一種石煤釩礦拌酸堆礦提取五氧化二釩的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種石煤釩礦拌酸堆礦提取五氧化二釩的方法，該方法將含釩石煤釩礦經(jīng)過破碎、粗碎后粒度小于5mm，在破碎礦中加入酸及水混合均勻后堆存，堆存礦用清水常溫浸出，礦漿過濾產(chǎn)出浸出液和浸出渣，浸出渣經(jīng)過漿化洗滌后，用作建材，生產(chǎn)水泥或制磚。浸出液經(jīng)過石灰和純堿中和后用萃取劑萃取，硫酸反萃，反萃液經(jīng)雙氧水氧化、氨水中和、酸性沉釩，產(chǎn)出紅釩經(jīng)煅燒后產(chǎn)出五氧化二釩。釩浸出率大幅提高，達(dá)到90%以上，綜合回收率達(dá)到85%以上。
【專利說明】一種石煤釩礦拌酸堆礦提取五氧化二釩的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于五氧化二釩的提取方法，具體涉及一種石煤釩礦拌酸堆礦提取五氧化二釩的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]湖南省內(nèi)石煤資源豐富，尤其是在湘西地區(qū)，隨著石煤提釩工藝的進(jìn)步，部分新工藝已經(jīng)投入到工業(yè)生產(chǎn)過程中。但是大部分工藝技術(shù)指標(biāo)較差，適應(yīng)性不高，釩的轉(zhuǎn)浸率一般為60~80%，回收率為55~75%，產(chǎn)品以98釩為主。
[0003]本工藝使用提釩原料為湖南省沅陵縣涼水井地區(qū)釩礦，該釩礦儲量大，品位高，雜質(zhì)含量低，可以露天開采。V2O5含量品均大于等于1.4%，最高達(dá)到2.7%。
[0004]我國石煤資源豐富，尤其是湖南省內(nèi)石煤資源非常集中，經(jīng)過近年來工藝研究，石煤提釩工藝日漸成熟，各類新工藝路線投入工業(yè)生產(chǎn)中，但是普遍技術(shù)指標(biāo)較差，研究一種工藝流程簡單，回收率高，回收后產(chǎn)品純度高的五氧化二釩的提取方法具有重要意義。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題，簡化了石煤提釩工藝，實現(xiàn)了石煤自熱堆存，設(shè)備投資和維護(hù)成本大幅降低，釩浸出和回收率大幅增加，從而實現(xiàn)了石煤提釩工藝的突破，提出了一種石煤破碎礦拌酸自熱、水浸、中和還原、萃取、沉釩五氧化二釩的方法。本發(fā)明使用自熱拌酸堆存工藝，簡化了工藝流程，釩浸出率大幅提高，達(dá)到90%以上，綜合回收率達(dá)到85%以上。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0007]一種石煤釩礦拌酸堆礦提取五氧化二釩的方法，包括以下步驟:
[0008]I)將原礦破碎至粒徑≤5mm的破碎礦；
[0009]2)按重量份計算，在100份的所述破碎礦中配入15份~20份質(zhì)量濃度為90%_95%的硫酸進(jìn)行混合，混合時間為2min~5min,然后加入10份-15份的水繼續(xù)混合均勻,得混合礦；將所述混合礦堆存成錐形堆，在錐形堆表面覆蓋保溫材料，利用硫酸稀釋過程中產(chǎn)出的熱量自熱反應(yīng)，堆存時間為3~5天，堆存完畢后得到堆存礦；
[0010]3)在所述堆存礦中加水，水與堆存礦的質(zhì)量比例為1-2:1，在20°C -30°c下浸出
0.5h-l.5h，過濾，得浸出渣和浸出液；浸出渣洗滌2-4次，洗滌水回流浸出；
[0011]4)將所述浸出液用石灰中和至pH為1.0-1.5,過濾除洛，然后加入鐵粉還原2.0h-2.5h，所述鐵粉的加入量為1.5g/L浸出液-2.5g/L浸出液；再加入純堿中和溶液至pH為2.5~2.8，過濾除去殘留的鐵粉，得中和液；
[0012]5)將所述中和液進(jìn)行萃取，萃取劑由P204、磷酸三丁酯(TBP)和煤油組成，其中P204的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%-15%，磷酸三丁酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%-6%，其余為煤油；萃取劑加入量按照有機(jī)相與水相的體積比為2-3:1為準(zhǔn)；有機(jī)相用pH為1.8-2.2的硫酸水溶液洗滌，洗水循環(huán)使用，洗滌后的有機(jī)相用濃度為2mol/L-3mol/L的硫酸進(jìn)行多次反萃，每次有機(jī)相與反萃液的體積比為3-4:1,得反萃液和貧有機(jī)相；
[0013]6)將所述反萃液用雙氧水氧化，氧化時間為1.0h-1.5h，然后用氨水中和至pH為2.0~2.5，再加熱至90°C~95°C，保溫1.5h_2h，過濾產(chǎn)出紅釩；將該紅釩洗滌后煅燒，煅燒條件:300°C _350°C入爐——550°C _600°C煅燒 1.5h_2.5h——300°C _350°C 出爐，焙燒
后得五氧化二釩。
[0014]步驟(1)所述原礦優(yōu)選為V2O5含量在1.4%-2.7%的石煤釩礦。
[0015]步驟(1)所述原礦的組成優(yōu)選為:V2O5L4%-2.7%，K+0.66%_1%，F(xiàn)e 總 1%_1.04%、Al2033.2%-3.75%、Si2081%-82%、C8.3%-8.6%，其余為雜質(zhì)。
[0016]步驟(1)所述破碎礦中優(yōu)選粒徑小于0.074mm的礦物占破碎礦總質(zhì)量的5%~25%。
[0017]優(yōu)選在步驟(5)所述貧有機(jī)相中加入20g/L_25g/L的草酸溶液反萃除鐵，草酸溶液使用量為:貧有機(jī)相:草酸溶液=2-3:1，混合時間為5min-10min，澄清時間為Smin~lOmin，萃取級數(shù)為3-5級。
[0018]在步驟(6)所述雙氧水為質(zhì)量濃度優(yōu)選為20%_30%的雙氧水
[0019]下面對本發(fā)明做進(jìn)一步解釋和說明:
[0020]該方法包括以下步驟:
[0021]I)將含f凡石煤f凡 礦破碎至最大粒徑小于5_。
[0022]2 )將破碎礦拌酸20%硫酸和10%萃余液(或清水)，機(jī)械攪拌混合均勻，堆礦并覆蓋保溫保水材料，自熱熟化3~5日。堆存過程主要反應(yīng):
[0023](V2O3) ? X+0.502=V204+X
[0024]V204+0.502=V2O5
[0025]V205+Me0=Me (VO3)2
[0026]V205+H2S04= (VO2) 2S04+H20
[0027]V204+H20=V202 (OH) 4
[0028]V2O2 (OH) 4+2H2S04=V202 (SO4) 2+4H20
[0029]2Me (VO3) 3+6H2S04=3 (VO2) 2S04+6H20+Me2 (SO4) 3
[0030]3)將堆存礦人工或機(jī)械打碎，然后進(jìn)入浸出工序。浸出使用浸出渣洗滌水，按照浸出劑:堆存礦=1:1，常溫浸出1.0h，過濾洗滌，浸出渣洗滌4次。浸出過程中釩浸出率達(dá)到90%。主要化學(xué)過程為鹽溶解過程:
[0031](VO2) 2S04=2V02++S042_
[0032]4)浸出產(chǎn)出的浸出液用石灰中和至pHl.5，過濾除去產(chǎn)生的硫酸鈣渣，再加入2g/L鐵粉還原2.0h,同時加入純堿中和溶液至pH2.5~2.8.，過濾除去殘留的少量鐵粉，該溶液作為萃取料液。
[0033]5)將中和還原后產(chǎn)出的溶液浸出萃取工序。萃取混合時間5~8min，澄清時間為10~15min，有機(jī)相:水相=2:1，萃取至料液中釩濃度為0.12~0.18g/L。有機(jī)相用pH為2.0的硫酸溶液洗滌2級，相比為1:1，洗水循環(huán)使用。洗滌后的有機(jī)相用3mol/L的鹽酸反萃，反萃為6級,有機(jī)相:反萃液=4:1,反萃時間5~8min,澄清時間為10~15min。萃取過程化學(xué)反應(yīng):
[0034]nV02++m [(HA)2] = (VO) nA2n (HA) 2 (m_n) +2nH+[0035]nV02++m [NaA (HA) ] = (VO) nA2n (HA) 2 (D1_n) +2nNa.[0036]nFe3++m [ (HA) 3] =FeA3n (HA) 3(m_n)+3nH+
[0037]nAl3++m [ (HA) 3] =AlA3n (HA) 3(m_n)+3nH+
[0038]反萃化學(xué)反應(yīng):nH2S04+(VO) nA2n(HA)
2 (m-n)
[0039]=nV0S04+H2nA2n(HA)2(m_n)
[0040]6)反萃液用雙氧水氧化后,氧化時間1.0h,用氨水中和至pH2.0~2.5。加熱至90~95°C，維持1.5h，過濾產(chǎn)出紅釩。該紅釩用純凈水淋洗三次，每次洗水用量與紅釩體積相同。洗滌后紅釩進(jìn)入馬弗爐煅燒，煅燒條件:350°C入爐——550°C煅燒2.0h——350°C出爐。焙燒后產(chǎn)出98%的五氧化二釩。
[0041 ] 沉釩及煅燒過程化學(xué)過程:
[0042]中和反應(yīng):2NH3? H2CHH2SO4= (NH3) 2S04+2H20
[0043]氧化反應(yīng):2V02++H202+H20=2V03>6H+
[0044]2H++2Fe2+H2 02=2Fe3++2H30
[0045]紅釩沉淀:6HV03+8NH40H=(NH4)2V6O16 I +4H20
[0046]
【權(quán)利要求】
1.一種石煤釩礦拌酸堆礦提取五氧化二釩的方法，其特征是，包括以下步驟: I)將原礦破碎至粒徑< 5mm的破碎礦； 2)按重量份計算，在100份的所述破碎礦中配入15份~20份質(zhì)量濃度為90%-95%的硫酸進(jìn)行混合，混合時間為2 min飛min，然后加入10份-15份的水繼續(xù)混合均勻，得混合礦；將所述混合礦堆存成錐形堆，在錐形堆表面覆蓋保溫材料，利用硫酸稀釋過程中產(chǎn)出的熱量自熱反應(yīng)，堆存時間為3飛天，堆存完畢后得到堆存礦； 3)在所述堆存礦中加水，水與堆存礦的質(zhì)量比例為1-2:1，在20°C-30°C下浸出0.5h-l.5 h，過濾，得浸出渣和浸出液；浸出渣洗滌2-4次，洗滌水回流浸出； 4)將所述浸出液用石灰中和至pH為1.0-1.5,過濾除洛,然后加入鐵粉還原2.0 h-2.5h，所述鐵粉的加入量為1.5g/L浸出液-2.5g/L浸出液；再加入純堿中和溶液至pH為2.5^2.8，過濾除去殘留的鐵粉，得中和液； 5)將所述中和液進(jìn)行萃取，萃取劑由P204、磷酸三丁酯和煤油組成，其中P204的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%-15%，磷酸三丁酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%-6%，其余為煤油；萃取劑加入量按照有機(jī)相與水相的體積比為2-3:1為準(zhǔn)；有機(jī)相用pH為1.8-2.2的硫酸水溶液洗漆,洗水循環(huán)使用，洗漆后的有機(jī)相用濃度為2mol/L-3mol/L的硫酸進(jìn)行多次反萃,每次有機(jī)相與反萃液的體積比為3-4:1,得反萃液和貧有機(jī)相； 6)將所述反萃液用雙氧水氧化,氧化時間為1.0h-1.5 h,然后用氨水中和至pH為
2.(T2.5，再加熱至90°C ^95°C，保溫1.5h_2h，過濾產(chǎn)出紅釩；將該紅釩洗滌后煅燒，煅燒條件:300°C _350°C入爐-550°C -600°C煅燒 1.5 h -2.5h-300°C -350°C出爐，焙燒后得五氧化二釩。` 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述石煤釩礦拌酸堆礦提取五氧化二釩的方法，其特征是，步驟(1)所述原礦為V2O5含量在1.4%-2.7%的石煤釩礦。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述石煤釩礦拌酸堆礦提取五氧化二釩的方法，其特征是，步驟(I)所述原礦的組成為:V2O5L 4%-2.7%, K+0.66%-1%，F(xiàn)e總 1%-1.04%、Al2033.2%-3.75%、Si2081%-82%、C8.3%-8.6%，其余為雜質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述石煤釩礦拌酸堆礦提取五氧化二釩的方法，其特征是，步驟(1)所述破碎礦中粒徑小于0.074mm的礦物占破碎礦總質(zhì)量的5%~25%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述石煤釩礦拌酸堆礦提取五氧化二釩的方法，其特征是，在步驟(5)所述貧有機(jī)相中加入20g/L-25g/L的草酸溶液反萃除鐵，草酸溶液使用量為:貧有機(jī)相:草酸溶液=2-3:1，混合時間為5 min -lOmin，澄清時間為8 min~lOmin，萃取級數(shù)為3-5 級。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述石煤釩礦拌酸堆礦提取五氧化二釩的方法，其特征是，在步驟(6)所述雙氧水為質(zhì)量濃度為20%-30%的雙氧水。
【文檔編號】C22B3/08GK103695643SQ201410006474
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2014年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月7日
【發(fā)明者】劉景槐, 賈紹本, 吳海國, 牛磊, 雷湘, 劉振楠, 賈長友, 向福順, 黃彥強(qiáng) 申請人:賈紹本, 湖南有色金屬研究院