[发明专利]高碳含钒石煤矿中提取五氧化二钒的焙烧预处理工艺及提取五氧化二钒的方法有效

专利信息
申请号: 201110389660.X 申请日: 2011-11-30
公开(公告)号: CN102399976A 公开(公告)日: 2012-04-04
发明(设计)人: 宁顺明;张永利;李斯加;白鹰;李肇佳;朱伯军;邢学永;赵云鹏;黄致高;佘宗华;刘建中;蒙在吉;陈文勇;封志敏 申请(专利权)人: 长沙矿冶研究院有限责任公司;肃北县博伦矿业开发有限责任公司
主分类号: C22B1/02 分类号: C22B1/02;C22B34/22;C22B3/08;C22B3/24;C22B3/44
代理公司: 湖南兆弘专利事务所 43008 代理人: 赵洪;杨斌
地址: 410012 *** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 高碳含钒 石煤 提取 氧化 焙烧 预处理 工艺 方法
【说明书】:

技术领域

发明属于稀有金属冶炼技术领域,具体涉及一种石煤矿中提取五氧化二钒的预处理工艺及提取方法。

背景技术

石煤是一种存在于震旦系、寒武系、志留系古老地层中的基质腐蚀无烟煤,它是由菌类等低等级生物死亡后,在浅海还原条件下形成的,其主要特点是矿石密度大、结构致密、发热量低、难以完全燃烧。石煤钒的品位与碳含量变化较大,一般V2O5的含量在0.13%~1.2%,含钒高的富矿V2O5的含量可达2%以上;碳含量在2%~20%。钒是一种重要的战略物质资源,有着重要的用途,80%以上的钒应用在钢铁行业,用于制造各种用途的特殊钢种。含钒品位达到0.8%以上的石煤可作为具有经济开采价值的提钒原料。我国石煤资源丰富,已把石煤作为重要的提钒原料。

石煤中钒的提取技术主要可分为全湿法提取技术和焙烧浸出技术两大类,全湿法技术耗酸高,还有可能需要特殊的设备和工艺配套,并对石煤矿有一定的选择性,如常压高温髙酸浸出法,并需加适量助浸剂,加压酸浸方法等。焙烧的方法主要是对石煤中的碳进行燃烧脱除,并对其中所含的三价钒在脱除碳后的氧化气氛中进行氧化,使其转化为易溶于稀酸中的四价或五价钒,焙烧后的含钒料可以在较低的硫酸耗量下浸出其中的钒;焙烧浸出技术的关键是焙烧,既要燃烧脱除碳,使钒氧化转化完全,又不能因燃烧温度失控造成石煤矿烧结,进而造成焙烧后料中的钒浸不出来或浸出率不高,因此,焙烧方法是焙烧浸出技术中有效提取石煤中钒的关键。

根据焙烧设备的不同,焙烧方法主要包括以下四种工艺操作:

1. 钠化焙烧法:又叫食盐焙烧法,是最古老的一种石煤焙烧方法和提钒技术,其采用平窑为焙烧脱碳和钒氧化的设备,以食盐为焙烧添加剂,焙烧时间长达12h以上,焙烧温度800~850℃,焙烧能耗高,并放出大量Cl2、HCl等有毒气体,严重污染周边环境;焙烧后以水浸出焙烧料中的钒,钒浸出率仅60%左右,最终收率为45%左右,该方法只粗略地提取了石煤中的钒,对石煤中的碳、钾、铝、硅等其它等资源完全未予考虑,三废污染严重,此法已被国家明令禁止。

2. 沸腾炉燃烧脱碳、回转窑焙烧法:利用石煤中的热值,在沸腾炉内燃烧脱碳,脱碳后的渣经回转窑高温保温时氧化焙烧,再以稀硫酸浸出提取钒,由于石煤中的碳含量波动大,热值变化大,难以稳定燃烧,必须达到较高的热值才有可能在沸腾炉内脱碳,且由于脱碳过程在炉内的时间较短,石煤中的低价钒还未氧化到位,脱碳后的石煤渣还需在回转窑等能进行高温焙烧的设备中在900℃左右进行氧化焙烧2~3h,才能获得较好的钒浸出率,由于工艺过程复杂,设备与工艺的匹配性在目前仍未取得较好的结果。

3. 循环流化床燃烧脱碳、渣酸浸提钒法:该法属于钒电一体化工程,循环流化床燃碳加热水产生蒸汽发电,灰渣提钒。循环流化床燃烧脱碳是比较成熟的,一般要求热值在1000kcal/kg以上,因此还需配加一些热值高的煤,燃烧后的灰渣同样需要进一步高温氧化焙烧,才能较好地提取其中的钒,新建设的一些石煤发电——提钒项目基本上都倾向于采用该工艺流程。

4. 回转窑脱碳焙烧、稀酸浸出法:该法采用回转窑作为含碳石煤的脱碳、氧化焙烧设备,石煤破碎成粉状,或制成小球干燥后从窑尾连续加入,从窑头喷煤粉燃烧或燃烧水煤气加热石煤矿到900℃左右,脱碳与氧化焙烧在一个设备内完成,由于回转窑内物料间的热传导和空气氧化传质受物料层的厚度和物料自身的性能影响大,回转窑的高温脱碳速度不理想,处理能力低,且由于热工控制难度大,难以控制脱碳和焙烧的速度及最终效果,容易出现物料烧结、结窑等,造成焙烧料钒浸出率低,特别是对于高含碳石煤资源,同一台窑实现脱碳和氧化焙烧的技术难度较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种适用范围广、能耗低、热值利用充分、设备投入少、环境污染少、且适于工业化应用的高碳含钒石煤矿中提取五氧化二钒的焙烧预处理工艺及提取五氧化二钒的方法。

为解决上述技术问题,本发明提出的技术方案为一种高碳(一般指含碳高于10%)含钒石煤矿中提取五氧化二钒的焙烧预处理工艺,包括以下步骤:以石煤钒矿为原料,原料经过破碎、压制成块、烘干后,连续投入到可调节风量和推进速度的隧道窑中进行焙烧,焙烧过程中温度控制在400~1000℃,焙烧时间持续7~40h,焙烧后即完成预处理工艺。

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