[发明专利]一种从含钒矿石焙烧料中提钒的浸出方法以及在石煤空白焙烧－直接浸取提钒工艺中的应用

说明书

本发明涉及一种从石煤或其他含钒矿石中提取五氧化二钒的方法。

石煤中钒主要赋存于粘土矿物之中，化学式可视为K_＜1(Al，V)₂(OH)₂[AlSi₃O₁₀]_nH₂O。这类矿物在高温通风条件下焙烧，高价钒的氧化物与各种金属元素的氧化物生成相应的钒酸盐类，其中K、Na的钒酸盐可溶于水，其余钒酸盐可溶于酸和碱。利用这一特性，国内外进行了多种石煤提钒的试验，有部分已应用于工业化生产。目前国内外提钒最普遍的方法是钠化法，即用一种或几种钠盐与矿石混合焙烧，生成能溶于水的钒酸钠，再用水或酸或碱溶解浸出，然后用铵盐沉钒法，使钒以钒酸铵或多钒酸铵的形式沉淀，最后将沉淀物灼烧制得五氧化二钒产品。这类方法存在的主要问题有：(1)钠盐消耗量大，生产成本高，每吨五氧化二钒需耗工业食盐30吨左右；(2)焙烧过程中产生大量的HCl、Cl₂、SO₂、SO₃等有害气体，污染环境，腐蚀设备；(3)平窑占地面积大，不利于机械化生产，需要的生产人员多，劳动强大，劳动效率低；(4)工艺流程冗长复杂，设备投资巨大，既费时又费力费工。(5)粉碎粒度过细，浸取液中悬浮物多，固液分离困难，影响钒的回收率。钒的总回收率一般不超过46％。

湖南省安化县东坪钒冶炼厂研究出了一种低盐掺钙焙烧—常温稀酸浸出—萃取提钒工艺(专利申请号：96118450.7)，与传统工艺相比前进了一大步，环境污染大为减少，生产成本大为降低，但因仍需加盐焙烧，传统工艺的缺陷该方法也不同程度地存在，废气、废水排放量仍然很大，没有从根本上改变环境污染问题。湖南省怀化双溪钒厂和湖南省煤炭科学研究所共同完成的石煤无盐焙烧—稀酸浸出—溶剂萃取提钒工艺，因其对矿石有特殊要求，不宜普遍推广；同时单用酸浸取，需加碱中和，增加了无谓消耗；还因矿石需经脱炭—球磨—成球—平窖焙烧等多道工序处理，经过了二次焙烧，消耗大量人力、物力、电热能源，致使设备投资和维护以及生产成本增加。浙江化工研究院采用石煤酸浸—中间盐法提取五氧化二钒工艺，因每吨五氧化二钒产品耗浓硫酸30余吨，成本高且工艺复杂，未能实现工业化生产。中国地质大学北京研究生部进行过石煤不掺添加剂，在800～820℃氧化焙烧，焙砂加碱浸取，用萃取法从浸取液中回收钒的小试，因该工艺焙烧条件苛刻，不易实现工业化生产。

上述提钒工艺在浸出过程中，大都是单独用酸浸或单独用碱浸，单独用酸或碱浸出后，需要另外用相当数量的碱成酸中和，增加了酸碱消耗量，成本自然会高。

本发明的目的在于提供一种降低酸碱消耗量、降低生产成本的从含钒矿石焙烧料中同时采用酸碱静浸提钒的方法。

本发明的目的还在于提供一种石煤空白焙烧—酸、碱直接浸出提钒的方法。该方法适应性广，无氯化氢气体污染，减少了废水污染，简化了工艺流程，节省了设备投资，降低了生产成本，提高了钒的回收率。

为了达到上述目的，本发明的技术解决方案是一种从含钒矿石焙烧料中提钒的浸取工艺，其浸出方式为：将含钒矿石氧化脱炭后的焙烧料，分别放入两组防腐池中，一组加酸静浸，另一组加碱静浸，然后将酸浸液和碱浸液混合中和并净化除杂。

上述技术解决方案中所用酸为硫酸，其加入量为焙烧料重量的2～15％；所用碱为烧碱，其加入量为焙烧料重量的1～10％。

为了达到上述另一目的，本发明的技术解决方案是：一种石煤空白焙烧—酸、碱浸出提钒的方法，将石煤破碎，投入立窑中焙烧，在800～1100℃温度条件下一步完成氧化与脱炭过程，使致密的矿石变得多孔、疏松，将低价态的钒氧化成高价态的钒，改善矿石的渗透性和钒的易溶性。将脱炭后的焙烧料粉碎成粗颗粒状，分别放入两组防腐池中，一组加酸静浸，另一组加碱静浸，然后将酸浸液和碱浸液混合中和至PH6～9，加入絮凝剂净化除杂并过滤，最后用萃取法或离子交换法制得五氧化二钒。

本技术解决方案中将石煤破碎成10～60mm＞80％块片后投入圆柱形立窑中焙烧，在800～900℃温度条件下一步完成氧化与脱炭过程，脱炭率达到95％以上。

本技术解决方案中焙烧料粉碎成5～30mm＞80％的粗颗粒。

本技术解决方案中所用的酸为硫酸或盐酸溶液或硫酸与盐酸的混合酸液；所用碱为烧碱或碳酸钠溶液或者烧碱与碳酸钠的混合碱溶液。

本技术解决方案中所用的酸为硫酸溶液，其加入量控制在硫酸含量为焙烧料重量的2～15％，最好为6～8％。