本发明专利技术公开了一种从含钒煤矸石矿物中提取偏钒酸铵和白炭黑及煤粉的方法，将矿物破碎球磨后，与氢氧化钠水溶液混合搅拌调浆；将浆料输入反应罐内搅拌熟化后输入压力在0.7-0.8MPa，温度在180-200℃的反应釜内搅拌反应，对反应物进行过滤、淋洗后滤出的渣子即是煤粉，滤液再输入分离塔，通入二氧化碳气体进行分离、再过滤、淋洗，得到的固体滤饼为白炭黑，滤液经萃取、反萃，加入氯酸钠处理析出偏钒酸铵，萃取时产生的“废水”经浓缩、与石灰乳反应后，滤液再循环利用，所得滤饼为碳酸钙。本发明专利技术在提取偏钒酸铵的同时，得到副产品白炭黑、煤粉和碳酸钙，钒的总提取率可稳定在87％以上，产品纯度大于99.5％。其没有尾渣，不产生废气，生产过程中产生的“废水”经过处理后可循环使用，达到零排放。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种稀有金属钒的湿法冶金提取技术，特别涉及一种从含钒煤矸石矿物中综合提取偏钒酸铵的方法。
技术介绍
我国的钒资源比较丰富，其中含钒煤矸石矿物是一种主要钒资源。而现有的从含钒煤矸石矿物中提取生产偏钒酸铵的方法有焙烧法和硫酸直接浸出两种。其中焙烧法的生产步骤是将原料矿物破碎球磨后，加钠盐或者加氧化钙于80(TC -120(TC温度下进行焙烧，再经稀硫酸浸出。另一种硫酸直接浸出方法是将原料矿物破碎球磨后，置于稀硫酸中， 在90°C-95°C条件下经20小时直接浸出。这两种方法最后都是由稀硫酸浸出，浸出的产物再经过滤、净化、用二 -(2-乙基己基)磷酸I^14进行分级逆流萃取、反萃、氯化铵沉淀偏钒酸铵等工序，所提取的钒的总提取率仅在35-55%之间。上述两种提取方法存在如下问题1、采用钠盐焙烧，因钠盐在焙烧时产生大量的有害气体，排到空气中污染环境。2、矿物资源的利用率低，钒的总提取率比较低，其中含 14-16%的煤炭成份无法回收。3、最主要的问题是余下的尾矿废渣占原料矿物的98%以上， 没能得到利用，大大浪费了原料矿物，且不易处理，污染环境。4、在生产过程中产生大量的废水没有循环使用，污染周围环境，更污染水源。
技术实现思路
本专利技术的目的就是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种，使用该方法从含钒煤矸石矿物中提取偏钒酸铵， 能够使原料矿物综合利用，不产生废渣和废气，产生的废水可循环利用，减少了环境的污^fe ο为完成上述目的，本专利技术的技术解决方案是一种，其包括以下步骤1、将含钒煤矸石矿物破碎，球磨至150-200目的生矿粉；2、将上述生矿粉与4-5摩尔/克 升的氢氧化钠水溶液按照矿粉重量与氢氧化钠水溶液体积的比为1 1-2的比例，放入混料器内混合搅拌调浆；3、将上述浆料输入反应罐内在95_100°C的温度条件下，搅拌熟化4_8小时后停止反应，冷却到40-50°C ；4、将上述冷却后的熟化浆料用泥浆泵输入高压反应釜内，反应釜内的压力在 0. 7-0. 8MPa，温度在180-200°C的条件下，搅拌反应2_4小时后停止反应，冷却至40_50°C得反应物；5、将步骤4中的反应物输送到板框压滤机内进行过滤、淋洗，滤出的渣子即是副产品含有硅酸钙、硅酸镁、硅酸铝和少量的氢氧化铁沉淀物的煤粉，滤液是硅酸钠、偏钒酸钠的混合液，其PH值大于14;6、将上述滤液输入分离塔内，保持温度在35-40°C的条件下，通入二氧化碳(X)2气体，搅拌，当PH值达到8. 5-9时，白炭黑完全沉淀，陈化至少4小时后，进行板框过滤、淋洗， 得到的固体滤饼为白炭黑，滤液为PH值在8. 5-9的偏钒酸钠和碳酸钠清液；7、将上述的白炭黑固体滤饼放入洗涤罐中，加入固液比为1 3、温度在80_85°C 的热水，洗涤2-3次后，进行喷雾干燥，经强气流细化器细化后，得到粉体材料白炭黑；8、将步骤6中的偏钒酸钠和碳酸钠滤液输入萃取槽内，按体积百分比计算，采用 15-20%的氯化三烷基甲胺队63、5-10%的仲辛醇、70-80%的磺化煤油组成的阴离子萃取剂分级逆流萃取，萃取段流出的萃取余液为要循环利用的含碳酸钠的“废水”，剩余的为负载有机相；9、经步骤8中分级逆流萃取后的负载有机相，用浓度为100-150克/升的碳酸铵水溶液进行分级逆流反萃，相比0/A = 8-10/1，经反萃后的空白有机相经相比为0/A = 5/1 的0. 5N的稀盐酸2级再生后，返回步骤8循环使用，剩余反萃液中含有钒；10、将上述含钒的反萃液用盐酸调PH值到1-1. 5后，加入氯酸钠NaClO3氧化剂， 加热到90-95°C搅拌60-90分钟，冷却至室温，析出偏钒酸铵，用不锈钢离心机甩干脱水，得成品偏钒酸铵；11、步骤10甩干偏钒酸铵后剩余的液体含有少量主要成分是氯化铵的钒，再进一步地蒸发浓缩后，返回步骤10中所用的反萃液中；12、步骤8中的要循环利用的“废水”含有90-120克/升的碳酸钠，将该“废水” 蒸发浓缩至含碳酸钠150-180克/升的碳酸钠母液；将生石灰CaO用水熟化成氢氧化钙 Ca(OH)2,配成含CaO 200-250克/升的石灰乳；将碳酸钠母液输入苛化槽中，启动搅拌机后，缓慢地加入上述的石灰乳，苛化反应2-3小时后停止搅拌，输入到板框压滤机内进行板框压滤、淋洗，滤液为浓度为12-15 %的氢氧化钠水溶液，将该氢氧化钠水溶液进一步浓缩到40-50 %，返回步骤2中循环利用，所得滤饼为碳酸钙。本专利技术通过上述步骤1、2、3后，在步骤4中矿物进行分解，将含钒煤矸石矿物中嵌布的石英石SiO2与氢氧化钠NaOH和水H2O反应生成硅酸钠Na2SiO3 · mH20,钒云母石 7Si03与氢氧化钠NaOH和水H2O反应生成硅酸镁MgSiO3、硅酸铝Al2OSiO4、偏钒酸钠NaVO3、硅酸钠Na2SiO3 · mH20，钙钒榴石(Ca · Mg · 2V)4Si03 · FeS与氢氧化钠NaOH 和水H2O反应生成硅酸钙Ca · SiO3、硅酸镁MgSiO3、氢氧化铁！^ (OH)2、偏钒酸钠NaVO3和硅酸钠Na2SiO3 · mH20 ；偏钒酸钠NaVO3、硅酸钠Na2SiO3 · mH20为溶液，而硅酸钙、硅酸镁和硅酸铝及少量的氢氧化铁沉淀物与含钒煤矸石在此环境条件下不参与反应的煤粉之中，通过步骤5的过滤、淋洗将上述产物分离，渣子是含有硅酸钙、硅酸镁、硅酸铝和少量的氢氧化铁沉淀物的副产品煤粉，滤液是硅酸钠、偏钒酸钠的混合液，通过步骤6的分离，硅酸钠 Na2SiO3 · mH20、偏钒酸钠NaVO3与二氧化碳(X)2反应生成沉淀物白炭黑SiO · H20、偏钒酸钠 NaVO3、碳酸钠Na2CO3和水，分离，滤饼经步骤7分离形成白炭黑，滤液经步骤8的萃取、步骤 9的反萃、步骤10的处理、步骤11的循环使用，生成最终产物偏钒酸铵，步骤8产生的含有碳酸钠的“废水”经步骤12的处理返回步骤2中循环利用，所得滤饼为副产品碳酸钙。本专利技术与现有的从含钒煤矸石矿物中提取偏钒酸铵的方法比较具有如下优点1、本专利技术采用综合利用法从含钒煤矸石矿物中提取偏钒酸铵，得到副产品白炭黑、煤粉和碳酸钙，钒的总提取率可稳定在87%以上，产品纯度大于99. 5%。2、传统的生产工艺生产每吨偏钒酸铵需用矿源170-200吨，要留存残渣160-190 吨(按不含水的干渣计算)。本专利技术没有尾渣，没有废气，所以没有尾渣的堆积，不会造成对环境的危害，矿物被分解的非常彻底，副产品也能全部得到应用，达到了净化矿资源，不浪费矿资源的要求。3、本专利技术生产过程中产生的“废水”经过处理后可循环使用，达到零排放，不会对环境和水资源造成污染。4、本专利技术有较高的经济收益。如生产1吨偏钒酸铵用原料矿源125吨，得到副产品白炭黑72吨、煤粉50吨(依据某地含钒煤矸石矿物的分析数据)。按照目前的市场含税价偏钒酸铵120000元/吨，白炭黑(工业级)1800元/吨，煤粉250元/吨计算，提取原料矿源125吨，产值是1X 120000+72X1800+50X12500 = 262100元，而传统工艺处理 170-200吨含钒煤石岩矿物得到1吨偏钒酸铵，其总产值为120000元。本专利技术的经济效益大大提高。具体实施例方式下面的实施例具体本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种从含钒煤矸石矿物中提取偏钒酸铵和白炭黑及煤粉的方法，其特征在于：其包括以下步骤：（１）将含钒煤矸石矿物破碎，球磨至１５０－２００目的生矿粉；（２）将上述生矿粉与４－５摩尔／克·升的氢氧化钠水溶液按照矿粉重量与氢氧化钠水溶液体积的比为１∶１－２的比例，放入混料器内混合搅拌调浆；（３）将上述浆料输入反应罐内在９５－１００℃的温度条件下，搅拌熟化４－８小时后停止反应，冷却到４０－５０℃；（４）将上述冷却后的熟化浆料用泥浆泵输入高压反应釜内，反应釜内的压力在０．７－０．８ＭＰａ，温度在１８０－２００℃的条件下，搅拌反应２－４小时后停止反应，冷却至４０－５０℃得反应物；（５）将步骤４中的反应物输送到板框压滤机内进行过滤、淋洗，滤出的渣子即是副产品含有硅酸钙、硅酸镁、硅酸铝和少量的氢氧化铁沉淀物的煤粉，滤液是硅酸钠、偏钒酸钠的混合液，其ＰＨ值大于１４；（６）将上述滤液输入分离塔内，保持温度在３５－４０℃的条件下，通入二氧化碳ＣＯ２气体，搅拌，当ＰＨ值达到８．５－９时，白炭黑完全沉淀，陈化至少４小时后，进行板框过滤、淋洗，得到的固体滤饼为白炭黑，滤液为ＰＨ值在８．５－９的偏钒酸钠和碳酸钠清液；（７）将上述的白炭黑固体滤饼放入洗涤罐中，加入固液比为１∶３、温度在８０－８５℃的热水，洗涤２－３次后，进行喷雾干燥，经强气流细化器细化后，得到粉体材料白炭黑；（８）将步骤６中的偏钒酸钠和碳酸钠滤液输入萃取槽内，按体积百分比计算，采用１５－２０％的氯化三烷基甲胺Ｎ２６３、５－１０％的仲辛醇、７０－８０％的磺化煤油组成的阴离子萃取剂分级逆流萃取，萃取段流出的萃取余液为要循环利用的含碳酸钠的“废水”，剩余的为负载有机相；（９）经步骤８中分级逆流萃取后的负载有机相，用浓度为１００－１５０克／升的碳酸铵水溶液进行分级逆流反萃，相比Ｏ／Ａ＝８－１０／１，经反萃后的空白有机相经相比为Ｏ／Ａ＝５／１的０．５Ｎ的稀盐酸２级再生后，返回步骤８循环使用，剩余反萃液中含有钒；（１０）将上述含钒的反萃液用盐酸调ＰＨ值到１－１．５后，加入氯酸钠ＮａＣｌＯ３氧化剂，加热到９０－９５℃搅拌６０－９０分钟，冷却至室温，析出偏钒酸铵，用不锈钢离心机甩干脱水，得成品偏钒酸铵；（１１）步骤１０甩干偏钒酸铵后剩余的液体含有少量主要成分是氯化铵的钒，再进一步地蒸发浓缩后，返回步骤１０中所用的反萃液中；（１２）步骤８中的要循环利用的“废水”含有９０－１２０克／升的碳酸钠，将该“废水”蒸发浓缩至含碳酸钠１５０－１８０克／升的碳酸钠母液；将生石灰ＣａＯ用水熟化成氢氧化钙Ｃａ（ＯＨ）２，配成含ＣａＯ ２００－２５０克／升的石灰乳；将碳酸钠母液输入苛化槽中，启动搅拌机后，缓慢地加入上述的石灰乳，苛化反应２－３小时后停止搅拌，输入到板框压滤机内进行板框压滤、淋洗，滤液为浓度为１２－１５％的氢氧化钠水溶液，将该氢氧化钠水溶液进一步浓缩到４０－５０％，返回步骤２中循环利用，所得滤饼为碳酸钙。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨暖，杨舒越，杨晓宇，
申请(专利权)人：杨暖，
类型：发明
国别省市：13
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。