量一般占原礦的20%~30%，氧化焙燒由于不使用鈉鹽、鈣鹽，能節(jié)省一部分的費(fèi)用，同時(shí)不產(chǎn)生C12、HC1等污染氣體，是一種比較清潔的生產(chǎn)工藝。但氧化焙燒相對于鈉化焙燒來說，轉(zhuǎn)浸率較低，一次水浸浸出率只有40%左右。
[0005]石煤中常見的金屬氧化物為鈣、鎂、鐵、鈉的氧化物，與五氧化二釩所生成的鈉鹽主要是正釩酸鈉(Na3VO4)、焦釩酸鈉(Na4V2O7)、偏釩酸鈉(Na2VO3)，所形成的鎂鹽為偏釩酸鎂(MgO -V2O5)、焦釩酸鎂(2Mg0 -V2O5)、正釩酸鎂(3Mg0.ν205)，釩的鈉鹽和鎂鹽均可溶于水。所形成的鈣鹽主要是偏釩酸鈣(Ca0.V2O5)、焦釩酸鈣(2Ca0*V205)、正釩酸鈣(3Ca0.ν205)，所形成的鐵鹽主要是正釩酸鐵(FeV04)。釩的鈣鹽和鐵鹽在水中溶解度很小，能溶于稀硫酸和堿溶液。V2O5為兩性氧化物,易溶于堿溶液,使用NaOH溶液作為浸出液,浸出率可達(dá)到80%以上。氧化焙燒-堿浸工藝具有釩浸出率高、污染較輕的優(yōu)點(diǎn)，目前該工藝在運(yùn)行中主要存在堿用量大、水資源消耗大、釩溶液需要除硅等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006]本發(fā)明的目的是克服目前在石煤提釩工藝中存在的釩浸出率低、空氣污染嚴(yán)重、水資源消耗量大等技術(shù)不足，提供一種釩浸出率較高、產(chǎn)生污染少、浸出劑及水消耗量少的釩浸出工藝。[0007]為達(dá)到本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是:1)將粗碎后的石煤釩礦磨碎至200目占80%左右吋，加入一定量自來水，不加入鈉鹽等添加剤，在圓盤式成球機(jī)上制成粒徑為8~15mm的石煤礦球；2)將礦球在平窯內(nèi)于750~850°C下焙燒3~4h，焙燒過程中保持通風(fēng)以及物料受熱均勻，于600°C以上取出，在空氣中自然冷卻；3)將焙燒后的礦球破碎，カロ入復(fù)合堿浸取液(NaOH濃度40g/L、純堿13.5g/L)，浸取液與石煤焙砂之比為3:1 (ml:g)，在95°C下浸出3h ;4)將浸出液與焙砂分離，浸出液循環(huán)利用作為下ー批焙燒后礦球的浸出液，經(jīng)固液分離后，浸出液中按每升水加Na0H13.5g、純堿4.5g的比例添加浸出劑，作為第三批礦球的浸出液，之后將浸出液收集。浸出后的焙砂用自來水淋洗兩次后堆存，淋洗液匯入浸出液后靜置。5)浸取液經(jīng)靜置、調(diào)節(jié)pH、除硅、離子交換、銨鹽沉釩、高溫煅燒得到符合エ業(yè)產(chǎn)品純度要求的五氧化二釩。
[0008]在經(jīng)過800°C左右的高溫焙燒之后，伊利石的八面體瓦解，晶體被破壞，釩被釋放和氧化，礦物中的硅和鋁分別轉(zhuǎn)化為硅鋁的氧化物。焙砂中的釩被氧化后包裹在硅鋁的氧化物中，這些硅鋁的氧化物首先與堿液接觸后溶解，釩才會(huì)從焙砂中浸出。浸出原理大致如下式:
[0009]Si02+2Na0H=NaSi03+H20 (I)
[0010]Al203+2Na0H=2NaA102+H20 (2)
[0011]V205+6Na0H=2Na3V04+3H20 (3)
[0012]由于堿液與石煤中的主要成分硅易于反應(yīng)，石煤礦的結(jié)構(gòu)被破壞，使釩更容易浸出，堿浸出率較高，一般可達(dá)到80%以上。氧化焙燒由于不添加鈉鹽等添加剤，因此節(jié)省了該部分的費(fèi)用，同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生Cl2、HCl等污染性氣體，污染物處理簡単，是ー種石煤釩資源利用率高、成本較低的清潔生產(chǎn)エ藝。在釩的浸取過程中，使用了部分純堿代替NaOH，這不但能夠降低浸出劑的成本，而且由于C032_的存在，使ー些不能被0H_溶解的釩酸鈣浸出到了溶液里，在相同的堿用量下，浸`出率由80.2%提高到了 88.6%。一次浸出后，浸出液中的釩濃度為4.0g/L，此時(shí)釩濃度低不但不利于后續(xù)的浄化除雜和釩富集，而且浪費(fèi)了大量的水資源。在采用三次循環(huán)浸出之后，浸出液釩濃度接近11.8g/L，用水量從3m3/t降低到lm3/t，在減少水資源消耗的同時(shí)也減少了浸出液的使用量和污水排放量。由此可見，改エ藝方法具有資源消耗少、浸出率高、產(chǎn)生污染少的優(yōu)點(diǎn)，具有一定的エ業(yè)應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是石煤氧化焙燒-堿浸的エ藝流程圖【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合實(shí)施實(shí)例對本
【發(fā)明內(nèi)容】
作進(jìn)一歩闡述。
[0015]按照本發(fā)明的操作エ藝方法，采用湖南某釩廠的石煤釩礦，結(jié)合附圖所示的提釩エ藝流程，進(jìn)行石煤釩礦的氧化焙燒-堿浸出過程，其方法步驟如下:
[0016]I)石煤釩礦的前處理和氧化焙燒
[0017]首先將石煤釩礦粗碎，然后于干式球磨機(jī)中磨細(xì)，通過分篩使粒度為200目的石煤達(dá)到80%左右，添加適量自來水，在圓盤式成球機(jī)上制成粒徑為8~15mm的石煤礦球，115°C下烘干2h，將礦球在平窯內(nèi)于750~850°C下焙燒3~4h，焙燒過程中保持通風(fēng)以及物料受熱均勻，于600°C以上取出，在空氣中自然冷卻。
[0018]2)釩的浸取以及浸出液的循環(huán)利用過程
[0019]石煤礦球經(jīng)氧化焙燒后研碎，按原礦與浸取液Ig:3ml的比例加入浸取液，浸取液中NaOH和純堿的濃度分別為40g/L和13.5g/L。水浴加熱，在95°C下浸出3h。浸取后進(jìn)行固液分離，經(jīng)過實(shí)測，一次浸出石煤中釩浸出率為88.6%，浸出液中釩的濃度為4.0g/L。經(jīng)過固液分離的含釩浸出液回流作為第二批石煤礦的浸取液，同樣在95°C下浸出3h，二次釩浸出率80.5%，浸出液釩濃度7.63g/L。經(jīng)過二次循環(huán)利用的浸出液中加入Na0H13.5g/L，純堿
4.5g/L。三次浸出，三次浸出率為81.2%，浸出液釩濃度11.79g/L。固液分離后的焙砂淋洗后堆存，淋洗液部分用于石煤成球，部分用于浸出。浸出產(chǎn)生的循環(huán)浸出液中Si0232.46g/L，加硫酸調(diào)節(jié)pH9~10后，立即加入某試劑，溶液加熱到90°C后攪拌Ih過濾除硅，采用離子交換方法富集浸出液中的V2O5，產(chǎn)生的解析液加入氨水，過濾洗滌得到紅釩餅，在550°C煅燒2h，產(chǎn)生出的V2O5≥98.0%，達(dá)到了 GB3283-87質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。在三次浸出中，平均浸出率達(dá)到了 83.4%ο
【權(quán)利要求】
1.一種石煤氧化焙燒后堿浸提釩的エ藝，其特征在于在堿浸過程中同時(shí)使用NaOH和純堿作浸出劑，浸出液循環(huán)三次使用并在第三次添加適量的堿，該方法減少了試劑和水的消耗量，并且使浸出液中釩濃度提高了 12%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種石煤氧化焙燒后堿浸提釩的エ藝，其特征在于包括以下步驟: a.石煤礦球經(jīng)氧化焙燒后研碎，按石煤焙砂與浸取液質(zhì)量體積比1:3g/ml的比例加入浸取液，在95°C下浸出3h。浸取液中NaOH和純堿的濃度分別為40g/L和13.5g/L。 b.經(jīng)過固液分離的含釩浸出液回流作為第二批石煤礦的浸取液，同樣在95°C下浸出3h。經(jīng)過二次循環(huán)利用的浸出液每升加入Na0H13.5g，純堿4.5g，用于第三批石煤礦的浸出，固液分離后的焙砂經(jīng)淋洗后堆存，淋洗液部分用于石煤成球，部分用于浸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種石煤氧化焙燒后堿浸提釩的エ藝，其特征在于浸出液中同時(shí)使用NaOH和純堿，浸出液中NaOH和純堿的濃度分別為40g/L和13.5g/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種石煤氧化焙燒后堿浸提釩的エ藝，其特征在于浸出液循環(huán)使用，經(jīng)過第一次堿浸之后的含釩浸出液回流作為第二批石煤礦的浸取液，向每升二次循環(huán)浸出液加入Na0H_13.5g,純堿4.5g后用于第三批石煤礦的浸出。固液分離后的焙砂經(jīng)淋洗后堆存，淋洗液部分用于石煤成球，部分用于浸出。
【文檔編號】C22B34/22GK103498047SQ201310503062
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】楊春平, 金秀舉, 曾光明, 何慧軍, 李長玲, 龍智勇 申請人:湖南大學(xué)