專利名稱：一種含釩石煤礦加壓浸出用催化劑的制作方法
技術領域：
本發明是在濕法冶金領域中所使用的一種催化劑，更具體地說，是屬于一 種含釩石煤加壓酸浸過程中使用的催化劑。
背景技術：
石煤是由菌藻類低等生物在淺海還原環境下形成高度質程度的可燃礦產， 其特點是高灰份，低熱值、外觀如黑石，故又稱黑色頁巖。石煤中含有釩、磷、 銅、鈾等有價金屬，其中含釩的石煤是唯一的釩單一礦物資源，因而，也就成 為重要的釩資源。含釩石煤的礦物組成復雜，釩的賦存狀態通常認為有三種形式(l)V(III) 呈類質同象形式存在于粘土礦物二八面體夾心層中，部分取代Al(III)，這種硅鋁酸鹽結構較為穩定。通常石煤中v(m)難以被水、酸或堿溶解，除非破壞粘土礦物晶體結構；(2)以單礦物形式存在，如釩鈦礦、釩鐵礦、鈦釩石榴石、釩 云母等。(3)呈金屬有機絡合物，石煤中有少部分釩呈釩葉啉形式存在,該有 機化合物十分穩定。為了使釩從不同組成的礦物中釋放出來就必須破壞其結構， 并使不溶于酸的三價釩氧化成可溶于酸的四價或五價釩。目前，石煤提釩多釆用傳統焙燒一浸出工藝，該工藝在焙燒過程中產生大 量的HCl, Cl2等有害氣體，環境污染嚴重，釩浸出率低， 一般在50%~60%， 石煤耗量大，資源浪費嚴重。為了避免傳統工藝存在污染嚴重的問題，近年來處理該類石煤礦樣時多釆 用全濕法流程。在濕法處理石煤礦樣時，為了改變礦物中釩的價態，使不溶于 酸的三價釩氧化成易溶于酸的四價或五價釩，通常在浸出體系中加入氧化劑， 如高錳酸鉀、氯酸鈉、雙氧水等。目前國內濕法處理石煤礦樣多釆用常壓浸出 工藝，該工藝雖避免了傳統工藝所產生的有毒氣體及煙氣，減輕了環境負荷， 但存在浸出溫度偏低，浸出時間長， 一般在10小時以上，釩浸出率低，資源浪 費嚴重等問題。本發明人魏昶等人提出了 "在壓力場下從石煤中氧化轉化浸出 釩的方法"(專利申請號200610011042.0),該方法釆用加壓手段強化了從石煤中 浸取釩的過程，使釩浸出率得以大幅度提高，在后續的研究中發現，在該方法 中使用合適的催化劑，可使這一過程更為高效。發明內容本發明所要解決的技術問題是提供一種含釩石煤礦加壓浸出用催化劑，它 可使反應過程變得更為強化和高效，節約生產成本，提高釩浸出速度和浸出率， 縮短浸出時間。解決發明的技術問題所釆用的方案是在對含釩石煤礦加酸加壓的浸出過 程中，以硫酸亞鐵作為催化劑，對應選用的浸出劑為硫酸。本發明針對含釩石煤礦樣的礦物特點，釆用陽離子型催化劑對石煤加壓浸 出過程進行強化，以提高浸出速度和浸出率。所述的陽離子型催化劑為可溶性 的亞鐵鹽，石煤加壓浸出過程所選用的浸出劑是硫酸，為防止帶入其它雜質離 子，篩選硫酸亞鐵作為含釩石煤礦加壓酸浸的催化劑更為合適。其中，在浸出時硫酸亞鐵催化劑的使用要求是，石煤:硫酸亞鐵的質量百分 比為100:1.0 5.1,與濃度為100g/L 350g/L硫酸溶液混合。當石煤礦的含釩品 位在0.2% 3.0%時適合釆用硫酸亞鐵催化劑。加入本催化劑參與反應時，硫酸 溶液選用濃度為93%的工業硫酸，按所需酸度配制成濃度為100g/L 350g/L。 本催化劑與石煤、硫酸在加壓浸出時，壓縮空氣、富氧壓縮空氣或工業氧氣將 釜內壓力維持在0.8MPa 3.0Mpa,轉化溫度100 200°C,反應時間為60分鐘 240分鐘。石煤是礦物組成復雜多變的氧化釩礦，有多種礦物，含釩0.2% 3.0%。 在硫酸和氧氣共同作用下，含釩的硅鋁酸鹽結構、粘土礦物晶體結構和金屬有 機絡合物等遭到破壞，其中的三價釩被氧化成可溶于酸的四價釩。溶解于溶液 中的02迅速將硫酸亞鐵氧化成硫酸鐵，硫酸鐵中的Fe3 +可將礦物中的三價釩氧 化成四價釩而溶于酸中，得到藍色的硫酸釩酰溶液。而其它脈石成份則不發生 變化保留于礦漿中。其發生的化學反應為V203 X+ 2H2S04 + l/202 —V202(S04)2 + 2H20+X (1)在氧化性氣氛中，Fe^被氧化成Fe3 +2FeS04 + H2S04+l/202 = Fe2(S04)3 + H20 (2)在酸性體系中，三價釩被硫酸鐵氧化成四價，并與硫酸反應生成水溶性的硫酸釩酰進入溶液，FeS04催化劑得以再生。V203 X + 2Fe2(S04)3 + H2S04 = V202(S04)2 + 4FeS04 + H20 (3) 在反應過程中，有硫酸和氧氣參與，因硫酸具有一定的腐蝕性，故采用耐酸加壓釜為內襯瓷磚，或鈦質材料、或管道的加壓釜，加壓釜中可分為有隔室或無隔室容器，容積可為10 m3 200m3。所述硫酸溶液是用濃度為93%的工業硫酸配制而得。本發明的有益效果是本發明提供的含釩石煤礦加壓浸出用催化劑，使這 一過程變得更為強化和高效，提高了釩浸出速度和浸出率，縮短了浸出時間， 進一步提升了含釩石煤礦加壓酸浸技術的優越性；硫酸亞鐵催化劑用量少，釩 的浸出率可提高到18%以上。
具體實施方式
實施例一石煤中含釩1.84%將石煤、硫酸亞鐵催化劑按質量百分比100:5.1混合和濃度為350g/L硫酸 溶液調漿后用加壓泵連續泵入內襯鈦質材料的壓力釜中，用蒸汽或自來水控制 釜內轉化溫度15(TC，通入工業氧氣維持釜內壓力1.5MPa，浸出240分鐘，直 接氧化轉化石煤中的釩，使其進入溶液。釩的浸出率為96.2%，釩浸出率提高18.5%。實施例二石煤含釩1.0%。將石煤、硫酸亞鐵催化劑按質量百分比100:4.0混合和濃度為250g/L硫酸 溶液調漿后用加壓泵連續泵入內襯管道的壓力釜中，用蒸汽或自來水控制釜內 轉化溫度20(TC，通入壓縮空氣維持釜內壓力2.0MPa,浸出210分鐘，直接氧 化轉化石煤中的釩，使其進入溶液。釩的浸出率為94.1%，釩浸出率提高17.7%。實施例三石煤含釩0.2%。將石煤、硫酸亞鐵催化劑按質量百分比100:1.0混合和濃度為100g/L硫酸 溶液調漿后用加壓泵連續泵入內襯鈦質材料的壓力釜中，用蒸汽或自來水控制 釜內轉化溫度12(TC,通入壓縮空氣維持釜內壓力0.8MPa,浸出90分鐘，直接氧化轉化石煤中的釩，使其進入溶液。釩的浸出率為81.8%,釩浸出率提高10.7%。 實施例四:石煤含釩1.55%。將石煤、硫酸亞鐵催化劑按質量百分比100: 2.5混合和濃度為200g/L硫酸 溶液調漿后用加壓泵連續泵入內襯瓷磚的壓力釜中，用蒸汽或自來水控制釜內 轉化溫度100。C,通入工業氧氣維持釜內壓力3.0MPa，浸出180分鐘，直接氧 化轉化石煤中的釩，使其進入溶液。釩的浸出率為92.9%，釩浸出率提高14.3%。實施例五石煤含釩1.2%。將石煤、硫酸亞鐵催化劑按質量百分比100:4.0混合和濃度為300g/L硫酸 溶液調漿后用加壓泵連續泵入內襯鈦質材料的壓力釜中，用蒸汽或自來水控制 釜內轉化溫度12(TC，通入富氧壓縮空氣維持釜內壓力1.8MPa，浸出120分鐘，直接氧化轉化石煤中的釩，使其進入溶液。釩的浸出率為89.2%，釩浸出率提高17.3%。。 實施例六石煤含釩0.5%。將石煤、硫酸亞鐵催化劑按質量百分比100:1.5混合和濃度為250g/L硫酸 溶液調漿后用加壓泵連續泵入內襯瓷磚的壓力釜中，用蒸汽或自來水控制釜內
轉化溫度150'C，通入工業氧氣維持釜內壓力1.5MPa,浸出60分鐘，直接氧化 轉化石煤中的釩，使其進入溶液。釩的浸出率為80.6%，釩浸出率提高12.3%。
權利要求
1、一種含釩石煤礦加壓浸出用催化劑，其特征是在含釩石煤礦加酸加壓的浸出中，以硫酸亞鐵作為催化劑，對應選用的浸出劑為硫酸。
2、 按權利要求l所述的一種含釩石煤礦加壓浸出用催化劑，其特征是硫 酸亞鐵作為催化劑在含釩石煤礦加酸加壓浸出中，運用條件為，石煤:硫酸亞鐵 的質量百分比100:1.0 5.1,與濃度為100g/L-350g/L硫酸溶液混合。
3、 按權利要求2所述的一種含釩石煤礦加壓浸出用催化劑，其特征是適 合于含釩品位在0.2 % 3.0 %石煤礦使用。
4、 按權利要求3所述的一種含釩石煤礦加壓浸出用催化劑，其特征是催 化劑參與反應時硫酸溶液是用濃度為93%的工業硫酸，按所需酸度配制成濃度 為100g/L 350g/L。
5、 按權利要求4所述的一種含釩石煤礦加壓浸出用催化劑，其特征是催 化劑與石煤、硫酸在加壓浸出時，壓縮空氣、富氧壓縮空氣或工業氧氣將釜內 壓力維持在0.8MPa 3.0Mpa，轉化溫度100 200°C，反應時間為60分鐘 240 分鐘。
全文摘要
一種含釩石煤礦加壓浸出用催化劑。本發明是在濕法冶金領域中所使用的一種催化劑，更具體地說，是屬于一種含釩石煤加壓酸浸過程中使用的催化劑。本發明是在含釩石煤礦加酸加壓的浸出中，以硫酸亞鐵作為催化劑，對應選用的浸出劑為硫酸。本催化劑對應專門的工藝時，選用合適，使反應過程變得更為強化和高效，提高了釩浸出速度和浸出率，縮短了浸出時間。
文檔編號C22B3/00GK101148697SQ20071006633
公開日2008年3月26日 申請日期2007年10月30日 優先權日2007年10月30日
發明者李存兄, 李旻廷, 剛 樊, 昶 魏 申請人:昆明理工大學