專利名稱：一種石煤酸浸液生產釩鐵合金的方法
技術領域：
本發明公開了一種石煤酸浸液生產釩鐵合金的方法。
背景技術：
釩是一種重要的合金元素。在合金鋼中加入釩能夠使鋼的組織和晶粒細化，顯著 地改善鋼的性能。合金鋼中的釩通常是以釩鐵的形式加入。目前，釩鐵生產的方法主要有 兩種鋁熱法和電硅熱法。鋁熱法是以片狀五氧化二釩(V2O5)或低價氧化釩為原料，用鋁 豆或鋁粒為還原劑，在堿性條件下進行還原熔煉得到釩鐵；電硅熱法也是片狀五氧化二釩 為原料，用75%硅鐵和少量鋁作還原劑，在電弧爐中，經還原、精煉兩個階段煉得產品釩鐵。 這兩種釩鐵的生產工藝都是以五氧化二釩為原料，生產成本高。石煤是一種生產V2O5的礦物原料。石煤中除含釩以外，還含有鐵、鋁、磷、硅等多 種元素。石煤提釩的方法很多，但按其礦物分解所用試劑可分為酸浸工藝、堿浸工藝和鈉化 焙燒工藝。鈉化焙燒是石煤提釩的傳統工藝，由于焙燒過程產生HCl等酸性氣體對環境污 染大，許多地方都禁止采用這一工藝。石煤堿浸提釩工藝雖然不產生HCl等酸性氣體污染 環境，但堿浸過程大量的硅進入溶液，浸出液中硅釩分離還有待進一步研究。目前石煤提釩 主要采用酸浸工藝，它包括石煤直接酸浸出、石煤氧壓酸浸出、石煤低溫硫酸化焙燒水浸出 等。酸浸過程，石煤中的鐵、鋁、磷等與釩一起進入溶液。目前從石煤酸浸液提取釩的工藝過 程為石煤酸浸液一還原一萃取一反萃一氧化一沉釩一熱解。無論采用哪種提釩工藝，從石 煤到釩鐵都需要先制備V2O5，而制備V2O5又需要采用離子交換或溶劑萃取從浸出液中富集 釩，然后通過銨鹽沉釩和偏釩酸銨熱解得到V2O5，最后才由V2O5還原生產釩鐵。因此從石煤 到釩鐵的現有生產工藝存在作業流程長，試劑耗量大，生產成本高，環境污染嚴重等缺陷。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術之不足而提供一種工藝流程簡短，試劑用量少， 資源利用率高，環境友好，生產成本低的石煤酸浸液生產釩鐵合金的方法。本發明一種石煤酸浸液生產釩鐵合金的方法，包括以下步驟第一步石煤酸浸液加銨(氨)除鋁在石煤經硫酸浸出得到的含釩浸出液中，按其所含鋁形成硫酸鋁銨礬 NH4Al (SO4) 2 · 12H20晶體化學反應計量數的1 3倍加入銨鹽或氨水，使含釩石煤酸浸液中 的鋁以硫酸鋁銨礬NH4Al (SO4)2 · 12H20晶體的形式析出，去除含釩石煤酸浸液中的鋁，得到 石煤酸浸除鋁后液；第二步除鋁后液中提取鐵釩化合物向第一步得到的石煤酸浸除鋁后液中直接加堿中和所述石煤酸浸除鋁后液pH值 至2 6，攪拌0. 5 1. 5小時，使溶液中的鐵和釩以鐵釩化合物的形式沉淀析出，過濾，濾 餅用于生產釩鐵，濾液返回石煤酸浸工序循環使用；或向第一步得到的石煤酸浸除鋁后液中加入H202、NaClO3、空氣、氧氣中的至少一種氧化劑后，加堿中和所述石煤酸浸除鋁后液PH值至2 6，攪拌0. 5 1. 5小時；或向第一 步得到的石煤酸浸除鋁后液中加堿中和所述石煤酸浸除鋁后液PH值至2 6后，加入H202、 NaClO3、空氣、氧氣中的至少一種氧化劑，攪拌0. 5 1. 5小時，使溶液中的鐵和釩以鐵釩化 合物的形式沉淀析出，過濾；得到鐵釩化合物濾餅用于生產釩鐵，濾液返回石煤酸浸工序循 環使用；第三步鐵釩化合物凈化除雜將第二步所得鐵釩化合物濾餅先按液固比(0.5 5) 1加入濃度為0. 1 lmol/ L的稀酸于0-100°C攪拌洗滌0.2-5小時，過濾后，濾渣按液固比(1-6) 1加入水和氨調 PH值至8 11，于25-60°C，攪拌洗滌0. 5 3. 5小時除去其中的磷等有害雜質，過濾，濾餅 烘干；第四步鐵釩化合物還原熔煉生產釩鐵向第三步所得濾餅中加入重量為所述濾餅重量的0. 3 3倍的硅鐵及重量為所 述濾餅重量的0. 1 1倍的鋁粒，同時，加入石灰，調整所述濾餅、硅鐵、鋁粒混合物中CaO/ SiO2的摩爾比至2. 0-2. 2，850 1700°C還原熔煉0. 5 1. 5h得釩鐵；或向第三步所得濾餅中加入重量為所述濾餅重量0. 4 2. 5倍的鋁粒及重量為所述 濾餅重量0. 04 0. 1倍的石灰，于700 1100°C還原熔煉0. 5 1. 5h得釩鐵。本發明第一步中，所述含釩浸出液中釩(V2O5)含量為2 18g/L。本發明第一步中，所述銨鹽選自(NH4)S04、NH4Cl、NH4NO3、NH3 · H2O中的至少一種。本發明第二步中，所述堿選自NaOH、NaHCO3> Na2C03、CaCO3> CaO, Ca(OH)2, NH3 · H2O 中的至少一種。本發明第三步中，所述稀酸選自硫酸、鹽酸、硝酸溶液中的一種。本發明第四步中，所述硅鐵中硅含量為40 95%。本發明第四步中，所述鋁粒中鋁含量大于等于95%。本發明第四步中，所述還原熔煉在電爐中進行。本發明與已有的技術相比具有以下優點及效果1.石煤酸浸液生產釩鐵，省去了離子交換或溶劑萃取富集釩，及銨鹽沉釩和偏釩 酸銨熱解的工序，工藝簡單，試劑耗量小，生產成本低，環境友好。2.充分利用了石煤酸浸液中本身含鐵量較高的特點，通過控制沉淀條件實現釩鐵 優化配比；3.增加鐵釩化合物凈化除雜工序，使釩與磷等有害雜質得到有效去除，釩鐵產品 質量好。
具體實施例方式下面結合實施例，對本發明作進一步描述，以下實施例旨在說明本發明而不是對 本發明的進一步限定。實施例1取石煤直接硫酸浸出的含釩(V2O5) 7. 3g/L的浸出液3600ml，按NH4Al (SO4) 2 ·12Η20 晶體析出化學反應計量數的1. 5倍加入(NH4) SO4，結晶除鋁，結晶后液加CaCO3中和至ρΗ值 至2. 5過濾，濾液65°C加入NaClO3攪拌1小時析出沉淀，過濾得到的鐵釩化合物濾餅先按
5液固比2 1加入0. lmol/L稀硫酸溶液80°C攪拌洗滌2小時過濾，濾餅再按液固比3 1 加入水和氨控制PH值9室溫攪拌洗滌1小時過濾，濾餅烘干，除去其中的磷等有害雜質的 鐵釩化合物按其質量的1. 2倍加入含Al大于95%的鋁粒，并同時按其質量的0. 05倍加入 石灰，950°C還原熔煉Ih得到含釩50. 36%，含磷0. 08%的釩鐵。實施例2取石煤鈣化焙燒后的硫酸浸出得到的含釩(V2O5) 16. 5g/L的浸出液3100ml，加氨 水調PH值至0. 5，結晶析出硫酸鋁銨礬NH4Al (SO4) 2 · 12H20晶體，結晶后液加NaHCO3中和至 PH值3. 5沉淀析出鐵釩化合物，過濾得到的鐵釩化合物濾餅先按液固比1 1加入0.3mol/ L稀鹽酸溶液60°C攪拌洗滌1.5小時過濾，濾餅再按液固比2 1加入水和氨控制pH值 8室溫攪拌洗滌1. 5小時過濾，濾餅烘干，除去其中的磷等有害雜質的鐵釩化合物按其質量 的1. 1倍加入含Si75%的硅鐵，按其質量的0. 3倍加入含Al大于95%的鋁粒，并按爐渣堿 度(Ca0/Si02摩爾比)2. 1加入石灰，1600°C還原熔煉1. 5h得到含釩52. 38%,含磷0. 1 % 的釩鐵。實施例3取石煤低溫硫酸化焙燒后水浸得到的含釩(V2O5) 1. 6g/L的浸出液4500ml，按 NH4Al (SO4) 2 · 12H20晶體析出化學反應計量數的1. 5倍加入(NH4) SO4,結晶除鋁，結晶后液加 CaCO3中和至pH值至2. 5過濾，濾液再加入NaHCO3中和至pH值5通入空氣攪拌0. 5小時 析出沉淀，過濾得到的鐵釩化合物濾餅先按液固比0.8 1加入0.5mol/L稀硝酸溶液40°C 攪拌洗滌3小時過濾，濾餅再按液固比2 1加入水和氨控制pH值10室溫攪拌洗滌1小 時過濾，濾餅烘干，除去其中的磷等有害雜質的鐵釩化合物按其質量的1. 4倍加入含Al大 于95%的鋁粒，并同時按其質量的0. 08倍加入石灰，950°C還原熔煉Ih得到含釩38. 25%, 含磷0. 06%的釩鐵。
權利要求
1.一種石煤酸浸液生產釩鐵合金的方法，包括以下步驟第一步石煤酸浸液加銨(氨)除鋁在石煤經硫酸浸出得到的含釩浸出液中，按其所含鋁形成硫酸鋁銨礬 NH4Al (SO4)2 · 12H20晶體化學反應計量數的1 3倍加入銨鹽或氨水，使含釩石煤酸浸液中 的鋁以硫酸鋁銨礬NH4Al (SO4)2 · 12H20晶體的形式析出，去除含釩石煤酸浸液中的鋁，得到 石煤酸浸除鋁后液；第二步除鋁后液中提取鐵釩化合物向第一步得到的石煤酸浸除鋁后液中直接加堿中和所述石煤酸浸除鋁后液PH值至 2 6，攪拌0. 5 1. 5小時，使溶液中的鐵和釩以鐵釩化合物的形式沉淀析出，過濾，濾餅 用于生產釩鐵，濾液返回石煤酸浸工序循環使用；或向第一步得到的石煤酸浸除鋁后液中加入H202、NaClO3、空氣、氧氣中的至少一種氧化 劑后，加堿中和所述石煤酸浸除鋁后液pH值至2 6，攪拌0. 5 1. 5小時；或向第一步 得到的石煤酸浸除鋁后液中加堿中和所述石煤酸浸除鋁后液PH值至2 6后，加入H202、 NaClO3、空氣、氧氣中的至少一種氧化劑，攪拌0. 5 1. 5小時，使溶液中的鐵和釩以鐵釩化 合物的形式沉淀析出，過濾；得到鐵釩化合物濾餅用于生產釩鐵，濾液返回石煤酸浸工序循 環使用；第三步鐵釩化合物凈化除雜將第二步所得鐵釩化合物濾餅先按液固比(0. 5 5) 1加入濃度為0. 1 lmol/L 的稀酸于0-100°C攪拌洗滌0. 2-5小時，過濾后，濾渣按液固比(1-6) 1加入水和氨調pH 值至8 11，于25-60°C，攪拌洗滌0. 5 3. 5小時除去其中的磷等有害雜質，過濾，濾餅烘 干；第四步鐵釩化合物還原熔煉生產釩鐵向第三步所得濾餅中加入重量為所述濾餅重量的0. 3 3倍的硅鐵及重量為所述濾餅 重量的0. 1 1倍的鋁粒，同時，加入石灰，調整所述濾餅、硅鐵、鋁粒混合物中CaCVSiO2的 摩爾比至2. 0-2. 2，850 1700°C還原熔煉0. 5 1. 5h得釩鐵；或向第三步所得濾餅中加入重量為所述濾餅重量0. 4 2. 5倍的鋁粒及重量為所述濾餅 重量0. 04 0. 1倍的石灰，于700 1100°C還原熔煉0. 5 1. 5h得釩鐵。
2.根據權利要求1所述的一種石煤酸浸液生產釩鐵合金的方法，其特征在于、所述含 釩浸出液中釩(V2O5)含量為2 18g/L。
3.根據權利要求2所述的一種石煤酸浸液生產釩鐵合金的方法，其特征在于所述銨 鹽選自(NH4) SO4, NH4Cl、NH4N03、NH3 · H2O 中的至少一種。
4.根據權利要求3所述的一種石煤酸浸液生產釩鐵合金的方法，其特征在于所述堿 選自 NaOH、NaHCO3> Na2C03、CaCO3> CaO, Ca (OH)2, NH3 · H2O 中的至少一種。
5.根據權利要求4所述的一種石煤酸浸液生產釩鐵合金的方法，其特征在于所述稀 酸選自硫酸、鹽酸、硝酸溶液中的一種。
6.根據權利要求5所述的一種石煤酸浸液生產釩鐵合金的方法，其特征在于所述硅 鐵中硅含量40 95% ；所述鋁粒中鋁含量大于等于95%。
7.根據權利要求6所述的一種石煤酸浸液生產釩鐵合金的方法，其特征在于所述還 原熔煉在電爐中進行。本發明公開了一種石煤酸浸液生產釩鐵合金的方法，工藝過程包括石煤酸浸液加銨 (氨)除鋁；除鋁后液中和或氧化后中和沉鐵釩化合物；鐵釩化合物凈化除雜；鐵釩化合物 還原熔煉生產釩鐵等步驟，本發明工藝流程簡短，試劑耗量小，生產成本低，產品質量好，環 境友好，易實現工業化生產。
全文摘要
本發明公開了一種石煤酸浸液生產釩鐵合金的方法，工藝過程包括石煤酸浸液加銨(氨)除鋁；除鋁后液中和或氧化后中和沉鐵釩化合物；鐵釩化合物凈化除雜；鐵釩化合物還原熔煉生產釩鐵等步驟，本發明工藝流程簡短，試劑耗量小，生產成本低，產品質量好，環境友好，易實現工業化生產。
文檔編號C22B3/08GK102002585SQ20101054454
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月15日 優先權日2010年11月15日
發明者王學文, 王明玉 申請人:中南大學