一種石煤氧化焙燒后堿浸提釩的工藝的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種石煤氧化焙燒后復合堿浸提釩的工藝方法，屬于冶金化工【技術領域】。其特征在于：石煤原礦磨細至200目占80%左右時加水成球，在平窯中高溫焙燒。釩浸出過程采用NaOH和純堿聯合浸出，95℃下浸出3h，石煤焙砂與浸取液質量體積比為1：3g/ml，NaOH與純堿的添加量分別為40g/L和13.5g/L。石煤經過一次浸出淋洗后進入凈化池實現固液分離，石煤球堆存，浸出液直接回流用于新加入石煤中釩的浸出，二次浸出液中按每升浸取液加NaOH13.5g、純堿4.5g的比例添加浸出劑，回流后用于第三批石煤礦球中的釩浸出。該工藝方法具有污染少、釩提取率高、浸出過程重金屬雜質少、耗水量低等優點，在目前的技術條件下具有一定的經濟效益。
【專利說明】一種石煤氧化焙燒后堿浸提釩的工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種石煤氧化焙燒后堿浸提釩的工藝。具體的來說，是涉及一種NaOH與純堿復合堿浸、浸出液循環使用的釩浸出工藝，屬于冶金化工【技術領域】。
【背景技術】
[0002]釩是一種重要的金屬，廣泛應用于冶金、航空航天、電子、化工、醫藥等領域，是我國重要的化工產品。在目前的技術條件下，能夠開采和利用的釩礦資源主要有釩鈦磁鐵礦和石煤。石煤中V2O5含量一般在0.13~1.2%。石煤中的釩主要以酸堿不溶的三價釩V(III)和四價釩V (IV)為主要存在形態，并且V(III)占絕大多數。石煤提釩的關鍵是將石煤中以吸附或類質同象等形式存在的釩轉移到溶液中去，進而通過富集、除雜、煅燒等工序得到產品V2O5。
[0003]目前，工業上一般通過先焙燒后浸出的方法提釩。在焙燒過程中，選擇NaCl、NaCO3> Na2SO4等鈉鹽作為添加劑，有利于礦石的分解和釩的轉化，NaCl分解后產生的Cl2、HCl等氣體對釩的轉化有催化作用，在高溫的共同作用下，將三價釩V (III)氧化成高價形成水溶性的釩酸鹽。常見的釩浸取方法有水浸、酸浸和堿浸。傳統的鈉化焙燒-水浸提釩工藝，對生產條件要求低，工藝流程簡單，成本低，資本回收快，非常適合小企業經營，但同時也存在釩提取率低、污染嚴重、生產環境差等缺點。
[0004]氧化焙燒是指在石煤焙燒過程中不添加鈉鹽、鈣鹽等添加劑，焙燒溫度通常在750~850°C。氧化焙燒的作用在于使石煤中各種價態的釩盡可能氧化成高價態的五氧化二釩，五氧化二釩再與物料中的金屬氧化物反應生成可溶于水、酸或堿的釩酸鹽。石煤在鈉化焙燒過程中鈉鹽的用量一般占原礦的20%~30%，氧化焙燒由于不使用鈉鹽、鈣鹽，能節省一部分的費用，同時不產生C12、HC1等污染氣體，是一種比較清潔的生產工藝。但氧化焙燒相對于鈉化焙燒來說，轉浸率較低，一次水浸浸出率只有40%左右。
[0005]石煤中常見的金屬氧化物為鈣、鎂、鐵、鈉的氧化物，與五氧化二釩所生成的鈉鹽主要是正釩酸鈉(Na3VO4)、焦釩酸鈉(Na4V2O7)、偏釩酸鈉(Na2VO3)，所形成的鎂鹽為偏釩酸鎂(MgO -V2O5)、焦釩酸鎂(2Mg0 -V2O5)、正釩酸鎂(3Mg0.ν205)，釩的鈉鹽和鎂鹽均可溶于水。所形成的鈣鹽主要是偏釩酸鈣(Ca0.V2O5)、焦釩酸鈣(2Ca0*V205)、正釩酸鈣(3Ca0.ν205)，所形成的鐵鹽主要是正釩酸鐵(FeV04)。釩的鈣鹽和鐵鹽在水中溶解度很小，能溶于稀硫酸和堿溶液。V2O5為兩性氧化物,易溶于堿溶液,使用NaOH溶液作為浸出液,浸出率可達到80%以上。氧化焙燒-堿浸工藝具有釩浸出率高、污染較輕的優點，目前該工藝在運行中主要存在堿用量大、水資源消耗大、釩溶液需要除硅等問題。
【發明內容】
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[0006]本發明的目的是克服目前在石煤提釩工藝中存在的釩浸出率低、空氣污染嚴重、水資源消耗量大等技術不足，提供一種釩浸出率較高、產生污染少、浸出劑及水消耗量少的釩浸出工藝。[0007]為達到本發明的目的所采用的技術方案是:1)將粗碎后的石煤釩礦磨碎至200目占80%左右吋，加入一定量自來水，不加入鈉鹽等添加剤，在圓盤式成球機上制成粒徑為8~15mm的石煤礦球；2)將礦球在平窯內于750~850°C下焙燒3~4h，焙燒過程中保持通風以及物料受熱均勻，于600°C以上取出，在空氣中自然冷卻；3)將焙燒后的礦球破碎，カロ入復合堿浸取液(NaOH濃度40g/L、純堿13.5g/L)，浸取液與石煤焙砂之比為3:1 (ml:g)，在95°C下浸出3h ;4)將浸出液與焙砂分離，浸出液循環利用作為下ー批焙燒后礦球的浸出液，經固液分離后，浸出液中按每升水加Na0H13.5g、純堿4.5g的比例添加浸出劑，作為第三批礦球的浸出液，之后將浸出液收集。浸出后的焙砂用自來水淋洗兩次后堆存，淋洗液匯入浸出液后靜置。5)浸取液經靜置、調節pH、除硅、離子交換、銨鹽沉釩、高溫煅燒得到符合エ業產品純度要求的五氧化二釩。
[0008]在經過800°C左右的高溫焙燒之后，伊利石的八面體瓦解，晶體被破壞，釩被釋放和氧化，礦物中的硅和鋁分別轉化為硅鋁的氧化物。焙砂中的釩被氧化后包裹在硅鋁的氧化物中，這些硅鋁的氧化物首先與堿液接觸后溶解，釩才會從焙砂中浸出。浸出原理大致如下式:
[0009]Si02+2Na0H=NaSi03+H20 (I)
[0010]Al203+2Na0H=2NaA102+H20 (2)
[0011]V205+6Na0H=2Na3V04+3H20 (3)
[0012]由于堿液與石煤中的主要成分硅易于反應，石煤礦的結構被破壞，使釩更容易浸出，堿浸出率較高，一般可達到80%以上。氧化焙燒由于不添加鈉鹽等添加剤，因此節省了該部分的費用，同時不會產生Cl2、HCl等污染性氣體，污染物處理簡単，是ー種石煤釩資源利用率高、成本較低的清潔生產エ藝。在釩的浸取過程中，使用了部分純堿代替NaOH，這不但能夠降低浸出劑的成本，而且由于C032_的存在，使ー些不能被0H_溶解的釩酸鈣浸出到了溶液里，在相同的堿用量下，浸`出率由80.2%提高到了 88.6%。一次浸出后，浸出液中的釩濃度為4.0g/L，此時釩濃度低不但不利于后續的浄化除雜和釩富集，而且浪費了大量的水資源。在采用三次循環浸出之后，浸出液釩濃度接近11.8g/L，用水量從3m3/t降低到lm3/t，在減少水資源消耗的同時也減少了浸出液的使用量和污水排放量。由此可見，改エ藝方法具有資源消耗少、浸出率高、產生污染少的優點，具有一定的エ業應用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是石煤氧化焙燒-堿浸的エ藝流程圖【具體實施方式】
[0014]下面結合實施實例對本
【發明內容】
作進一歩闡述。
[0015]按照本發明的操作エ藝方法，采用湖南某釩廠的石煤釩礦，結合附圖所示的提釩エ藝流程，進行石煤釩礦的氧化焙燒-堿浸出過程，其方法步驟如下:
[0016]I)石煤釩礦的前處理和氧化焙燒
[0017]首先將石煤釩礦粗碎，然后于干式球磨機中磨細，通過分篩使粒度為200目的石煤達到80%左右，添加適量自來水，在圓盤式成球機上制成粒徑為8~15mm的石煤礦球，115°C下烘干2h，將礦球在平窯內于750~850°C下焙燒3~4h，焙燒過程中保持通風以及物料受熱均勻，于600°C以上取出，在空氣中自然冷卻。
[0018]2)釩的浸取以及浸出液的循環利用過程
[0019]石煤礦球經氧化焙燒后研碎，按原礦與浸取液Ig:3ml的比例加入浸取液，浸取液中NaOH和純堿的濃度分別為40g/L和13.5g/L。水浴加熱，在95°C下浸出3h。浸取后進行固液分離，經過實測，一次浸出石煤中釩浸出率為88.6%，浸出液中釩的濃度為4.0g/L。經過固液分離的含釩浸出液回流作為第二批石煤礦的浸取液，同樣在95°C下浸出3h，二次釩浸出率80.5%，浸出液釩濃度7.63g/L。經過二次循環利用的浸出液中加入Na0H13.5g/L，純堿
4.5g/L。三次浸出，三次浸出率為81.2%，浸出液釩濃度11.79g/L。固液分離后的焙砂淋洗后堆存，淋洗液部分用于石煤成球，部分用于浸出。浸出產生的循環浸出液中Si0232.46g/L，加硫酸調節pH9~10后，立即加入某試劑，溶液加熱到90°C后攪拌Ih過濾除硅，采用離子交換方法富集浸出液中的V2O5，產生的解析液加入氨水，過濾洗滌得到紅釩餅，在550°C煅燒2h，產生出的V2O5≥98.0%，達到了 GB3283-87質量標準。在三次浸出中，平均浸出率達到了 83.4%ο
【權利要求】
1.一種石煤氧化焙燒后堿浸提釩的エ藝，其特征在于在堿浸過程中同時使用NaOH和純堿作浸出劑，浸出液循環三次使用并在第三次添加適量的堿，該方法減少了試劑和水的消耗量，并且使浸出液中釩濃度提高了 12%。
2.根據權利要求1所述的ー種石煤氧化焙燒后堿浸提釩的エ藝，其特征在于包括以下步驟: a.石煤礦球經氧化焙燒后研碎，按石煤焙砂與浸取液質量體積比1:3g/ml的比例加入浸取液，在95°C下浸出3h。浸取液中NaOH和純堿的濃度分別為40g/L和13.5g/L。 b.經過固液分離的含釩浸出液回流作為第二批石煤礦的浸取液，同樣在95°C下浸出3h。經過二次循環利用的浸出液每升加入Na0H13.5g，純堿4.5g，用于第三批石煤礦的浸出，固液分離后的焙砂經淋洗后堆存，淋洗液部分用于石煤成球，部分用于浸出。
3.根據權利要求2所述的ー種石煤氧化焙燒后堿浸提釩的エ藝，其特征在于浸出液中同時使用NaOH和純堿，浸出液中NaOH和純堿的濃度分別為40g/L和13.5g/L。
4.根據權利要求3所述的ー種石煤氧化焙燒后堿浸提釩的エ藝，其特征在于浸出液循環使用，經過第一次堿浸之后的含釩浸出液回流作為第二批石煤礦的浸取液，向每升二次循環浸出液加入Na0H_13.5g,純堿4.5g后用于第三批石煤礦的浸出。固液分離后的焙砂經淋洗后堆存，淋洗液部分用于石煤成球，部分用于浸出。
【文檔編號】C22B34/22GK103498047SQ201310503062
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月23日 優先權日:2013年10月23日
【發明者】楊春平, 金秀舉, 曾光明, 何慧軍, 李長玲, 龍智勇 申請人:湖南大學