一種從石煤中提取釩的方法

2023-09-24 04:36:45

專利名稱：一種從石煤中提取釩的方法
技術領域：
本發明涉及石煤中釩的提取。
背景技術：
稀有元素釩(V)是一種重要的戰略物資，主要用於鋼鐵工業。含釩鋼具有強度高、 韌性大、耐磨性好等優點，因而廣泛應用於機械、汽車、鐵路、橋梁和航天等行業。目前，世界 各國生產釩的原料主要是釩鈦磁鐵礦在冶煉過程中的副產礬渣，我國亦然。石煤是我國除 釩鈦磁鐵礦外又一種重要的釩礦資源，在我國儲量巨大，總釩量1. 18X108t，佔我國V205總 儲量的87%。由於我國的石煤資源極為豐富，特別是石煤中釩的儲量超過世界各國、05儲 量的總和，因此，從石煤中提釩是一個非常重要的發展方向。 我國從20世紀60年代起開始研究從石煤中提取釩，70年代開始石煤提釩的工業 生產，期間出現了很多提釩工藝。然而，降低成本與汙染、提高釩的總回收率，仍然是石煤提 釩過程中存在的最重要問題。 含釩石煤在形成過程中，外界的還原性環境導致石煤只有V(III)和V(IV)，沒有 V(V)存在，並且V(III)佔了絕大部分，而影響釩回收率的主要因素是可溶性釩化合物的含 量，即釩的賦存狀態。在石煤提釩的工藝中，總是伴隨著釩價態的變化。採用焙燒的目的是 在高溫下將低價釩轉化為V(V)。目前，根據焙燒的條件，焙燒主要分為鈉化焙燒、鈣化焙燒和無鹽焙燒。鈉化焙燒 提釩是最為成熟的工藝。其基本原理是以食鹽或蘇打為添加劑，通過焙燒將多價態的釩轉 化為水溶性五價釩的鈉鹽。該技術操作簡單、早期投入小，焙燒轉化率可達50%以上。但 由於鈉鹽與燃料消耗大，加之食鹽鈉化焙燒時產生大量Cl2、 HC1及S02等有毒氣體，汙染環 境，所以用於環境治理的成本也很高。鄒小勇等(《過程工程學報》2001， 1(2) :pl80)提出 將石灰、石灰石或其它含鈣化合物作熔劑，添加到含釩石煤中焙燒，使釩氧化成易溶於酸的 釩的鈣鹽，即鈣化焙燒。鈣化焙燒消除了鈉化焙燒工藝的含氯廢氣汙染問題，轉化率較氧化 焙燒有所提高。但鈣化焙燒提釩工藝對焙燒物有一定的選擇性，對一般礦石存在轉化率偏 低、成本偏高等問題，不適於大批量生產。 無鹽焙燒是不加任何添加劑，靠空氣中的氧在高溫下將低價釩直接轉化為溶於低 酸或低鹼的五價釩。此法存在環境汙染小、成本相對低等優點，應當說是目前最具潛在應用 價值的方法。但無鹽焙燒的方法卻存在浸出率低(浸出率通常低於50%)的缺點，這使得 實踐中很少應用這種方法。因此，如果不解決浸出率較低的問題，石煤無鹽焙燒提釩工藝在 工業上的實際價值仍然得不到有效利用。

發明內容
本發明的目的在於提出一種浸出率高的石煤無鹽焙燒提釩方法，該方法低消耗高 浸出，浸出率平均高於75% ，且工藝流程簡單、操作方便、廢水排放少，工業生產利潤高。
本發明的詳細技術方案為石煤經粉碎、過篩、制球、乾燥等預處理後，低於300°C進爐無鹽空白焙燒，O. 5 2小時內升到600 120(TC恆溫2 8小時後冷卻粉碎後，用質量濃度2 12% NaOH溶液按固液比1 : 1. 1 3， 50 IO(TC左右條件下循環浸出；浸出液補加固體NaOH進行二次循環浸出；用酸性萃餘液補加少量濃硫酸調浸出液pH至10 12淨化除雜後，再按常規工藝提釩。與現有的石煤無鹽焙燒提釩工藝相比，本發明實現了低消耗高浸出，浸出率平均高於75%，同時節約10 20%的NaOH用量，廢水排放量減少3 5倍，硫酸使用量減少5%以上。要解決無鹽焙燒提釩的總回收率低的問題，關鍵在於焙燒與浸出。本發明採用無鹽焙燒環境友好的提釩流程，控制焙燒溫度，低鹼循環浸出，浸出液中補加NaOH進行二次循環浸出，使浸出液中的釩得到進一步富集，同時節約10 20% NaOH用量。浸出液用酸性萃餘液補加少量濃硫酸進行中和淨化，使廢水排放量減少2 5倍，硫酸使用量減少5%以上。整個工藝流程簡單，操作方便，廢水排放少，且環境友好，成本較低，工業生產利潤高。


圖1 :本發明的工藝流程圖。
具體實施方式
實施例1 500g取自貴州A地的石煤，VA含量為0.77^，碳含量為16.66%。經破碎60目過篩後，製成直徑llmm左右的小球後，9(TC下1. 5小時烘乾，再將其於18(TC左右送入馬弗爐，O. 6小時左右升溫到750 850。C，恆溫2. 5小時，脫碳後V205含量為1. 05%。破碎後，取100g焙燒礦樣，於7(TC下，固液比l : 1.8，6.2%以上(質量濃度)NaOH鹼液，攪拌浸出4小時，浸出液pH為13左右。浸出渣經乾燥，減重為15%以下，渣中^05含量僅為0. 26%，經計算浸出率高達77%。浸出液補加NaOH返回去做二次循環浸出，同樣條件下，浸出率仍高達76%。浸出液淨化，需調節pH值，該過程共耗濃硫酸小於3.5g。循環利用酸性萃餘液調節pH值，可降低酸耗5. 5%以上。
實施例2 500g取自貴州B地的石煤，VA含量為0.72^，碳含量為17.49%。經破碎70目過篩後，製成直徑14mm左右的小球後，8(TC下2小時烘乾，再將其於22(rC左右送入馬弗爐，l小時左右升溫到110(TC以上，恆溫2小時，脫碳後^05含量為0.875%。適當破碎後，取100g焙燒礦樣，於10(TC下，固液比1 : 2.8，3%以上(質量濃度)NaOH鹼液，攪拌浸出5小時，浸出液pH為13.5以上。浸出渣經乾燥，減重為15%以下，渣中、05含量僅為0.22%，經計算浸出率高達77%。浸出液補加NaOH返回去做二次循環浸出，同樣條件下，浸出率仍高達75%。浸出液淨化，需調節pH值，該過程共耗濃硫酸小於3.8g。循環利用酸性萃餘液調節pH值，可降低酸耗5. 2%以上。
實施例3 500g取自湖南某地的石煤，、05含量為0. 74%，碳含量為14. 51%。經破碎60目過篩後，製成直徑10mm左右的小球後，10(TC下2小時烘乾，再將其於26(TC左右送入馬弗爐，1小時左右升溫到1090°C ，恆溫5小時，脫碳後V205含量為0. 86% 。適當破碎後，取100g焙燒礦樣，於85。C下，固液比1 : 3，4%以上(質量濃度)NaOH鹼液，攪拌浸出6小時，浸出
4液pH為14左右。浸出渣經乾燥，減重為15%以下，渣中、05含量僅為0.21%，經計算浸出率高達77%。浸出液補加Na0H返回去做二次循環浸出，同樣條件下，浸出率仍高達75X。浸出液調節pH值淨化，該過程共耗濃硫酸小於4. 5g。循環利用酸性萃餘液調節pH值，可降
權利要求
一種從石煤中提取釩的方法，其特徵在於將石煤適當粉碎，40～80目過篩後，製成直徑9～15mm左右的小球烘乾後，低於300℃進爐焙燒，0.5～2小時內升到600～1200℃恆溫3～5小時後冷卻；所述浸出採用質量濃度為2～12％的NaOH溶液，按1∶1.1～3固液比，在70～90℃條件下循環浸出；用酸性萃餘液補加少量濃硫酸調節浸出液pH至8以上淨化，再按常規工藝提釩。
2. 如權利要求1所述方法，其特徵在於不向石煤粉料中添加任何藥劑，直接噴水製成 狀態疏鬆的小球再烘乾， 一段式焙燒，於600 120(TC恆溫2 6小時。
3. 如權利要求l所述的方法，其特徵在於採用浸出液補加固體NaOH，使濃度再次達到 2 12%後二次循環浸出，浸出溫度60 IO(TC。
4. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於二次循環浸出液用酸性萃餘液補加適量硫 酸調pH值後淨化。
全文摘要
一種從石煤中提取釩的方法，石煤經粉碎、過篩、制球、乾燥等預處理後，低於300℃進爐空白焙燒，0.5～2小時內升到600～1200℃恆溫2～6小時後冷卻，用2～12％NaOH溶液按1∶1.1～3固液比在50～100℃左右條件下循環浸出；浸出液補加NaOH進行二次循環浸出；用酸性萃餘液補加少量濃硫酸調浸出液pH至8以上淨化，再按常規工藝提釩。與現有的石煤無鹽焙燒提釩工藝相比，本發明實現了低消耗高浸出，浸出率平均高於75％，同時節約10～20％的NaOH用量，廢水排放量減少3～5倍，硫酸使用量減少4％以上。
文檔編號C22B34/22GK101748296SQ20081014389
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月10日 優先權日2008年12月10日
發明者蔣章銻, 賴瓊琳 申請人:賴瓊琳;蔣章銻