一种石煤钒矿高效提钒工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种石煤钒矿高效提钒工艺，包括以下步骤：(1)将石煤钒矿放入浸出槽内，然后向浸出槽内加入稀硫酸，开启搅拌；(2)向浸出槽中通入含有NO2气体的浸出剂进行浸出反应；(3)浸出反应完成后进行固液分离，得到含钒的浸出液。本发明专利技术提供的石煤钒矿高效提钒工艺不用焙烧，直接采用低酸浸取，并以NO2作为浸出剂，浸出率高，酸耗低，并且工艺简单、成本低廉，适于大规模工业化推广。

A High Efficiency Vanadium Extraction Process for Stone Coal Vanadium Mine

The invention discloses an efficient vanadium extraction process for stone coal vanadium ore, which comprises the following steps: (1) putting stone coal vanadium ore into the leaching tank, then adding dilute sulfuric acid to the leaching tank, opening stirring; (2) introducing leaching agent containing NO2 gas into the leaching tank for leaching reaction; (3) solid-liquid separation after the leaching reaction is completed to obtain leaching solution containing vanadium. The high-efficiency vanadium extraction process of stone coal vanadium ore provided by the invention does not need roasting, but directly adopts low acid leaching, and uses NO2 as leaching agent, with high leaching rate, low acid consumption, simple process and low cost, and is suitable for large-scale industrialization and popularization.

【技术实现步骤摘要】
一种石煤钒矿高效提钒工艺
本专利技术涉及稀有金属提取
，更具体的说是涉及一种石煤钒矿高效提钒工艺。
技术介绍
在我国的钒矿资源中，石煤钒矿是非常重要的一部分。石煤钒矿的总储量为钒钛磁铁矿中钒总储量的7倍，超过世界其他各国五氧化二钒储量的总和。我国从20世纪60年代开始对石煤钒矿提钒进行研究，70年代开始工业生产，石煤钒矿提钒技术可简单概述为：首先在高温有氧条件下焙烧，使钒硅酸盐矿物结构被破坏，石煤钒矿中的三价钒被氧化并生成易溶于水、酸或碱的偏钒酸盐，然后通过浸出使钒由固相进入到液相中，然后采用离子交换或萃取等手段使钒在溶液中富集，利用沉淀和结晶技术沉钒，使钒由液相转化为固相，煅烧后得到五氧化二钒产品。从工艺流程来看，石煤提钒涉及到焙烧氧化、浸出、分离富集、沉钒和煅烧五个工艺步骤，这五个步骤的效率决定了钒总回收率的高低。分离富集、沉钒和煅烧三个工艺步骤在技术上相对较为成熟，钒损失不大，因此，钒浸出率的高低就成为石煤提钒工艺中钒总回收率高低的关键决定因素，石煤提钒技术的关键就是石煤钒矿的浸出技术。传统的浸出工艺均为钠化焙烧(NaCl)-水浸或酸浸工艺。这种工艺存在两个严重缺陷，一是因为焙烧过程生成难以净化处理的Cl2、HCl、SO2混合气体而造成环境污染，二是钒回收率普遍为45-55％，使50％左右的钒矿资源得不到有效利用而浪费。为改变和取代钠化焙烧工艺，科技工作者进行了钙法焙烧、空白焙烧、湿法酸浸等新工艺的研究。钙法焙烧虽然解决了大气污染问题，但焙烧过程受矿石种类和性质影响较大，焙烧气氛、时间、温度和钙盐用量等的影响也非常敏感，控制不当，容易形成难溶的硅酸盐，使得部分钒被"硅氧"裹络,或者矿样中的部分钒与铁、钙等元素生成钒酸铁、钒酸钙等难溶性化合物。空白焙烧主要是想解决石煤脱碳和低价钒的氧化问题，但焙烧设备还是传统的立窑、平窑和沸腾炉，不仅生产规模有限，而且焙烧过程并没有改变含钒矿物的晶体结构，不能有效提高钒的回收率。湿法酸浸工艺虽然不需焙烧，但为了得到较高V2O5浸出率，不得不消耗大量H2SO4，而V2O5的浸出率一般在65％～75％左右，并且酸性浸出液的净化除杂、Fe(III)还原和pH值调整等工序需要消耗大量药剂，导致生产成本增加。因此，如何提供一种浸出率高、消耗低并且减少环境污染的石煤钒矿提钒工艺是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种石煤钒矿高效提钒工艺，本专利技术通过选择合适的浸出剂显著的提高了石煤钒矿中钒的浸出率，并且工艺简单、成本低廉、节能环保，具有良好的工业应用前景。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种石煤钒矿高效提钒工艺，包括以下步骤：(1)将石煤钒矿放入浸出槽内，然后向浸出槽内加入稀硫酸，开启搅拌；(2)向浸出槽中通入含有NO2气体的浸出剂进行浸出反应；(3)浸出反应完成后进行固液分离，得到含钒的浸出液。采用上述技术方案的有益效果：本专利技术石煤钒矿不经过焙烧直接酸浸，消除了钠化焙烧产生的Cl2、HCl、SO2对环境的污染和设备的腐蚀；传统石煤钒矿湿法提钒工艺一般采用强酸加温搅拌浸出，酸耗高，对设备耐腐蚀性要求高，后续环保处理量大，环保成本投入大，而本专利技术采用低酸搅拌浸出，转浸率有效提高，是一种优异的浸出办法，解决了传统石煤提钒工艺能耗高、设备耐腐要求高、生产成本高的问题；并且本专利技术首次采用NO2作为浸出剂，大大提高了钒浸出率。石煤钒矿是一种还原性矿，钒主要是以低价态存在，而NO2在酸性条件下具有强的氧化性，能够把石煤中地氧化态的钒氧化为高氧化态的钒，高氧化态的钒能够溶于硫酸而被浸出。硫酸主要是作为一种反应介质。反应方程式：(V2O3)·X+2H2SO4+NO2→V2O2(SO4)2+NO+2H2O+X优选的，所述步骤(1)具体包括：首先将石煤钒矿破碎至粒径<1cm，再球磨至粒径<0.15mm，然后放入浸出槽内，并加入质量浓度为5-10％的稀硫酸，其中，所述石煤钒矿与所述稀硫酸溶液的质量体积之比为1kg:1-1.5L。采用上述技术方案的有益效果：随着硫酸浓度的增加，有利于破坏石煤钒矿石的内部结构，从而显著的提高了钒的酸浸浸出率，但当硫酸浓度达到一定值时，钒浸出率趋于稳定，不再明显提高。钒的浸出率随固液比的增加而增加，但是增加幅度比较小，当固液比超过一定值时，钒的浸出率反而会降低。适当提高浸出时固液比，可降低矿浆的粘度，有利于矿浆混匀、固液分离，但会增加硫酸的耗量，且后续作业处理量较大，而液固比太小溶液量太少，难以润湿矿样，搅拌困难。从成本和经济效益方面综合考虑，固液比越小，酸的用量就越小，成本越低。因此，选择合适的硫酸浓度和固液比是至关重要的。优选的，所述含有NO2气体的浸出剂为钢瓶NO2气体或化工生产过程中所产生的NO2尾气，NO2气流量为0.01-0.2m3/min。采用上述技术方案的有益效果：随着NO2气流量的增加，有利于石煤钒矿石中低价钒氧化，从而显著的提高了钒的浸出率，但当NO2气流量达到一定值时，钒浸出率趋于稳定，不再明显提高。优选的，所述步骤(2)中的浸出反应温度控制在60-120℃，浸出反应时间控制在3-8h。采用上述技术方案的有益效果：随着浸出温度的提高，浸出率也有所提高，但达到一定温度后，浸出率的增长明显减缓，并且温度越高能耗越高；同时浸出反应时间越长，浸出率越高，相应的能量消耗也越大。因此，在保证高浸出率的前提下，尽可能的降低能耗，需要选择合适的反应温度和反应时间。优选的，所述步骤(2)在浸出反应过程中产生NO气体，NO气体经收集后通入空气进行氧化生成NO2气体，生成的NO2气体作为浸出剂使用。采用上述技术方案的有益效果：本专利技术采用的浸出剂NO2在反应过程中生成NO，NO经空气氧化后又生成NO2，不会产生废水废气破坏环境，并且可以循环使用，降低成本。本专利技术提供了一种石煤钒矿高效提钒工艺，该工艺不用焙烧，直接采用低酸浸取，并以NO2作为浸出剂，浸出率高，酸耗低，并且工艺简单、成本低廉，适于大规模工业化推广。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1一种高效浸出石煤钒矿中钒的方法，具体包括以下步骤：(1)将石煤钒矿破碎至粒径小于1cm，球磨至粒径小于0.15mm，加入浸出槽内，然后向浸出槽内加入质量百分比浓度为5％的稀硫酸，其中，石煤钒矿的质量与所述稀硫酸溶液的体积之比为1kg:1-1.2L，开启搅拌。(2)向浸出槽中通入钢瓶NO2气体浸出剂进行浸出反应，控制NO2气流量为0.05m3/min，控制浸出反应的温度为80℃，浸出反应时间为5h。(3)浸出反应完成后，经过滤分离制备得到含钒浸出液，钒的浸出率为90.2％。实施例2一种高效浸出石煤钒矿中钒的方法，具体包括以下步骤：(1)将石煤钒矿破碎至粒径小于1cm，球磨至粒径小于0.15mm，加入浸出槽内，然后向浸出槽内加入质量百分比浓度为10％的稀硫酸，其中，石煤钒矿的质量与所述稀硫酸溶液的体积之比为1kg:1.4-1.5L，开启搅拌。(2)向浸出槽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石煤钒矿高效提钒工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)将石煤钒矿放入浸出槽内，然后向浸出槽内加入稀硫酸，开启搅拌；(2)向浸出槽中通入含有NO2气体的浸出剂进行浸出反应；(3)浸出反应完成后进行固液分离，得到含钒的浸出液。

【技术特征摘要】
1.一种石煤钒矿高效提钒工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)将石煤钒矿放入浸出槽内，然后向浸出槽内加入稀硫酸，开启搅拌；(2)向浸出槽中通入含有NO2气体的浸出剂进行浸出反应；(3)浸出反应完成后进行固液分离，得到含钒的浸出液。2.根据权利要求1所述的一种石煤钒矿高效提钒工艺，其特征在于，所述步骤(1)具体包括：首先将石煤钒矿破碎至粒径<1cm，再球磨至粒径<0.15mm，然后放入浸出槽内，并加入质量浓度为5-10％的稀硫酸，其中，所述石煤钒矿与所述稀硫酸溶液的质量体积比为1kg:1-1.5L。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜文斌，华骏，朱长菊，高峰，
申请(专利权)人：吉首大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43