一种石煤钒矿脱碳渣同步氧化酸浸提钒的方法技术

本发明专利技术属于有色金属冶金技术领域，具体涉及一种石煤钒矿脱碳渣同步氧化酸浸提钒的方法，包括如下步骤：(1)立磨选粉过程；(2)氧化酸浸过程；(3)氧化中和过程；(4)离子交换过程；(5)除杂过程；(6)氨化沉钒过程得到偏钒酸铵。本发明专利技术方法使用含钒石煤经过余热发电以后得到的石煤钒矿脱碳渣直接氧化酸浸，工艺简单，在酸性浸出过程中加入氧化剂可使未经焙烧的低价钒转化为高价钒，实现氧化、浸出过程同步完成，使更多的钒离子进入溶液中，且该氧化剂不会引入新的杂质，大大提高了钒的浸出率、总回收率和资源利用率。回收率和资源利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种石煤钒矿脱碳渣同步氧化酸浸提钒的方法


[0001]本专利技术属于有色金属冶金
，具体涉及一种石煤钒矿脱碳渣同步氧化酸浸提钒的方法。

技术介绍

[0002]中国的钒资源主要是钒钛磁铁矿和石煤钒矿，钒钛磁铁矿主要集中在四川攀枝花地区和河北承德地区，攀枝花地区已探明钒钛磁铁矿储量近100亿t，约占全国储量的55％；河北承德地区已探明含铁钒钛磁铁矿32.2亿t，约占全国储量的40％，主要是高铁钒钛磁铁矿和低铁钒钛磁铁矿；中国石煤钒矿的含钒量与世界非石煤钒矿资源总储量相当，约有2亿t，随着经济的发展，国内低含钒量的石煤钒矿资源越来越被人们重视。
[0003]目前，石煤钒矿脱碳渣清洁生产提取钒已开始进行研究，正在研究的方法是寻找一种新型添加剂对石煤钒矿脱碳渣不进行磨矿和焙烧直接进行酸性浸出提取金属钒，但此种添加剂寻找难度大，特别是不磨矿处理对添加剂的物理化学性质要求较高，同时钒的浸出率不高，因此，探索一种新的石煤钒矿清洁提钒方法是钒行业一个重要的研究课题。
[0004]石煤钒矿中，难浸钒主要存在于云母类矿物的晶格中，一般情况下，这部分钒需要在高温高酸条件下才可以浸出，此外，氧化气氛下的添加剂焙烧也可使钒云母晶格被破坏，但只有小部分钒可释放出来，钒浸出率较低；钒浸出过程的条件控制实际是为了最大程度的破坏钒云母晶格，释放出来的钒在酸的作用下会进入溶液，从而实现钒的浸出过程。高温高酸浸出石煤钒矿脱碳渣的工艺技术是可行的，高温条件有助于钒云母晶格的破坏，释放出来的钒在酸性条件下进入溶液中，但该工艺最大的缺点是钒的浸出率不高，其原因是石煤钒矿在脱碳过程已经实现了高温过程，大部分可以被破坏释放出来的钒在脱碳过程已经完成，浸出过程的高温对钒进入溶液中的作用不大，只是通过提高离子的迁移速率加快了反应速率，对钒浸出率的提高作用不大；高酸条件增加了单位质量含钒矿物消耗的浸出剂浓度，实质也是加快了反应速率，故高温高酸条件下钒的浸出率不高，高温条件使得浸出过程的能耗增加，高酸条件使得浸出过程对设备的要求及控制难度增加，实际生产中的实现和成本控制均处于不利位置。氧化气氛时的添加剂焙烧石煤钒矿，现阶段多用的是钠盐和钙盐，具体是氯化钠、氯化钙、硫酸钙等，这几种添加剂在焙烧时会产生Cl2、SO2等污染环境的气体，且焙烧过程需要的大量热量会产生巨大的能耗，不易控制的焙烧环节有可能会出现欠烧或过烧情况，对钒资源的综合利用和钒浸出率产生不利影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种石煤钒矿脱碳渣同步氧化酸浸提钒的方法，解决现有技术中钒浸出率较低的问题。
[0006]本专利技术的实现过程如下：
[0007]一种石煤钒矿脱碳渣同步氧化酸浸提钒的方法，包括如下步骤：
[0008](1)立磨选粉过程：将石煤钒矿脱碳渣立磨至粒度达到
‑
0.074mm，80％以上；
[0009](2)氧化酸浸过程：将步骤(1)处理后的石煤钒矿脱碳渣投入到浸出搅拌槽，然后向浸出搅拌槽中加入氧化助浸剂、硫酸和水，确保矿浆在pH＝1.0～1.2下浸出，最后固液分离，得到浸渣和浸出液；
[0010](3)氧化中和过程：将步骤(2)得到的浸出液用Na2CO3或NaClO3调至pH＝1.7～1.9；
[0011](4)离子交换过程：使用弱酸性大孔径阴离子树脂吸附步骤(3)氧化中和后的浸出液，然后使用质量分数为10％的NaOH进行解析，得到含钒富集液；
[0012](5)除杂过程：在含钒富集液中加入MgCl2去除含钒富集液中的硅、磷、砷杂质；
[0013](6)氨化沉钒过程：在除杂后的含钒富集液中加入NH4Cl或(NH4)2SO4进行氨化沉钒生成偏钒酸铵沉淀，经过滤得到偏钒酸铵。
[0014]进一步，步骤(2)中氧化助浸剂的加入量为石煤钒矿脱碳渣质量的0.5～5％。
[0015]进一步，所述氧化助浸剂选自HClO、HClO3、HClO4、H2O2、Na2O2、KMnO4、K2CrO4、AgNO3、Al(NO3)3、Ba(NO3)2、Fe(NO3)3、Fe(NO3)2、Mg(NO3)2、Cu(NO3)2、Co(NO3)2或NaClO3中的任意一种。
[0016]进一步，步骤(2)中硫酸为质量分数为98％的工业硫酸，硫酸的加入量为石煤钒矿脱碳渣质量的8～12％。
[0017]进一步，步骤(2)中水为工业水，水的加入量为石煤钒矿脱碳渣质量的1.5倍。
[0018]进一步，步骤(2)中，矿浆浸出的温度为45～90℃，浸出时间为3～8小时。
[0019]进一步，步骤(2)中，固液分离采用带式过滤机进行。
[0020]进一步，步骤(3)中，浸出液用Na2CO3或NaClO3调至pH＝1.7～1.9的过程中，浸出液中的四价钒被氧化为五价钒。
[0021]进一步，步骤(4)中，解析完成后，大孔径阴离子树脂使用质量分数为8％的稀硫酸进行酸转型恢复大孔径阴离子树脂的性能，实现大孔径阴离子树脂的二次利用。
[0022]进一步，步骤(5)中，MgCl2选自MgCl2·
6H2O，步骤(6)中，过滤采用离心机过滤。
[0023]本专利技术的机理是：
[0024]本专利技术提出的石煤钒矿脱碳渣同步氧化酸浸提钒的方法具有能耗低、易控制、流程短、钒浸出铝高等特点，其原理是经破碎后的脱碳渣浆化后加入氧化剂，同步实现氧化与浸出过程，脱碳渣是经高温流化床燃烧脱碳后将钒云母晶格中的钒释放出来的低碳含钒渣，但释放出来的钒大多数以+2、+3价的低价钒存在，这种形式的钒在直接浸出过程中不能与酸反应进入溶液，要实现钒的浸出还需要进行氧化过程，氧化过程主要是+2、+3的钒转化为+4、+5价钒的过程，还有部分+4钒转化为+5价，+4、+5价钒在酸的作用下进入浸出液中，V
4+
在浸出液中主要以VO
2+
的形式存在，V
5+
主要以钒基离子和聚合阴离子形式存在，从而实现脱碳渣中钒的同步氧化浸出过程，离子形式的钒经离子交换、净化除杂、铵盐沉钒工序获得偏钒酸铵产品；与高温高酸和氧化焙烧酸性浸出石煤钒矿脱碳渣相比，该法的氧化和浸出过程均在溶液中进行，无污染性气体的产生，且工艺参数易控制，所使用试剂为日常化学用品，在操作上更容易实现，最重要的是钒浸出率较其他方法提高了20％左右，是一种值得推广的石煤钒矿提钒方法。
[0025]理论依据：在石煤中，钒大量存在于伊利石中，可以认为钒的浸出就是通过破坏伊利石的晶体结构，使赋存于其中的钒溶解出来的过程。含钒石煤中钒的浸出过程可由此公式表示(忽略夹层中的水)
[0026]KAl2[AlSi3O
10
](OH)
2(S)
+10H
+
＝K
+
+3Al
3+
+3H4SiO
4(ap)
[0027]硫酸可以破坏特定的云母结构而溶出V3+,V4+可被硫酸直接浸出。其化学反应式为：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石煤钒矿脱碳渣同步氧化酸浸提钒的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)立磨选粉过程：将石煤钒矿脱碳渣立磨至粒度达到
‑
0.074mm，80％以上；(2)氧化酸浸过程：将步骤(1)处理后的石煤钒矿脱碳渣投入到浸出搅拌槽，然后向浸出搅拌槽中加入氧化助浸剂、硫酸和水，确保矿浆在pH＝1.0～1.2下浸出，最后固液分离，得到浸渣和浸出液；(3)氧化中和过程：将步骤(2)得到的浸出液用Na2CO3或NaClO3调至pH＝1.7～1.9；(4)离子交换过程：使用弱酸性大孔径阴离子树脂吸附步骤(3)氧化中和后的浸出液，然后使用质量分数为10％的NaOH进行解析，得到含钒富集液；(5)除杂过程：在含钒富集液中加入MgCl2去除含钒富集液中的硅、磷、砷杂质；(6)氨化沉钒过程：在除杂后的含钒富集液中加入NH4Cl或(NH4)2SO4进行氨化沉钒生成偏钒酸铵沉淀，经过滤得到偏钒酸铵。2.根据权利要求1所述石煤钒矿脱碳渣同步氧化酸浸提钒的方法，其特征在于：步骤(2)中氧化助浸剂的加入量为石煤钒矿脱碳渣质量的0.5～5％。3.根据权利要求1或2所述石煤钒矿脱碳渣同步氧化酸浸提钒的方法，其特征在于：所述氧化助浸剂选自HClO、HClO3、HClO4、H2O2、Na2O2、KMnO4、K2CrO4、AgNO3、Al(NO3)3、Ba(NO3)2、Fe(NO3)3、Fe(NO3)2、Mg...

【专利技术属性】
技术研发人员：高昭伟，曹成超，李耀山，黄家全，王铧泰，王训青，刘远，赖春华，李世纯，王景凤，孔德鸿，唐大才，仲明年，
申请(专利权)人：西部矿业集团科技发展有限公司肃北蒙古族自治县西矿钒科技有限公司，
类型：发明
国别省市：