[发明专利]一种从石煤中提取钒的方法

说明书

本发明公开了一种从石煤中提取钒的方法，其特征在于，将包含磷酸根络合剂、氧化剂、酸、石煤的混合液进行氧化‑络合浸出；随后经固液分离，得到含钒浸出液和浸出渣；混合液中磷元素的浓度大于或等于1mol/L。浸出液中的钒以阴离子形式被溶剂萃取或离子交换分离富集后得到碱性富钒液。向富钒液中加酸调pH后加入可溶性钙盐，磷与钙发生反应生成沉淀，从而实现磷和钒的分离及磷的循环利用。除磷之后的溶液通过铵盐沉钒并煅烧得到高品质五氧化二钒产品。本发明不需要焙烧过程，无烟气污染；在浸出温度低于200℃的条件下就能获得超过94.5％的钒浸出率。

技术领域

本发明涉及一种从石煤中提取钒的方法；属于湿法冶金领域。

背景技术

石煤是一种重要的含钒矿物资源，属难选难冶的低品位复杂矿物。还原性的生成环境导致石煤中的钒绝大部分以V(III)形式存在并赋存于白云母、伊利石等云母类矿物中。目前，从石煤中提取钒的工艺主要分为两种类型：(1)氧化焙烧工艺，主要包括直接氧化焙烧-酸(碱)浸出工艺、添加钙(镁)盐氧化焙烧-硫酸或磷酸盐浸出工艺和添加钠盐氧化焙烧-水(酸)浸出工艺。直接氧化焙烧-酸(碱)浸出工艺是通过氧化焙烧将石煤中的V(III)、V(IV)氧化为可溶于酸和碱的五氧化二钒，然后通过硫酸将钒以VO₂⁺的形式浸出或通过氢氧化钠将钒以VO₄^3-的形式浸出。加钙(镁)盐氧化焙烧-硫酸或磷酸盐浸出工艺是在石煤中添加钙(镁)盐，然后通过氧化焙烧将石煤中的V(III)、V(IV)氧化并转化为五价的钒酸钙(镁)或多钒酸钙(镁)，然后利用硫酸钙、磷酸钙或磷酸铵镁溶度积比钒酸钙(镁)或多钒酸钙(镁)更低的原理实现钒的浸出。添加钠盐氧化焙烧-水(酸)浸出工艺是通过氧化焙烧将石煤中的V(III)、V(IV)氧化并转化为五价的钒酸钠或多钒酸钠，然后通过浸出实现钒的提取。氧化焙烧工艺或由于污染严重、或由于钒浸出率低、或由于最佳焙烧温度区间窄工业应用困难等原因，都没有办法推广应用。(2)石煤直接湿法酸浸出工艺，其中包括硫酸直接浸出工艺，氧压酸浸出工艺和添加氟化物酸浸出工艺等。该类技术是利用V(III)和V(IV)的氧化物都能与酸反应的原理，实现石煤中钒的浸出。硫酸直接浸出工艺只适用于那种以吸附态钒为主存在的石煤，对于普通石煤钒浸出率都低于60％；添加氟化物酸浸出工艺可以获得90％甚至更高的钒浸出率，但是目前缺乏有效治理该工艺产生的含氟废水和含氟废气的手段，环境污染大；氧压酸浸出工艺基本原理为采用氧气或双氧水为氧化剂，以硫酸以浸出剂，在一定温度、压力和反应时间下，将V(III)氧化为V(IV)并溶于硫酸溶液中。氧压酸浸出工艺能应用于所有类型石煤，相对于硫酸直接浸出工艺钒的浸出率大大提高，但也只有70-80％；只有在300℃下氧压浸出钒的浸出率才能达到95％。对于氧压酸浸出而言，一旦温度超过200℃，无论是对设备材质的要求还是运营成本都会大大增加。添加可溶性亚铁盐作为氧压酸浸出的催化剂，也可以显著提高钒的浸出率，但是浸出液中会含有大量的Fe³⁺，其浓度可达V浓度的1.5～3倍。

目前从强酸性石煤浸出液中分离富集钒的方式只有阳离子溶剂萃取一种应用于工业化，但是由于P204优先萃取Fe³⁺，所以在萃取前需要进行还原处理，这个过程需要大量的还原剂，整个过程成本高，工艺复杂。相对于P204萃取钒而言，阴离子交换树脂或碱性萃取剂分离提取钒具有更好的分离效果和更高的提取率，但阴离子交换树脂和碱性萃取剂只能分离富集浸出液中的V(V)，因为只有V(V)才会形成同多酸阴离子。在强酸性石煤浸出液中V(V)以VO₂⁺形式存在，只有溶液pH大于2.0左右的时候，V(V)才能以同多酸阴离子形态存在，然而由于大量Fe³⁺的存在，在调节浸出液pH过程钒会以多钒酸铁的形式沉淀，钒的损失率甚至可以超过90％以上。

发明内容

针对上述现有技术中对石煤的各种处理工艺存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种从石煤中提取钒的方法，旨在提供一种无需焙烧、条件温和、钒回收率高的提取方法。