含钒石煤矿和萤石联合制取五氧化二钒的方法技术

含钒石煤矿和萤石联合制取五氧化二钒的方法。本发明专利技术属于钒的湿法冶金技术，特别是对含钒石煤矿直接浸出分离钒的冶炼技术。本方法是将含钒石煤矿、萤石矿和硫酸调浆后，泵入反应槽中，进行化合和溶解，生成硫酸酰钒而进入溶液，经液固分离后得到含钒浸出液，浸出液经采用铁屑还原、氨水中和、萃取、反萃、氨水沉钒、煅烧等成熟工艺处理后，便产出合格五氧化二钒。本发明专利技术是采用全湿法处理含钒石煤矿，对钒进行回收和利用，可使冶炼工艺简化、过程强化，具有金属回收率高、目标金属易分离、试剂消耗量小、有价金属集中、污染低的技术特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钒的湿法冶金技术，特别是对含钒石煤矿直接湿法浸出分离钒的冶炼技术。
技术介绍
石煤是由菌藻类低等生物在浅海还原环境下形成高度质的可燃矿产，其特点是高灰份，低热值、外观如黑石，故又称黑色页岩。石煤中含有钒、磷、铜、铀等有价金属，其中含钒的石煤是唯一的钒单一矿物资源，因而，也就成为重要的钒资源。含钒石煤的矿物组成复杂，钒的赋存状态通常认为有三种形式：(1)V(III)呈类质同象形式存在于粘土矿物二八面体夹心层中，部分取代Al(III)，这种硅铝酸盐结构较为稳定。通常石煤中V(III)难以被水、酸或碱溶解，除非破坏粘土矿物晶体结构；(2)以单矿物形式存在，如钒钛矿、钒铁矿、钛钒石榴石、钒云母等。(3)呈金属有机络合物，石煤中有少部分钒呈钒卟啉形式存在，该有机化合物十分稳定。为了使钒从不同组成的矿物中释放出来就必须破坏其结构，并使不溶于酸的三价钒氧化成可溶于酸的四价或五价钒。目前，在现有技术中，为了使石煤中的低价钒转变为可溶的高价钒，采用焙烧的方法，因而石煤焙烧的目的是使石煤中的低价不溶性钒尽可能多的转化为五价钒，并与钠盐结合生成水溶性钒酸盐，或者与钙盐结合生成可溶于硫酸溶液或碳酸盐溶液的钒酸钙。石煤提钒使用的添加剂主要有钠盐(以NaCl为主，极少使用Na2CO3和Na2SO4)、钙盐(如CaO、CaCO3等)、钙盐+食盐的混合添加剂和不加任何添加剂焙烧四种。由于石煤原料的成分和物相复杂多变，需要根据具体的原料经过试验选择焙烧添加剂的种类、浸出方法和技术参数。因此，不同的原料往往需要采用不同的工艺。相对而言，以NaCl为添加剂进行氧化钠化焙烧再经水浸或酸浸提钒的工艺对石煤原料的适应性较强，其缺点是焙烧烟气含有Cl2、HCl等有害气体，污染治理相对困难，严重污染大气环境。目前石煤提钒厂的焙烧设备基本上都是平窑、回转窑和沸腾炉。典型的石煤提钒工艺流程有如下几种：(1)钠盐氧化焙烧—水浸—酸沉粗钒—碱溶铵盐沉钒，(2)钠化焙烧—水浸—渣酸浸—离子交换，(3)无盐焙烧—酸浸—溶剂萃取法，(4)酸浸—中间盐法，(5)钙化焙烧—硫酸浸出—溶剂萃取，(6)钙化焙烧—碳铵浸取—离子交换，(7)分段溶解法—氧化—离子交换，(8)酸浸—萃取。各种工艺都有其优点，也存在一些固有的缺陷。从含钒石煤中提取钒的专利大约有二十余个，就方法来说，可以将其分为两类，一类是针对特定地区的石煤矿采用传统的焙烧技术进行钠化、钙化、无盐和-->复合添加剂焙烧，如：(1)申请号为90104669.8的专利“石煤灰渣硫酸拌酸加温熟化水浸提取五氧化二钒工艺流程”提供了一种石煤矿经焙烧后，采用石煤灰渣为原料，从其中提取V2O5的技术工艺。(2)申请号为90105503.4721的专利“一种从含钒石煤中提取五氧化二钒的新方法”采用的方法是：将含钒石煤在现有脱碳、破碎、球磨的工艺基础上不加盐成球，并于800～1000℃温度范围内在平窑或回转窑中焙烧。(3)申请号为92106942.1的专利“加氢氧化钙的提钒工艺”，将含钒矿石、石煤、氢氧化钙以一定的比例混合并成型为块煤状，然后在600～800℃下焙烧2～3小时。(4)申请号为92107097.7的专利“石煤综合沉钒方法”，其实质是以石煤为原料，经自然堆烧脱炭、球磨制球后进行氧化焙烧。(5)申请号为99115427.4的专利“一种从含钒矿石焙烧料中提钒的浸出方法”，其实质是石煤空白焙烧-直接浸取提钒。(6)申请号为200510031726.2的专利“从石煤钒矿中提取五氧化二钒的方法”，涉及一种石煤加钙氧化焙烧，弱碱性浸出，离子交换提取五氧化二钒工艺。(7)申请号为200510032012.3的专利“一种从钒矿石中提取五氧化二钒的方法”，石煤提钒包括钙化焙烧、稀酸浸取、钒液净化、离子交换、热解脱氨五个过程。(8)申请号为200410061233.9的专利“石煤复合钙化焙烧-低酸浸取-特种离子交换制钒方法”，其工艺流程为：粉碎制球→焙烧→酸浸→沉淀→滤清→离子交换→沉淀→脱水干燥→恒温灼烧。(9)申请号为200510031722.4的专利“一种提钒钠化焙烧复合添加剂”，其复合添加剂由氯化钠和碳酸钠按重量比1∶1～2混配而成。上述组分中还可以包含0.5～2％(重量)过渡金属盐的氧化物。当含钒石煤及其它含钒矿石进行焙烧提钒时，按照不同的含钒量及性质，复合焙烧添加剂加入量为含钒物料总重量的10～15％，于750℃～850℃下焙烧2小时，从而大大缩短焙烧时间。(10)申请号为200610031913.5的专利“一种从石煤钒矿中提取五氧化二钒的方法”，其方法是先将含钒石煤加工成原矿粉，然后加入矿石含硫量1～2倍的熟石灰固硫剂，拌匀，成球，再按7～6∶3～4的重量比配入原矿粉，并按总重量2～8％的比例加入复合钠盐进行球磨，然后用脱去氯化铵的NH3-N废水制球再进入焙烧、球浸、萃取、反萃取、纯化、沉偏钒酸钱灼烧得五氧化二钒。(11)申请号为200610136876.4的专利“用石煤矿提取五氧化二钒的方法”，公开了一种用石煤矿提取V2O5的方法，该方法包括如下步骤：原矿脱碳、加钙添加剂粉磨制球、增氧焙烧、酸浸、母液沉清、净化、萃取反萃、净化沉钒、洗脱甩干、灼烧。(12)申请号为200510032543.2的专利“含钒石煤生产五氧化二钒工艺”，提供了一种含钒石煤经过无钠空白焙烧、预氧化处理、稀硫酸直接提取成钒盐溶液、TOA有机溶剂萃取的生产五氧化二钒的新工艺。(13)申请号为200710049170.9的专利“从石煤矿中提取五氧化二钒的工艺”，该方法涉及一种从石煤矿提取五氧化二钒的方法，包括：钙化焙烧、酸浸、离子交换、沉钒、焙烧脱氨五个工序。(14)申请号为200610031881.9的专利“五氧化二钒生产-->工艺”，提供了一种含钒石煤、钒渣生产五氧化二钒，同时得到副产品的新工艺。特征是含钒石煤或钒渣经过添加M-1型添加剂的无钠焙烧，稀硫酸直接浸取提出钒盐溶液；采用N-1型钒聚集剂，从钒盐溶液中提取出钒的聚集物；再经除杂、加P-1型钒分离剂分离、沉钒、氧化过程生产出V2O5新工艺。(15)申请号为200610031639.1的专利“石煤提钒环保型工艺”，采用原料加工-空白焙烧-稀酸浸出-转型、树脂吸咐-偏钒酸铵-碱溶-热分解制取高品位五氧化二钒的的技术路线。(16)申请号为200710034400.4的专利“一种从石煤中提取五氧化二钒的方法”，该方法是将石煤原料破碎，最大粒度范围为10～25mm；筛分分级，得到大于筛子尺寸的粗粒级产品和小于筛子尺寸的细粒级产品，小于筛子尺寸的细粒级产品中加入重量比为2％至8％的粘结剂进行制粒，得到粒度范围为2mm至6mm的制粒产品，大于筛子尺寸的粗粒级产品与制粒产品混合均匀成为焙烧原料，或将粗粒级产品与制粒物料分别单独作为焙烧原料；采用沸腾炉+回转窑两段焙烧将焙烧原料进行焙烧或者直接进行回转窑一段焙烧，控制焙烧温度为850℃，焙烧过程的脱炭率达到90％，焙烧温度850℃至1050℃，焙烧时间60至90分钟。(17)申请号为200710107300.X的专利“一种从石煤钒矿中提取五氧化二钒的方法及其专用设备”，采用流化床转型酸浸萃取提钒方法。上述方法都是针对各地石煤矿的特点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含钒石煤矿和萤石联合制取五氧化二钒的方法，其特征是：（１）用硫酸溶解石煤矿中的钒化合物和萤石矿中的氟化钙，通过反应使石煤中的钒生成易溶化合物的形态－硫酸酰钒；（２）反应结束后，对浆料进行液固分离，获得浸出液；（３）对上述浸出液采用以下步骤，铁屑还原→氨水中和→萃取→反萃→氯酸钠氧化→氨水沉钒→煅烧工艺技术提取分离获得五氧化二钒。

【技术特征摘要】
1、一种含钒石煤矿和萤石联合制取五氧化二钒的方法，其特征是：(1)用硫酸溶解石煤矿中的钒化合物和萤石矿中的氟化钙，通过反应使石煤中的钒生成易溶化合物的形态—硫酸酰钒；(2)反应结束后，对浆料进行液固分离，获得浸出液；(3)对上述浸出液采用以下步骤，铁屑还原→氨水中和→萃取→反萃→氯酸钠氧化→氨水沉钒→煅烧工艺技术提取分离获得五氧化二钒。2、根据权利要求1所述的含钒石煤矿和萤石联合制取五氧化二钒的方法，其特征在是：(1)硫酸溶解混合矿物时，将钒石煤矿和萤石粉碎、磨细至60目～200目，加入到反应釜中与酸度为50g/L～200g/L的硫酸水溶液混合，并控制液固重量比为1.2～6∶1，加热并控制反应温度为40℃～100℃，反应120分钟～400分钟后进行液固分离，得到含钒浸出液和浸出渣；(2)上述浸出液用铁屑还原后，用氨水调节控制pH值在1.5～2.5。(3)采用P204为萃取剂，对上一步浸出液进行萃取，用煤油稀释P2...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏昶，吴惠玲，李存兄，樊刚，李旻廷，邓志敢，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：53[中国|云南]