[发明专利]一种石煤脱碳后酸解氧化转化浸出钒的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从石煤中提炼钒的方法，特别是涉及一种常温常压下石煤加硫酸湿堆氧化转化提钒的方法。

背景技术

钒可提高钢的强度、韧性、延展性和耐热性，金属钒还可用于磁性材料、铸铁、硬质合金、超导材料及核反应堆材料等领域，五氧化二钒和其它钒化合物主要用于玻璃与陶瓷工业的着色剂、硫酸和石油化工生产用的催化剂。随着冶金、化学工业的迅速发展，钒的应用范围越来越广。

钒主要来源于含钒磁铁矿及石煤。我国V₂O₅总储存量达135330Kt，而石煤中钒储量为117960Kt，占总储存量的87％。因此开发石煤中的钒具有重大意义。

含钒石煤的物质较繁杂，钒的赋存状态变化多样，按钒的赋存状态分类主要有含钒云母型、含钒粘土型和介于两种类型之间的中间类型。钒在石煤中的价态分析的研究结果表明，各地石煤原矿中一般只有V(III)和V(IV)存在，没有发现V(II)和V(v)。除个别地方石煤V(IV)高于V(III)外，绝大部分地区石煤中钒都是以V(III)为主(参见《有色金属冶炼·钒篇》)。钒的赋存状态和价态分析是提钒工艺研究的基础，所有提钒工艺研究都是围绕如何破坏云母和粘土结构，改变钒的价态，使难溶的V(III)变成易溶的V(IV)和V(V)而展开，含钒矿物结构破坏得越彻底，氧化越充分，浸除率越高。

传统钠法焙烤提钒工艺是石煤在氧化性气氛下，用平窑高温焙烤破坏钒矿物的组织结构，将三价或四价钒氧化成五价钒氧化物，并与钠盐分解出来的Na₂O作用，生成易溶于水的钒酸钠(xNa₂O·yV₂O₅)。该工艺缺点是资源利用率低于50％；平窑排出大量氯化氢、氯气和二氧化硫烟气以及粗V₂O₅沉淀后的废液，对环境造成严重污染，正在被淘汰。

酸浸工艺的原理是在一定的时间、温度和酸度条件下，使H+进入云母晶格中，破坏云母的晶格，将钒释放出来。释放出来的V(III)与氧化剂氧化成V(IV)溶于酸中，过滤去渣，得到蓝色硫酸钒酰溶液。硫酸钒酰再经还原---中和---萃取---反萃---沉钒---煅烧等工艺处理后，可得到含量为98％的五氧化二钒产品。

酸浸提钒工艺是今后石煤提钒的发展方向。目前，酸浸工艺提钒技术有多种，工艺各有优缺点。例如，中国专利200610011042.0号公开了一种压力场下从石煤中氧化转化浸出钒的方法：将石煤、氧化剂和50~98％的工业硫酸加入到加压釜中，控制转化温度100~300℃，压力1.0MPa条件下，酸浸10分至240分钟，直接转化石煤中的钒进入溶液，钒的浸出指标虽可高达95％，但设备要求高，投资大，能耗高。中国专利90104669.8号公开了一种石煤灰渣硫酸加温熟化水浸提取五氧化二钒的方法，钒浸出率为68％，该方法存在在石煤加温熟化过程中，有大量二氧化硫气体释出，对环境污染严重，且浸出率较低等缺点。现有技术中还有异种酸浸提钒工艺，连续搅拌浸出20小时，钒浸出率为78％，该方法存在能耗大，对不同类型的矿石适应性较低等缺点。

再者，现有酸浸工艺均要求将石煤粉磨至相当细的粒度，因而浸出后，过滤难度大，效率低，加之酸浸搅拌时间长，因而能耗高，生产效率低，生产成本高。例如，中国专利申请200710035255.1公开了一种从石煤中常温常压氧化转化浸出钒的方法，石煤粉的细度要求为80-120目，堆放后的石煤搅拌浸出时间为3-4小时；中国专利申请200710118603.1公开了一种从常温常压下石煤加硫酸湿堆氧化转化浸出钒的方法，也需要将石煤干磨至60目以下，搅拌浸出时间为3-8小时。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种设备投资少，能耗低，金属回收率高，生产效率高，生产成本低，对环境污染少的常温常压下石煤脱碳后酸解氧化转化浸出钒的方法。