[发明专利]一种由石煤钒矿酸浸液萃取钒的方法

说明书

技术领域

一种本发明涉及一种由石煤钒矿酸浸液萃取钒的方法。

背景技术

钒是一种重要的战略资源，在地壳中的含量为0.015％，但无单独的富矿，一般是以低品位与其他矿物共生，如石煤、钒钛铁矿等。其中，石煤是一种最重要的含钒矿物，据《南方石煤资源综合考察报告》称：湖南、湖北、浙江、江西、广西、贵州、安徽、河南、陕西等省、自治区石煤总储量为618.8亿吨，探明储量为39.0亿吨，仅湖南、湖北、浙江、江西、贵州、安徽、陕西七省的石煤中含有V₂O₅就达1.1797亿吨，其中V₂O₅％≥0.5％的储量就达7705.0万吨，是我国钒钛磁铁矿中钒含量的6.7倍，约为世界其他各国钒储量的总和。由此可见，从石煤中提取钒，在冶钒工业中具有决定性的地位。

酸浸法提钒工艺是近几年发展起来的一种绿色环保的冶钒技术，其典型工艺过程可简述为：将石煤钒矿粉与硫酸(及少量助剂)混合，在加热的条件下将钒从矿粉中浸出，经过滤后得到含钒的浸出液；调节浸出液的pH值，得到pH＝2～3的萃取液；然后经过萃取、反萃取、氧化、沉钒及煅烧工序得到红钒。

酸浸法的缺点是需要消耗大量的硫酸，生产中硫酸的用量为矿粉质量的20～35％。在整个冶钒技术中，一般浸出过程的成本占整个提钒成本的30～50％，而硫酸的消耗成本又占整个浸出成本的70～80％，因此降低酸耗是控制提钒成本的有效措施。对酸浸工艺进行改进可以有效降低酸耗，已经取得了重要的成果。

CN101624650公开了一种含钒石煤微波辐照-酸浸提钒方法。该法与传统浸出方法相比，浸出时间减少，浸出率明显提高，显然，在相同浸出率时，能达到明显降酸的目的。但是上述方法需要大型的专用设备，在矿区很难实现连续的大规模生产。

CN101624649采用氟硅酸协同硫酸浸钒，可节约硫酸达5～25％，但是该法引入腐蚀性严重的氟离子，对设备产生不利影响。

CN101760650公开了一种充分循环利用部分浸出液中的余酸浸取钒的方法，即将浸出液取出一部分，与按比例新加入的硫酸一起用来浸取原矿粉中的钒，如此循环操作下去直到最后的浸出液中酸、钒离子浓度及浸出率保存稳定为止，该法能降低硫酸用量达20％以上，经多次循环可使浸出液中钒浓度提高一倍，降低了萃取成本，但也存在着过程烦琐，流程多的缺点。

从目前已公开的方法来看，现行酸浸法的降酸技术仅是针对提钒过程的浸出方法进行改进或优化，有利于酸耗量的降低，但仍不能有效利用浸出液中多余的酸，反而需要花费成本中和这部分余酸。这是因为石煤钒矿粉经过酸浸后，得到含钒浸出液的pH在0～1之间，必须加入碱性物质中和一部分酸，得到pH＝2～3的萃取液后再进行萃取流程。为满足萃取的要求，必须在萃取前加入几十倍甚至上百倍的碱中和，这部分被中和的酸不能被利用，并且不可避免因调节pH而额外增加成本。同时，萃余液的pH已经降低到2～3，虽然萃余液可返回石煤钒矿浸出过程，但是酸的浓度已极低而无利用价值。

发明内容

本发明的目的是针对目前的酸浸法冶钒方法不能利用浸出液中多余的酸反而需要花费成本中和这部分酸的缺陷，提出一种不经过中和步骤，而是将pH＝0～1，电位为250～450mV的含钒浸出液进行氧化后萃取钒，并将萃余液返回石煤钒矿浸出的方法。

本发明所采用的技术方案是：

(1)加热上述含钒浸出液至60℃，搅拌下加入氧化剂，反应5～60分钟，得到电位为800～1400mV的萃取液；

(2)用含质量百分比为10～20％的萃取剂与80～90％的磺化煤油的有机相，按萃取液：有机相的体积比为1～5∶1，萃取1～6级，得到负载钒有机相和萃余液；

(3)萃余液用于石煤钒矿的浸出。

本发明所述的氧化剂为过硫酸钠、过硫酸钾、高锰酸钾、氯酸钠、氯酸钾、高氯酸钠、高氯酸钾、双氧水或卡罗酸。

本发明所述的萃取剂为2-乙基膦酸单2-乙基酯(P507)、2-羟基二苯酮肟类化合物或长链有机胺类化合物。

上述2-羟基二苯酮肟类化合物为2-羟基-5-(1，1-二甲基丙基)-二苯酮肟、2-羟基-5-辛基二苯酮肟或2-羟基-5-十八烷基二苯酮肟。

上述长链有机胺类化合物为三辛烷基叔胺、十八烷基胺或十八烷基二甲基叔胺。

加入氧化剂将浸出液中主要以四价态存在的钒氧化成五价钒，采用所述的萃取剂在pH值0～1时，一次萃取率均大于65％，仍能保持高萃取率，因此有利于推广。