一种从含钒矿石中提取钒的方法技术

本发明专利技术提供了一种从含钒矿石中提取钒的方法，所述方法包括：将含钒矿石与铵盐和水基添加剂混合，焙烧后浸出，固液分离，得到含钒浸出液和浸出渣。本发明专利技术所述方法采用铵盐焙烧技术，通过添加水基添加剂，将含钒矿石的含钒矿物氧化分解，转化为可溶于水的含钒化合物，提高了钒的浸出率，同时解决了物料粘结、结壁、结块以及结圈等问题；所述方法能耗低，原料适用性强，铵盐利用率高，浸出液中残余酸量少，操作简单，环境友好，经济效益好，有利于工业化规模生产，具有较好的工业应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种从含钒矿石中提取钒的方法
本专利技术属于化工冶金
，涉及一种从含钒矿石中提取钒的方法。
技术介绍
钒作为重要的战略资源，广泛应用于钢铁、国防尖端技术、化学工业以及轻纺工业等领域。随着科技的发展，我国对钒资源的需求也越来越大。我国的钒资源主要存在于钒钛磁铁矿和石煤之中。其中，石煤是一种黑色含碳的页岩，由浅海低等菌藻类生物死亡后，在还原条件下堆积而形成，是提钒的主要原料之一。目前，石煤钒矿提钒的方法主要包括两大类：焙烧法和酸浸法。焙烧法需采用钠盐、钙盐作为助剂进行焙烧，焙烧的温度较高，能耗大，并且石煤中含有大量的碳、硫、氮等元素，这些有机元素的成分波动会导致焙烧工序不稳定，钒回收率低；酸浸法又分为直接酸浸法和硫酸熟化-酸浸法，直接酸浸法只适用于石煤钒矿中钒大部分以高价态形式存在的情况，工艺适应性较差；硫酸熟化-酸浸法，适用于低价钒含量较高的石煤钒矿，但该方法根据熟化温度的不同熟化时间通常为几小时到几天甚至数周，且该工艺存在酸用量较大，余酸无法回收，后续酸浸液需要消耗大量碱性物质的问题。CN102732736A公开了一种从石煤钒矿流化床燃烧灰渣中提取钒的方法，包括以下步骤：将石煤钒矿流化床燃烧灰渣与硫酸铵一起粉磨，将粉磨料进行低温焙烧，焙烧产物采用稀硫酸浸出，其浸出液可以采用常规方法依次制取V2O5及铝化合物，提铝后溶液制备硫酸铵，得到的硫酸铵再返回粉磨工序循环利用。该方法钒的浸出率较低，最高仅为91.1％，且硫酸用量大，成本高。CN107267766A公开了一种从改性钒渣中选择性分离钒、钛、铁的方法，包括以下步骤：将转炉钒渣进行水淬处理，得到水淬钒渣；将得到的水淬钒渣破碎后与硫酸铵混合，在氧化性气氛下焙烧，得到焙烧物料和氨气；将得到的焙烧物料冷却，然后采用稀硫酸浸出，得到浸出液和浸出渣。该方法进行水淬处理时温度高，能耗较大，且浸出过程中硫酸用量大，成本高。综上所述，亟待开发一种能耗低、成本低、原料适应性强、辅料资源利用率高、过程清洁可控的石煤钒矿提钒的新方法，以实现钒的高效提取。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种从含钒矿石中提取钒的方法，所述方法采用铵盐焙烧技术，通过添加水基添加剂，提高了钒的浸出率；所述方法操作简单，环境友好，能耗低，原料适用性强，资源利用率高，具有较好的工业应用前景。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供了一种从含钒矿石中提取钒的方法，所述方法包括以下步骤：将含钒矿石与铵盐和水基添加剂混合，焙烧后浸出，固液分离，得到含钒浸出液和浸出渣。本专利技术中，将含钒矿石与铵盐和水基添加剂混合进行焙烧，在铵盐、水基添加剂和氧化性气氛的协同作用下，将含钒矿石中的钒矿物氧化分解，使其转化为易溶于水的含钒化合物硫酸钒酰，然后通过浸出，固液分离，即可得到含钒浸出液和浸出渣。该方法钒的提取率高，原料适用性强，工艺清洁无污染，具有广阔的应用前景。本专利技术中，铵盐在焙烧过程中会产生氨气和含氢铵盐，而水基添加剂在焙烧过程中会缓慢分解生成水蒸汽，生成的水蒸汽可以起到以下作用：一方面，抑制了含氢铵盐的进一步分解，提高了铵盐的利用率，同时大幅度减少铵盐的用量，而铵盐用量的减少使得后续含氢铵盐产生的液相量减少，解决了物料粘结、结壁、结块以及结圈等问题；另一方面，还会提高含氢铵盐的化学活性，进而促进含钒矿石的分解，增大钒的转化率。作为本专利技术优选的技术方案，所述焙烧前，先对含钒矿石与铵盐和水基添加剂的混合物进行磨细，得到混合粉料。优选地，所述混合粉料的粒度不大于150μm，例如60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、140μm或150μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述含钒矿石、铵盐以及水基添加剂的质量比为1:(0.5～2.5):(0.01～0.2)，例如1:0.5:0.01、1:0.5:0.05、1:0.5:0.1、1:0.5:0.2、1:0.75:0.05、1:0.75:0.1、1:0.75:0.2、1:1:0.01、1:1:0.07、1:1:0.1、1:1:0.2、1:1.5:0.01、1:1.5:0.05、1:1.5:0.2、1:1.75:0.01、1:1.75:0.05、1:1.75:0.1、1:1.75:0.2、1:2:0.01、1:2:0.05、1:2:0.2、1:2.5:0.01、1:2.5:0.05、1:2.5:0.1或1:2.5:0.2等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为1:(1～2):(0.01～0.1)。本专利技术中，含钒矿石中大部分物质为石英和炭质惰性材料，其不能与铵盐进行反应，因此，对于铵盐的添加量需要严格控制，当铵盐的添加量过小时，反应不充分，会导致钒的浸出率明显降低；当铵盐的添加量过大时，钒的浸出率基本不变，而铵盐的利用率降低，造成资源的浪费，同时存在物料粘结、结壁、结块以及结圈等问题。本专利技术中，水基添加剂的加入可减少铵盐的用量，同时可与铵盐产生协同作用，提高钒的浸出率；若水基添加剂加入量过多，会导致铵盐利用率降低，钒的浸出率降低，且能耗增加，若水基添加剂加入量过少，则会导致钒的浸出率明显降低。作为本专利技术优选的技术方案，所述含钒矿石包括石煤钒矿和/或粘土钒矿。优选地，所述石煤钒矿的类型包括原生型或风化型。本专利技术中，原生型和风化型是石煤钒矿最常见的类型。其中，原生型石煤中钒往往以类质同象形式取代铝赋存于云母等铝硅酸盐矿物中，以该形式存在的钒较难提取，我国大部分石煤属于这种难处理的原生型石煤；风化型石煤是指经过长期氧化风化作用，铝硅酸盐分解，其中的钒以高价态形式存在的石煤。作为本专利技术优选的技术方案，所述水基添加剂包括水和/或水合物。优选地，所述水合物包括含结晶水的硫酸盐和/或含结晶水的硫酸复盐。优选地，所述硫酸盐的阳离子包括Mg2+、Ca2+、Al3+、Fe2+、Fe3+或VO2+中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：Mg2+和Ca2+的组合，Ca2+、Al3+和Fe3+的组合，Ca2+、Al3+、Fe2+和Fe3+的组合，Mg2+、Ca2+、Al3+和VO2+的组合等。本专利技术中，阳离子为Mg2+、Ca2+、Al3+、Fe2+、Fe3+、VO2+的硫酸盐水合物是指常见的能形成结晶水合物的物质，例如七水硫酸镁、二水硫酸镁、二水硫酸钙、十八水硫酸铝、七水硫酸亚铁、硫酸铁水合物、硫酸氧钒水合物等。优选地，所述硫酸复盐包括四水硫酸镁钾、六水硫酸镁铵、十二水硫酸铁钾、十二水硫酸铁铵、六水硫酸亚铁铵、十二水硫酸铝钾或十二水硫酸铝铵中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：四水硫酸镁钾和六水硫酸镁铵的组合，十二水硫酸铁钾、十二水硫酸铁铵和六水硫酸亚铁铵的组合，四水硫酸镁钾、十二水硫酸铁钾和十二水硫酸铝铵的组合，六水硫酸镁铵、十二水硫酸铁钾、十二水硫酸铝钾和十二水硫酸铝铵的组合等。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从含钒矿石中提取钒的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n将含钒矿石与铵盐和水基添加剂混合，焙烧后浸出，固液分离，得到含钒浸出液和浸出渣。/n

【技术特征摘要】
1.一种从含钒矿石中提取钒的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将含钒矿石与铵盐和水基添加剂混合，焙烧后浸出，固液分离，得到含钒浸出液和浸出渣。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述焙烧前，先对含钒矿石与铵盐和水基添加剂的混合物进行磨细，得到混合粉料；
优选地，所述混合粉料的粒度不大于150μm；
优选地，所述含钒矿石、铵盐以及水基添加剂的质量比为1:(0.5～2.5):(0.01～0.2)，优选为1:(1～2):(0.01～0.1)。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述含钒矿石包括石煤钒矿和/或粘土钒矿；
优选地，所述石煤钒矿的类型包括原生型或风化型。


4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述水基添加剂包括水和/或水合物；
优选地，所述水合物包括含结晶水的硫酸盐和/或含结晶水的硫酸复盐；
优选地，所述硫酸盐的阳离子包括Mg2+、Ca2+、Al3+、Fe2+、Fe3+或VO2+中任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述硫酸复盐包括四水硫酸镁钾、六水硫酸镁铵、十二水硫酸铁钾、十二水硫酸铁铵、六水硫酸亚铁铵、十二水硫酸铝钾或十二水硫酸铝铵中任意一种或至少两种的组合。


5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述铵盐包括硫酸铵和/或硫酸氢铵。


6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述焙烧的温度为250～550℃，优选为330～400℃；
优选地，所述焙烧的时间为1～6h。


7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述焙烧的气氛为氧化性气氛；
优选地，所述氧化性气氛包括氧化性气体或氧化性气体和水蒸汽的混合物；
优选地，所述氧化性气体包括空气和/或氧气；
优选...

【专利技术属性】
技术研发人员：董玉明，刘宏辉，裴丽丽，米界非，徐红彬，张懿，李佐虎，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11