一種從石煤中提取V₂O₅的方法

2023-06-14 10:04:46

專利名稱：一種從石煤中提取V2O5的方法
技術領域：
本發明屬於化工冶金技術領域。尤其涉及一種從石煤中提取V205的方法。
背景技術：
目前，國內外石煤提釩工藝多採用溼法提取，主要包括脫碳、焙燒、浸出、富集、沉釩 等作業生產五氧化二釩。但通常由於焙燒、浸出、富集、沉釩等工藝的不同而使得石煤提釩 工藝多樣化。現有的提釩工藝主要有以下4種(1 )鈉鹽氧化焙燒一水浸出一酸沉粗釩一鹼溶銨鹽沉釩一熱解脫氨製得精釩的提釩工藝(梁建龍、劉惠娟、史文革等.溼法冶金提釩浸出新工藝.中國礦業，2006， 15 (7): 64-66)， 釩總回收率一般小於50%。(2)氧化焙燒一酸浸出一中間鹽一萃取一銨鹽沉釩一灼燒制精釩工藝(張雲等，從石煤 酸浸液屮萃取釩的工藝研究[j]，成都理工學院學報，2001， 28 (1): 107-110)，釩總回收率 一般為40 50%。G)氧化焙燒一酸浸出一萃取一銨鹽沉釩一灼燒制精釩工藝(蔡晉強，石煤提釩生產新 工藝[J]，無機鹽工業，2001， 33 (5): 37-42)，釩總回收率約為45%，整體工藝複雜，廢水 難以回收利用。(4)氧化焙燒一酸浸和雜質分離一沉釩一灼燒制精釩工藝(鄒曉勇等，含釩石煤無鹽焙 燒酸浸生產五氧化二釩工藝的研究[J]，化學世界，2001 (3): 117-119， 141)，釩總回收率一 般為47 50°/。。綜上所述由於含釩溶液的富集、淨化等原因，使得生產規模受限，工藝流程長，廢液 處理量大，所得V20s產品純度不高，總回收率低。發明內容本發明的目的是提供一種節約用水、工藝簡單、總回收率高、V20s產品純度高、能大規 模生產的從石煤中提取V20s的方法。為實現上述目的，本發明採用的技術方案是提取V205的工藝步驟如下針對V205品位為0.7 1.3wtM的含釩石煤原礦，先採用"一種石煤提釩焙燒工藝"專利技術，將含釩石煤原礦破碎至0~3mm，脫碳後添加含釩石煤原礦10 17wt。/。的NaCl和3~7wt% 的Na2C03，並加入後續工藝產生的富釩渣，混勻磨礦至10CM50目，經0.5 2.5h升溫至730 880 °C，恆溫焙燒l 2h，自然冷卻後得焙砂。其中，脫碳的脫碳率為70~80wt%。再採用"一種石煤提釩浸出工藝"專利技術，先將含釩石煤原礦經焙燒所得的焙砂進行兩 段水浸、一段酸浸。兩段水浸的工藝條件均是:液固比為2 4，在80 95'C條件下攪拌20 40min， 攪拌強度為200 260r/min，經固液分離後得兩段水浸液和水浸渣； 一段酸浸的工藝條件是 按液固比為2~4將水浸渣倒入0.5 lwt。/。的鹽酸或硫酸溶液中，在30 6(TC條件下攪拌 40 60min,攪拌強度為150 200r/min，然後經固液分離得酸浸液和酸浸渣。石煤提釩浸出過 程中的水量減少通過添加新水補足。然後按"一種低濃度含釩水溶液的淨化富集方法"專利技術，先在V20s濃度為 2000~5000mg/L的一段水浸液中加入0.6~10g/L的淨化劑，混勻後調節至pH=6~8;再將該水 浸液以2.0 10.0mL，h+mL—1溼樹脂的速率通過強鹼性陰離子交換樹脂進行離子交換吸附，至 強鹼性陰離子交換樹脂吸附飽和得含釩樹脂和吸附下液；然後配製3 5wt。/。NaOH+8 13wte/。 NaCl的混合溶液作為解吸劑，解吸劑的用量為含釩樹脂體積的3~5倍，解吸劑以0.8~1.6 mL七+mL—4顯樹脂的速率通過含釩樹脂進行解吸，得富釩液；最後在富釩液中加入0.1~2.5g/L 的淨化劑，固液分離得淨化液。其中吸附下液經配酸後返回酸浸過程，淨化液進行銨鹽沉 釩；淨化劑為可溶性的鈣鹽或鎂鹽中的一種。對淨化液進行銨鹽沉釩的工藝條件是在攪拌條件下，將淨化液調節至pH=4~5，按 nv:nN=l:2~l:8的物質的量比向淨化液中加入NH4C1或(NH4)2S04，再調節至pH=1.9~2.3，在 85 10(TC條件下保溫40 60min，得到多釩酸銨和沉釩母液。最後將多釩酸銨經烘乾後，在480 56(TC條件下的氧化氣氛中煅燒35 50min，得到V205# 口 廣叫o本技術方案對提取V205過程中所產生的固體渣、溶液及煙氣，採用的處理方法是 在上述"一種石煤提釩浸出工藝"中，將第二段水浸所得的第二段水浸液返回第一段水浸 過程。按照"一種低濃度含釩酸浸液處理工藝"專利技術，先將酸浸所得的低濃度含釩酸浸液預熱至20 45'C，再按物質的量比為nv:nFe=l:l~l:3向該酸浸液中加入FeS04'7H20，然後調節 至pH=4~6，在45 60'C條件下反應10 30min，最後經固液分離得富釩渣和處理液。富釩渣 返回與含釩石煤原礦一起焙燒後經兩段水浸、 一段酸浸，所得的低濃度含釩酸浸液依次循環。按照"一種沉釩母液的處理方法"專利技術對沉釩母液進行處理先按《^^4: we,=30:l~ 40:1的質量比向沉釩母液中加入FeSCV7H20，反應2 5min:再用CaO乳液調節pH=7 8， 反應20 30min，經固液分離得濾液和濾餅；然後將濾液用NaOH溶液調節且維持 pH=8.5~10.0，在50 8(TC條件下，釆用空氣吹脫法將溶液中的氨氣吹出，除氨後的濾液先用 CaO乳液調節口11=9.5 10.5，反應10 15min，再用CaO乳液調節pH=10.5 12，反應10 15min，經固液分離得鹼性處理液。鹼性處理液噴淋焙燒所產生的煙氣得酸性噴淋液，酸性噴淋液噴淋沉鈧母液處理過程中 產生的氨氣及多釩酸銨經煅燒中產生的氨氣，結晶得到銨鹽，銨鹽返回銨鹽沉釩工序。本方案所釆用的專利技術，均為申請人同日申請的發明專利技術。由於採用上述技術方案，尤其是採用了申請人同日申請的上述5項發明專利技術，大大縮 短了工藝流程，簡化了石煤提釩工藝，連續生產性強，實現了石煤提釩的大規模生產和部分 物料及水的循環綜合利用，工業用水較己有工藝節約2/3以上；實現了石煤中釩的有效回收， V2O5總回收率達至j72 80。/。；實現了酸性銨鹽一步法沉釩生產V205，產品￥205純度大於99%。因此，本發明工藝流程簡單，廢液處理量小，工藝負荷低，可連續性大規模生產，產品 V20s純度高，石煤提釩總回收率達72%以上。


圖1為本發明的一種工藝流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步的描述實施例1一種從石煤中提取V205的方法，該石煤(即含釩石煤原礦)的V205品位為0.7~1.0wt%。 提取V205的工藝流程如圖l所示先採用"一種石煤提釩焙燒工藝"專利技術，將含釩石煤原 礦破碎至0~3mm，脫碳後添加含釩石煤原礦10 14wt。/。的NaCl和5 7wt。/。的Na2C03，並加 入後續工藝產生的富釩渣，混勻磨礦至100~150目，經0.5 1.5h升溫至730~800°C，恆溫焙 燒l 1.5h，自然冷卻後得焙砂。其中，脫碳的脫碳率為70~80wt%。再按照"一種石煤提釩浸出工藝"專利技術，先將含釩石煤原礦經焙燒所得的焙砂進行兩 段水浸、一段酸浸。兩段水浸的工藝條件均是:液固比為2 3，在80 90'C條件下攪拌30 40min， 攪拌強度為200 260r/min，經固液分離後得第一段水浸液、第二段水浸液和水浸渣； 一段酸 浸的工藝條件是再按液固比為3~4將水浸渣倒入0.5 lwf/。的鹽酸溶液中，在30 50"C條件下攪拌40 50min，攪拌強度為150~200r/min，然後經固液分離得酸浸液和酸浸渣。石煤提釩 浸出過程中的水量減少通過添加新水補足。然後按"一種低濃度含釩水溶液的淨化富集方法"專利技術，先在V20s濃度為 2000~4000mg/L的第一段水浸液中加入0.6~6.1g/L的CaCl2，混勻後調節至pH=6~8。再將該 水浸液以2.0 6.0mL七+mL"溼樹脂的速率通過型號為201X4的強鹼性陰離子交換樹脂進行 離子交換吸附，至型號為201X4的強鹼性陰離子交換樹脂吸附飽和得含釩樹脂和吸附下液。 然後配製3~4wt°/。NaOH+10~13wt%NaCl的混合溶液作為解吸劑，解吸劑的用量為含釩樹脂體 積的4~5倍，解吸劑以0.8-1.3 mL七"inL—1溼樹脂的速率通過含釩樹脂進行解吸，得富釩液。 最後在富鈧液中加入1.5 2.5g/L的CaCl2，固液分離得淨化液。其中吸附下液經配酸後返回 酸浸過程，淨化液進行銨鹽沉釩。對淨化液進行銨鹽沉釩的工藝條件是在攪拌條件下，將淨化液調節至pH=4~5，按 nv:nN=l:2~l:6的物質的量比向淨化液中加入NH4C1，再調節至pH=1.9~2.3，在85-90。C條件 下保溫50~60min，得到多釩酸銨和沉釩母液。最後將多釩酸銨經烘乾後，在480 510'C條件下的氧化氣氛中煅燒35 40min，得到V205廣叫o本實施例對提取V205過程中所產生的固體渣、溶液及煙氣，採用的處理方法是 在上述"一種石煤提釩浸出工藝"中，將第二段水浸所得的第二段水浸液返回第一段水浸 過程。按照"一種低濃度含釩酸浸液處理工藝"專利技術，先將低濃度含釩酸浸液預熱至20~35 °C，再按物質的量比為nv:n^l:l l:2向該酸浸液中加入FeS(V7H20，然後調節至pH-4 6， 在50 6(TC條件下反應10 20min，最後經固液分離得富釩渣和處理液；富釩渣返回與含釩石 煤原礦一起焙燒後經兩段水浸、 一段酸浸，所得的低濃度含釩酸浸液依次循環。按照"一種沉釩母液的處理方法"專利技術對沉釩母液進行處理先按ffV。^ :m&=30:l~35:l的質量比向沉釩母液中加入FeS04-7H20，反應2 5min;再用CaO乳液調節 pH=7~8，反應20~30min，經固液分離得濾液和濾餅；然後將濾液用NaOH溶液調節且維持 pH=8.5~10.0，在50 8(TC條件下，採用空氣吹脫法將溶液中的氨氣吹出，除氨後的濾液先用 CaO乳液調節pH=9.5~10.5，反應10~15min，再用CaO乳液調節pH=10.5~12，反應10 15min，經固液分離得鹼性處理液。鹼性處理液噴淋焙燒所產生的煙氣得酸性噴淋液，酸性噴淋液噴淋沉釩母液處理過程中產生的氨氣和多釩酸銨經煅燒中產生的氨氣，結晶得到銨鹽，銨鹽返回銨鹽沉釩工序。 實施例2一種從石煤中提取V20s的方法，該石煤(即含釩石煤原礦)的丫205品位為1.0~1.3wt%。 提取V205的工藝流程如圖l所示先採用"一種石煤提釩焙燒工藝"專利技術，將含釩石煤原 礦破碎至0 3mm，脫碳後添加含釩石煤原礦14 17wt"/。的NaCl和3~5wt%M Na2C03，並加 入後續工藝產生的富釩渣，混勻磨礦至100~150目，經1.5 2.5h升溫至800~880°C，恆溫焙 燒1.5 2h，自然冷卻後得焙砂。其中，脫碳的脫碳率為70~80wt%。再按照"一種石煤提釩浸出工藝"專利技術，先將含釩石煤原礦經焙燒所得的焙砂進行兩 段水浸、一段酸浸。兩段水浸的工藝條件均是:液固比為3 4,在90 95'C條件下攪拌20 30min， 攪拌強度為200 260r/min，經固液分離後得第一段水浸液、第二段水浸液和水浸渣； 一段酸 浸的工藝條件是按液固比為2~3將水浸渣倒入0.5 lwty。的硫酸溶液中，在50 6(TC條件下 攪拌50 60min，攪拌強度為150 200r/min，然後經固液分離得酸浸液和酸浸渣。石煤提釩浸 出過程中的水量減少通過添加新水補足。然後按"一種低濃度含釩水溶液的淨化富集方法"專利技術，先在V205濃度為 4000~5000mg/L的第一段水浸液中加入6.1~10g/L的Mg(N03)2，混勻後調節至pH=6~8。再將 該水浸液以6.0 10.0mL'h"'mL"溼樹脂的速率通過型號為D202的強鹼性陰離子交換樹脂進行 離子交換吸附，至型號為D202的強鹼性陰離子交換樹脂吸附飽和得含釩樹脂和吸附下液。 然後配製4~5wt%NaOH+8~10wt%NaCl的混合溶液作為解吸劑，解吸劑的用量為含釩樹脂體 積的3 4倍，解吸劑以1.3 1.6mL，h+mL"溼樹脂的速率通過含釩樹脂進行解吸，得富釩液。 最後在富釩液中加入0.1 1.5g/L的Mg(NO3)2，固液分離得淨化液。其中吸附下液經配酸後 返回酸浸過程，淨化液進行銨鹽沉釩。對淨化液進行銨鹽沉釩的工藝條件是在攪拌條件下，將淨化液調節至pH=4~5，按 nv:nN=l:6~l:8的物質的量比向淨化液中加入(!^4)2304，再調節至pH=1.9~2.3，在90~100。C 條件下保溫40 50min，得到多釩酸銨和沉釩母液；最後將多釩酸銨經烘乾後，在510 56(TC條件下的氧化氣氛中煅燒40 50min，得到V205;fe 口 廣叩o本實施例對提取V205過程中所產生的固體渣、溶液及煙氣，採用的處理方法是 在上述"一種石煤提釩浸出工藝"中，將第二段水浸所得的第二段水浸液返回第一段水浸 過程。按照"一種低濃度含釩酸浸液處理工藝"專利技術，先將低濃度含釩酸浸液預熱至35~45 °C，再按物質的量比為nv:ni^l:2 l:3向該酸浸液中加入FeS(V7H20，然後調節至pH=4~6， 在45 50'C條件下反應20 30min，最後經固液分離得富釩渣和處理液；富釩渣返回與含釩石 煤原礦一起焙燒，焙砂經過兩段水浸、 一段酸浸，酸浸液依次循環。按照"一種沉釩母液的處理方法"專利技術對沉釩母液進行處理先按加^。4 : wc>=35:l~40:l的質量比向沉釩母液中加入FeS04'7H20，反應2 5min;再用CaO乳液調節 pH=7~8，反應20 30min，經固液分離得濾液和濾餅；然後將濾液用NaOH溶液調節且維持 pH=8.5~10.0，在50 8(TC條件下，採用空氣吹脫法將溶液中的氨氣吹出，除氨後的濾液先用 CaO乳液調節pH=9.5~10.5，反應10 15min'再用CaO乳液調節pH=10.5~12，反應10~15min， 經固液分離得鹼性處理液。鹼性處理液噴淋焙燒所產生的煙氣得酸性噴淋液，酸性噴淋液噴淋沉釩母液處理過程中 產生的氨氣及多釩酸銨經煅燒中產生的氦氣，結晶得到銨鹽，銨鹽返回銨鹽沉釩工序。本實施例l、 2縮短了工藝流程，簡化了石煤提釩工藝，連續生產性強，實現了石煤提釩 的大規模生產和部分物料及水的循環綜合利用，工業用水較已有工藝節約2/3以上；實現了石 煤中釩的有效回收，整體工藝￥205總回收率達到74~80%;實現了酸性銨鹽一步法沉釩生產 V205，產品V20s純度大於99。/0。因此，本發明工藝流程簡單，廢液處理量小，減少工藝處理負荷，可連續性大規模生產， 產品V20s純度高，石煤提釩總回收率達74%以上。
權利要求
1. 一種從石煤中提取V2O5的方法，其特徵在於提取V2O5的工藝是先採用「一種石煤提釩焙燒工藝」專利技術，將含釩石煤原礦破碎至0～3mm，脫碳後添加含釩石煤原礦10～17wt％的NaCl和3～7wt％的Na2CO3，並加入後續工藝產生的富釩渣，混勻磨礦至100～150目，經0.5～2.5h升溫至730～880℃，恆溫焙燒1～2h，自然冷卻後得焙砂；再採用「一種石煤提釩浸出工藝」專利技術，將焙砂進行兩段水浸和一段酸浸，得一段水浸液、酸浸液、酸浸渣；然後採用「一種低濃度含釩水溶液的淨化富集方法」專利技術，將一段水浸液經淨化富集後得淨化液和吸附下液，吸附下液經配酸後返回酸浸過程，淨化液進行銨鹽沉釩；銨鹽沉釩的工藝是在攪拌條件下，將淨化液調節至pH＝4～5，按nV∶nN＝1∶2～1∶8的物質的量比向淨化液中加入NH4Cl或(NH4)2SO4，再調節至pH＝1.9～2.3，在85～100℃條件下保溫40～60min，得到多釩酸銨和沉釩母液；最後將多釩酸銨經烘乾後，在480～560℃條件下的氧化氣氛中煅燒35～50min，得到V2O5產品；本方法對提取V2O5過程中所產生的固體渣、溶液及煙氣，採用的技術方案是在「一種石煤提釩浸出工藝」中，將第二段水浸所得的第二段水浸液返回第一段水浸過程；按照「一種低濃度含釩酸浸液處理工藝」專利技術，將酸浸後所得的酸浸液進行處理，經固液分離後得富釩渣和處理液，富釩渣返回混勻磨礦過程；按照「一種沉釩母液的處理方法」專利技術，將銨鹽沉釩所得的沉釩母液處理得鹼性處理液，鹼性處理液噴淋焙燒所產生的煙氣得酸性噴淋液，酸性噴淋液噴淋沉釩母液處理過程中產生的氨氣和多釩酸銨經煅燒中產生的氨氣，結晶得到銨鹽，銨鹽返回銨鹽沉釩工序；從石煤中提取V2O5的方法中，所採用的專利技術分別是「一種石煤提釩浸出工藝」是先將含釩石煤原礦經焙燒所得的焙砂進行兩段水浸、一段酸浸，兩段水浸的工藝條件均是液固比為2～4，在80～95℃條件下攪拌20～40min，攪拌強度為200～260r/min，經固液分離後得兩段水浸液和水浸渣；一段酸浸的工藝條件是按液固比為2～4將水浸渣倒入0.5～1wt％的鹽酸或硫酸溶液中，在30～60℃條件下攪拌40～60min，攪拌強度為150～200r/min，然後經固液分離得酸浸液和酸浸渣，石煤提釩浸出過程中的水量減少通過添加新水補足；「一種低濃度含釩水溶液的淨化富集方法」是先在V2O5濃度為2000～5000mg/L的低濃度含釩水溶液中加入0.6～10g/L的淨化劑，混勻後調節至pH＝6～8；再將該低濃度含釩水溶液以2.0～10.0mL·h-1·mL-1溼樹脂的速率通過強鹼性陰離子交換樹脂進行離子交換吸附，至強鹼性陰離子交換樹脂吸附飽和得含釩樹脂和吸附下液；然後配製3～5wt％NaOH+8～13wt％NaCl的混合溶液作為解吸劑，解吸劑的用量為含釩樹脂體積的3～5倍，解吸劑以0.8～1.6mL·h-1·mL-1溼樹脂的速率通過含釩樹脂進行解吸，得富釩液；最後在富釩液中加入0.1～2.5g/L的淨化劑，固液分離得淨化液；「一種低濃度含釩酸浸液處理工藝」是先將酸浸所得的低濃度含釩酸浸液預熱至20～45℃，再按物質的量比為nV∶nFe＝1∶1～1∶3向該酸浸液中加入FeSO4·7H2O，然後調節至pH＝4～6，在45～60℃條件下反應10～30min，最後經固液分離得富釩渣和處理液；富釩渣返回與含釩石煤原礦一起焙燒後經兩段水浸、一段酸浸，所得的低濃度含釩酸浸液依次循環；「一種沉釩母液的處理方法」是先按<![CDATA[ m FeSO4 : m Cr=30:1~40:1 ]]>的質量比向沉釩母液中加入FeSO4·7H2O，反應2～5min；再用CaO乳液調節pH＝7～8，反應20～30min，經固液分離得濾液和濾餅；然後將濾液用NaOH溶液調節且維持pH＝8.5～10.0，在50～80℃條件下，採用空氣吹脫法將溶液中的氨氣吹出，吹出的氨氣通過酸性噴淋液結晶得到銨鹽，銨鹽返回銨鹽沉釩工序；除氨後的濾液先用CaO乳液調節pH＝9.5～10.5，反應10～15min，再用CaO乳液調節pH＝10.5～12，反應10～15min，經固液分離得鹼性處理液。
2、 根據權利要求1所述的從石煤中提取V205的方法，其特徵在於所述的石煤原礦的V205 品位為0.7-1.3wt%。
3、 根據權利要求1所述的從石煤中提取V20s的方法，其特徵在於所述的淨化劑為可溶 性的鈣鹽或鎂鹽中的一種。
4、 根據權利要求1所述的從石煤中提取V20s的方法，其特徵在於所述的脫碳的脫碳率 為70~80wt%。
全文摘要
本發明具體涉及一種從石煤中提取V2O5的方法。其技術方案是將V2O5品位為0.7～1.3wt％的含釩石煤原礦，先採用「一種石煤提釩焙燒工藝」進行焙燒得焙砂；再按照「一種石煤提釩浸出工藝」對焙砂進行浸出，得水浸液、酸浸液；然後按「一種低濃度含釩水溶液的淨化富集方法」對水浸液進行淨化富集得淨化液；淨化液進行銨鹽沉釩，得多釩酸銨和沉釩母液；最後將多釩酸銨經煅燒得V2O5產品。本發明還採用了「一種低濃度含釩酸浸液處理工藝」對酸浸液處理得富釩渣，富釩渣返回焙燒工藝。並按「一種沉釩母液的處理方法」對沉釩母液處理得銨鹽，銨鹽返回銨鹽沉釩工序。本發明工藝流程簡單、用水量小，工藝負荷低，可規模性生產，V2O5純度高，石煤提釩總回收率達72％以上。
文檔編號C01G31/02GK101265524SQ20081004737
公開日2008年9月17日 申請日期2008年4月17日 優先權日2008年4月17日
發明者濤 劉, 康興東, 張一敏, 陳鐵軍, 晶 黃 申請人:武漢科技大學