一種用於石煤提釩的複合添加劑及其使用方法
2023-08-12 21:31:11
專利名稱：一種用於石煤提釩的複合添加劑及其使用方法
技術領域：
本發明屬於含釩石煤提釩技術領域，具體涉及一種用於石煤提釩的複合添加劑及
其使用方法。
背景技術：
我國含釩石煤中的釩絕大部分以穩定的三價態存在，以低價態和類質同像的形式 賦存於雲母類礦物中，屬難處理含釩石煤，且這種價態的釩既不溶於水亦不溶於酸，因此從 此類含釩石煤中提釩必須先將其中的低價釩氧化至高價(四價或五價)，然後再用溶液浸 出。 一般採用焙燒來對含釩石煤中的釩轉價，焙燒提釩工藝目前分三大類
1.無添加劑焙燒提釩工藝 該工藝的最大特點是焙燒過程無添加劑，工藝過程簡單，對環境壓力小，但它缺陷
為釩的回收率低，最高也只有40%左右，資源浪費嚴重，且這種工藝對含釩石煤有很強的選
擇性，只適用於很少數氧化程度大、發育不完善的含釩石煤，且含釩石煤的五氧化二釩品位
不小於0.8%，否則總回收率小於20%，甚至小於10%，這是工業生產中不能接受的。符合
這種工藝要求的含釩石煤非常少。 2.鈣化焙燒提釩工藝 該工藝是在石煤焙燒過程中添加鈣的化合物或者以鈣化合物為主的複合物。鈣化 焙燒工藝特點是生產過程中不產生氯氣和氯化氫等氣體，對少數含釩石煤的五氧化二釩回 收率可達到50 65%，對環境汙染較小。但該技術也有重大缺陷對含釩石煤的選擇性較 大，雖不像無添加劑焙燒對含釩石煤那樣的特殊要求，但適應該法的石煤礦也不多。它同樣 要求含釩石煤的氧化程度大、發育不完善，結構不完整，五氧化二釩的含量不小於0. 8% ，否 則總回收率也相當低。因此這類添加劑的試驗研究較多，但無法實現工業應用。
3.鈉化焙燒提釩工藝
1)單一的鈉鹽添加劑 傳統的石煤提釩方法是在含釩石煤中加入25%以上的NaCl，在高溫下焙燒3_4小 時使原礦中低價釩部分轉化為高價釩，以便回收。單一的NaCl作為添加劑，一是加入量大 (25%以上)，二是焙燒時間長(3 4小時)，且回收率也僅為60%左右，這對含釩石煤的利 用以及降低生產成本均不利。
2)複合鈉鹽添加劑"石煤釩礦焙燒新型環保複合添加劑"(CN101177738A)公開了一種新型環保複合 添加劑。它是由15% Na2C03、15% Na2S04和70% NaCl為組分A，O. 5V205和10% Mn02和 89. 5X的鐵礦渣、錳礦渣、釩礦渣或它們的混合礦渣為組分B，取組分A : B = 72 : 28組 成複合添加劑。這種複合添加劑製法複雜，且成分較多，在焙燒過程中添加的量也較多，為 18%。"—種提釩鈉化焙燒複合添加劑"(CN1884597A)公開了一種提釩鈉化焙燒複合添 加劑。它是由氯化鈉碳酸鈉=1 : 1 2，且包含0. 5 2% (重量)過渡金屬鹽的氧化物。過渡金屬氧化物可以為錳、鐵、鈷、鎳的氧化物。在石煤提釩鈉化焙燒時，根據不同的含 釩量及性能，在其中加入複合添加劑的重量為10 15%。這種添加劑的用量也較高，工藝 複雜。
發明內容
本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種製備工藝簡單、成分較少的用於
石煤提釩的複合添加劑及其使用方法；該複合添加劑用於石煤提釩焙燒時，能減少添加劑
的用量、縮短焙燒時間、保證釩的焙燒轉價率且五氧化二釩的回收率高。 為實現上述目的，本發明採用的技術方案是先將NaCl、Na2C03、Na2S04和KMn04分
別細磨至100目以下，再按質量比將NaCl : Na2C03 : Na2S04 : KMn04 = (4 6) : 1 : (l
4) : 0.5混勻，即得用於石煤提釩的複合添加劑。 用於石煤提釩的複合添加劑的使用方法是將五氧化二釩含量^ 0. 5%的含釩石 煤細磨至100目以下，加入細磨後含釩石煤2 10wt^的用於石煤提釩的複合添加劑，然後 在混料機中混勻後再進行焙燒，焙燒溫度為750 82(TC，焙燒時間為0. 8 1. 2小時。
其中五氧化二釩含量^ 0. 5%的含釩石煤為釩以低價態和類質同像的形式賦存 於雲母類礦物中的難處理含釩石煤。 由於採用上述技術方案，本發明僅將細磨至100目以下按質量比 NaCl : Na2C03 : Na2S04 : KMn04 = (4 6) : 1 : (1 4) : 0. 5混勻即可，故製備工藝 簡單，成分較少。所製備的複合添加劑在使用時，含釩石煤與複合添加劑中的鈉鹽混合後在 氧化性氣氛下高溫焙燒，能破壞含釩石煤的組織結構，將三價或四價的低價釩氧化成五價 釩氧化物，使V205與從鈉鹽分解出來的Na20相結合，生成可溶於水的釩酸鈉xNa20 yV205。
本發明中NaCl為一種無氧酸鹽，熔點為80rC，沸點為1465°C ;Na2C03的熔點為 850°C ;Na2S04的熔點為884°C。 實際上當幾種鈉鹽混合時有一個低共熔點NaCl-Na2C03 :62 % (摩爾)NaCl， 638°C ;NaCl-Na2S04 : 46% (摩爾)NaCl，623。C ;Na2C03-Na2S04 : 40% (摩爾)Na2C03， 790°C 。
由於複合添加劑中的混合鈉鹽的共熔點低，加上結晶水與雜質的影B向，在進入焙 燒區前已完全熔化。所以添加劑與含釩石煤之間的反應，基本上是液-固相間的反應。因 此，這種複合添加劑能降低焙燒溫度且縮短反應時間。NaCl能破壞釩礦物的組織結構，將三 價或四價的低價釩氧化成五價釩氧化物，使V205與從鈉鹽分解出來的Na20相結合。Na2C03 在焙燒過程中與釩的作用不具選擇性，能與原料中矽、磷和鋁作用生成相應的鈉鹽而幹擾 釩的回收，但其特點是鹼性強，比其他鈉鹽浸蝕破壞尖晶石的能力強。Na^(^作為添加劑在 焙燒反應時放出氧，有利於釩的氧化。KMrA為強氧化性化合物，高溫分解時產生氧，有利於 釩的氧化轉價。由於三種鈉鹽按照一定的比例混合後，在焙燒過程中能相互促進發揮其各 自作用，且KMn04能促進轉價，因此所需添加劑的量相比單一添加劑的量大大降低。
根據不同的含釩石煤性質按照上述範圍調配複合添加劑，該複合添加劑加入量為 含釩石煤的2 10%，再與磨至100目以下的含釩石煤混勻，在750 82(TC下焙燒0. 8 1.2h，五氧化二釩的回收率可達85X以上，且由於添加劑用量少，煙氣中有毒有害和腐蝕性 氣體組分大大降低，經過煙氣治理，可達標排放。
故本發明與已有技術相比，具有以下優點
1、添加量少，降低了生產成本，提高經濟效益； 2、可加快釩的轉價反應速度，降低焙燒溫度； 3、可高效利用含釩石煤，五氧化二釩的回收率可高於85%。 本發明所製備的複合添加劑對各種類型及其不同五氧化二釩含量的含釩石煤均 具有良好的適用性，尤其對難處理類型的含釩石煤有很好的效果。
具體實施例方式
下面結合具體實施方式
對本發明作進一步的描述，並非對其保護範圍的限制。
實施例1 —種用於石煤提釩的複合添加劑及其使用方法先將NaCl 、 Na2C03、 Na2S04和 KMn04分別細磨至100目以下，再按質量比將NaCl : Na2C03 : Na2S04 : KMn04 = (4
4.5) : i : (i.5 2) : o. 5混勻；即得用於石煤提釩的複合添加劑。 然後將五氧化二釩含量^ 0. 8%的釩以低價態和類質同像的形式賦存於雲母類礦 物中的難處理含釩石煤細磨至100目以下，加入細磨後含釩石煤2 4wt^的用於石煤提 釩的複合添加劑，然後在混料機中混勻後進行焙燒，焙燒溫度為750 76(TC，焙燒時間為 0. 8 1. 0小時。再經浸出等過程，最終五氧化二釩回收率為87. 52%。
實施例2 —種用於石煤提釩的複合添加劑及其使用方法先將NaCl 、 Na2C03、 Na2S04和 KMn04分別細磨至100目以下，再按質量比將NaCl : Na2C03 : Na2S04 : KMn04 = (4. 5
5) : i : (2 3) : o. 5混勻，即得用於石煤提釩的複合添加劑。 然後將五氧化二釩含量為0. 7 0. 8%的釩以低價態和類質同像的形式賦存於雲 母類礦物中的難處理含釩石煤細磨至100目以下，加入細磨後含釩石煤4 6wt %的用於石 煤提釩的複合添加劑，然後在混料機中混勻後進行焙燒，焙燒溫度為790 82(TC，焙燒時 間為1. 0 1. 2小時。再經浸出等過程，最終五氧化二釩回收率為86. 16%。
實施例3 —種用於石煤提釩的複合添加劑及其使用方法先將NaCl 、 Na2C03、 Na2S04和 KMn04分別細磨至100目以下，再按質量比將NaCl : Na2C03 : Na2S04 : KMn04 = (4
4.5) : i : (3 4) : o. 5混勻，即得用於石煤提釩的複合添加劑。 然後將五氧化二釩含量為0. 6 0. 7%的釩以低價態和類質同像的形式賦存於雲 母類礦物中的難處理含釩石煤細磨至IOO目以下，加入細磨後含釩石煤6 8wt^的用於石 煤提釩的複合添加劑，然後在混料機中混勻後進行焙燒，焙燒溫度為760 79(TC，焙燒時 間為0. 8 1. 0小時。再經浸出等過程，最終五氧化二釩回收率為86. 33%。
實施例4 —種用於石煤提釩的複合添加劑及其使用方法先將NaCl 、 Na2C03、 Na2S04和 KMn04分別細磨至100目以下，再按質量比將NaCl : Na2C03 : Na2S04 : KMn04 = (5
6) : i : (i i.5) : o. 5混勻，即得用於石煤提釩的複合添加劑。 然後將五氧化二釩含量為0. 5 0. 6%的釩以低價態和類質同像的形式賦存於雲 母類礦物中的難處理含釩石煤細磨至100目以下，加入細磨後含釩石煤8 10wt^的用於 石煤提釩的複合添加劑，然後在混料機中混勻後進行焙燒，焙燒溫度為790 82(TC，焙燒時間為1. 0 1. 2小時。再經浸出等過程，最終五氧化二釩回收率為85. 02%。 本具體實施方式
與已有技術相比，具有以下優點 1、添加量少，降低了生產成本，提高經濟效益； 2、可加快釩的轉價反應速度，降低焙燒溫度； 3、可高效利用含釩石煤，五氧化二釩的回收率可高於85%。 本具體實施方式
所製備的複合添加劑對各種類型及其不同五氧化二釩含量的含 釩石煤均具有良好的適用性，尤其對難處理類型的含釩石煤有很好的效果。
權利要求
一種用於石煤提釩的複合添加劑，其特徵在於先將NaCl、Na2CO3、Na2SO4和KMnO4分別細磨至100目以下，再按質量比將NaCl∶Na2CO3∶Na2SO4∶KMnO4＝(4～6)∶1∶(1～4)∶0.5混勻即可。
2. 如權利要求1所述的用於石煤提釩的複合添加劑的使用方法，其特徵在於將五氧化 二釩含量^ 0. 5%的含釩石煤細磨至100目以下，加入細磨後含釩石煤2 10wt^的用於 石煤提釩的複合添加劑，然後在混料機中混勻後再進行焙燒，焙燒溫度為750 82(TC，焙 燒時間為0.8 1.2小時。
3. 根據權利要求2所述的用於石煤提釩的複合添加劑的使用方法，其特徵在於所述的 五氧化二釩含量^ 0. 5%的含釩石煤為釩以低價態和類質同像的形式賦存於雲母類礦物中 的難處理含釩石煤。
全文摘要
本發明涉及一種用於石煤提釩的複合添加劑及其使用方法。其技術方案是NaCl、Na2CO3、Na2SO4和KMnO4分別細磨至100目以下，再按質量比將NaCl∶Na2CO3∶Na2SO4∶KMnO4＝(4～6)∶1∶(1～4)∶0.5混勻即得用於石煤提釩的複合添加劑；用於石煤提釩的複合添加劑的使用方法是，將五氧化二釩含量≥0.5％的含釩石煤細磨至100目以下，加入細磨後含釩石煤2～10wt％的用於石煤提釩的複合添加劑，然後在混料機中混勻後再進行焙燒，焙燒溫度為750～820℃，焙燒時間為0.8～1.2小時。本發明能減少添加劑的用量、縮短焙燒時間、保證釩的焙燒轉價率且五氧化二釩的回收率高。
文檔編號C22B1/02GK101709389SQ20091027291
公開日2010年5月19日 申請日期2009年11月24日 優先權日2009年11月24日
發明者劉濤, 包申旭, 張一敏, 陳鐵軍, 黃晶 申請人:武漢科技大學