一种石煤一步法制备高纯五氧化二钒的方法技术

本发明专利技术涉及一种石煤一步法制备高纯五氧化二钒的方法。其技术方案是：采用“用于石煤一步焙烧的沸腾炉”对石煤一步沸腾焙烧；焙烧料分三段浸出，终酸浸浆一级分离得终酸浸液，二级溢流返回一次调浆，三级溢流返回二次调浆；调节终酸浸液pH值，调后渣返回III段浸出；调后酸浸液结晶得钾明矾副产品，结晶后液经还原、沉淀除杂，滤渣烘干得草酸亚铁副产品；除杂后液经弱酸盐调pH值后逆流萃取，萃余液返回三次调浆，负载有机相洗涤后逆流反萃，贫有机相再生后返回萃取；富钒液氧化后加尿素搅拌，所得沉钒母液返回一次调浆，多钒酸铵煅烧制得五氧化二钒。本发明专利技术具有工艺流程短、污染小、能耗低、药剂用量少、钒回收率高和产品纯度高的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于石煤提钒
具体涉及一种石煤一步法制备高纯五氧化二钒的方法。
技术介绍
石煤是我国特有的重要含钒资源，随着数十年来科技工作者的深入研究及实践，石煤提钒已成为我国获取钒这一重要战略资源的主要途径之一。石煤提钒的流程主要有焙烧，浸出，净化富集，沉钒，煅烧制五氧化二钒。目前，较为成熟且得到实际应用的石煤提钒工艺有：（1）Yi-MinZhang等（Yi-MinZhang,Shen-XuBao,TaoLiu,Tie-JunChen,JingHuang.ThetechnologyofextractingvanadiumfromstonecoalinChina:History,currentstatusandfutureprospects[J].Hydrometallurgy,109(2011):116–124.）提出双循环石煤提钒工艺。该工艺虽能使钒的总回收率达到74%~80%，产品纯度达到99%，但该工艺需要经过两步焙烧及两次浸出工艺，流程长；焙烧环节需要添加钠盐类复合添加剂，污染严重。（2）DongshengHe等（DongshengHe,QimingFeng,GuofanZhang,LemingOu,YipingLu.Anenvironmentally-friendlytechnologyofvanadiumextractionfromstonecoal[J].MineralsEngineering,20(2007):1184–1186.）提出石煤空白焙烧-NaOH碱浸-浸出液净化-溶剂萃取-铵盐沉钒-煅烧制五氧化二钒的提钒工艺。该工艺虽能在一定程度上减小环境污染，简化提钒工艺流程，但该工艺中钒的回收率较低，仅为67.39%。（3）邴桔等（邴桔,龚胜,龚竹青.从石煤中提取五氧化二钒的工艺研究[J].稀有金属,2007,31(5):670-677）提出了氧化焙烧-酸浸-萃取-氨水沉钒-煅烧的提钒工艺。该工艺虽能提高钒的回收率，达到80%以上，但产品纯度只能达到98%，且氧化焙烧过程中物料在较低温度850℃下便容易发生烧结，同时也存在药剂用量大，废水量大，等问题。（4）MintingLi等（MintingLi,ChangWei,GangFan,CunxiongLi,ZhiganDeng,XingbinLi.Extractionofvanadiumfromblackshaleusingpressureacidleaching[J].Hydrometallurgy,98(2009):308–313.）提出了石煤直接氧压酸浸-溶剂萃取提钒工艺。该工艺虽能在较短的时间内获得85%的钒回收率，但该工艺能耗高，设备要求高，且按该工艺得出的产品纯度不高。综上所述，现有的石煤提钒工艺依然存在流程长、污染严重、能耗高、药剂用量大、生产效率低、钒回收率低和产品纯度不高等问题。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺流程短、污染小、能耗低、药剂用量少、生产效率高、钒回收率高和产品纯度高的石煤一步法制备高纯五氧化二钒的方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案的具体步骤如下：步骤1、石煤的一步沸腾焙烧步骤1.1、石煤的一步沸腾焙烧所采用的设备为“用于石煤一步焙烧的沸腾炉”，具体结构是：靠近炉体的底部从左向右依次设置有第一流化床、第二流化床和第三流化床，第一流化床和第二流化床由第一挡火墙隔开，第二流化床和第三流化床由第二挡火墙隔开，第一风室和第二风室由第一挡火墙隔开，第二风室和第三风室由第二挡火墙隔开，第一挡火墙与第二挡火墙将炉体左右两侧墙体内壁间的距离等分为三份。第一风室、第二风室和第三风室通过管道依次与第一风机、第二风机和第三风机连通，第一流化床、第二流化床和第三流化床均匀地布有风帽。在炉体的后侧墙体从左向右依次均匀地设有第一煤气烧嘴、第二煤气烧嘴和第三煤气烧嘴，第一煤气烧嘴、第二煤气烧嘴和第三煤气烧嘴依次位于第一流化床、第二流化床和第三流化床的上方中间位置处，第一煤气烧嘴、第二煤气烧嘴和第三煤气烧嘴通过煤气管道外接煤气源。在第一流化床、第二流化床和第三流化床的前侧依次设有第一溢流板、第二溢流板和第三溢流板，第一溢流板、第二溢流板和第三溢流板靠近炉体的前侧墙体。炉体的底部从左向右依次设有第一出料口、第二出料口和第三出料口，第一出料口、第二出料口和第三出料口依次位于第一溢流板、第二溢流板和第三溢流板与炉体的前侧墙体间。炉体右侧墙的上部中间位置处设置有烟道；炉体左侧墙的上部设有风口，风口靠近炉体的后侧墙，风口通过风管与第四风机相通；靠近后侧墙的炉体顶部设有入料口，入料口位于第一流化床的正上方；入料口的中心延长线与风口的中心延长线相交。所述第一挡火墙与第二挡火墙长度和高度相同，高度为炉体高度的4/8~5/8，长度为前侧墙和后侧墙内壁间的距离。所述第一流化床长度为炉体的内壁长度8/10~9/10，宽度为炉体的内壁宽度8/30~9/30。第二流化床和第三流化床与第一流化床相同。所述第一溢流板的高度为挡火墙高度的4/6~5/6，宽度与第一流化床的宽度相同；第二溢流板和第三溢流板与第一溢流板相同。步骤1.2、石煤的一步沸腾焙烧方法将石煤破碎至粒径小于等于15mm，即得石煤破碎料。打开第四风机，调节风口的风速为9~15m/s，同时将石煤破碎料由入料口给入炉体内，给入量为60~150kg/h。粒级为大于8mm且小于等于15mm占90%以上的石煤破碎料落入第一流化床，粒级为大于3mm且小于等于8mm占90%以上的石煤破碎料落入第二流化床，粒级为小于等于3mm占90%以上的石煤破碎料落入第三流化床。所述石煤中钒含量为0.5~1.3wt%，碳含量为8~15wt%。给料结束后，关闭第四风机。打开第一风机、第二风机和第三风机，调节第一风机、第二风机和第三风机的鼓风量至第一流化床、第二流化床和第三流化床内的石煤破碎料在沸腾状态下的料层厚度均为第一挡火墙高度的1/3~2/3。分别调节第一煤气烧嘴、第二煤气烧嘴和第三煤气烧嘴的煤气量，使第一流化床以9~10℃/s的升温速率、第二流化床以8~9℃/s的升温速率和第三流化床以7~8℃/s的升温速率同时升温至各自的预定焙烧温度，保温时间均为40~60秒；第一流化床、第二流化床和第三流化床的预定焙烧温度依次为950~1050℃，850~950℃和800~850℃。焙烧结束后同时关闭第一煤气烧嘴、第二煤气烧嘴和第三煤气烧嘴。再调节第一风机的鼓风量、第二风机的鼓风量和第三风机的鼓风量至第一流化床内的焙烧料、第二流化床内的焙烧料和第三流化床内的焙烧料依次从第一出料口、第二出料口和第三出料口排出，将第一出料口、第二出料口和第三出料口排出的焙烧料合并，得到石煤焙烧料。步骤2、石煤焙烧料的酸浸出步骤2.1、将所述石煤焙烧料细磨至粒径小于74μm占75~90wt%，即得石煤焙烧粉料。按液固比为800~1200L/t将所述石煤焙烧粉料与水进行一次调浆，制得混合矿浆。将所述混合矿浆给入浸出槽，再按每吨所述石煤焙烧粉料中浓硫酸的加入量为225~450L，向所述浸出槽加入所述浓硫酸，在通入150~300℃水蒸气和转速为250~400r/min的条件下搅拌1~2h，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石煤一步法制备高纯五氧化二钒的方法，其特征在于所述方法的步骤是：步骤1、石煤的一步沸腾焙烧步骤1.1、石煤的一步沸腾焙烧所采用的设备为“用于石煤一步焙烧的沸腾炉”，具体结构是：靠近炉体(10)的底部从左向右依次设置有第一流化床(1)、第二流化床(2)和第三流化床(14)，第一流化床(1)和第二流化床(2)由第一挡火墙(11)隔开，第二流化床(2)和第三流化床(14)由第二挡火墙(12)隔开，第一风室(17)和第二风室(16)由第一挡火墙(11)隔开，第二风室(16)和第三风室(15)由第二挡火墙(12)隔开，第一挡火墙(11)与第二挡火墙(12)将炉体(10)左右两侧墙体内壁间的距离等分为三份；第一风室(17)、第二风室(16)和第三风室(15)通过管道依次与第一风机(22)、第二风机(23)和第三风机(24)连通，第一流化床(1)、第二流化床(2)和第三流化床(14)均匀地布有风帽(3)；在炉体(10)的后侧墙体从左向右依次均匀地设有第一煤气烧嘴(4)、第二煤气烧嘴(5)和第三煤气烧嘴(13)，第一煤气烧嘴(4)、第二煤气烧嘴(5)和第三煤气烧嘴(13)依次位于第一流化床(1)、第二流化床(2)和第三流化床(14)的上方中间位置处，第一煤气烧嘴(4)、第二煤气烧嘴(5)和第三煤气烧嘴(13)通过煤气管道外接煤气源；在第一流化床(1)、第二流化床(2)和第三流化床(14)的前侧依次设有第一溢流板(18)、第二溢流板(21)和第三溢流板(25)，第一溢流板(18)、第二溢流板(21)和第三溢流板(25)靠近炉体(10)的前侧墙体；炉体(10)的底部从左向右依次设有第一出料口(19)、第二出料口(20)和第三出料口(26)，第一出料口(19)、第二出料口(20)和第三出料口(26)依次位于第一溢流板(18)、第二溢流板(21)和第三溢流板(25)与炉体(10)的前侧墙体间；炉体(10)右侧墙的上部中间位置处设置有烟道(9)；炉体(10)左侧墙的上部设有风口(7)，风口(7)靠近炉体(10)的后侧墙，风口(7)通过风管与第四风机(6)相通；靠近后侧墙的炉体(10)顶部设有入料口(8)，入料口(8)位于第一流化床(1)的正上方；入料口(8)的中心延长线与风口(7)的中心延长线相交；所述第一挡火墙(11)与第二挡火墙(12)长度和高度相同，高度为炉体(10)高度的4/8~5/8，长度为前侧墙和后侧墙内壁间的距离；所述第一流化床(1)长度为炉体(10)的内壁长度8/10~9/10，宽度为炉体(10)的内壁宽度8/30~9/30；第二流化床(2)和第三流化床(14)与第一流化床(1)相同；所述第一溢流板(18)的高度为挡火墙高度的4/6~5/6，宽度与第一流化床(1)的宽度相同；第二溢流板(21)和第三溢流板(25)与第一溢流板(18)相同；步骤1.2、石煤的一步沸腾焙烧方法将石煤破碎至粒径小于等于15mm，即得石煤破碎料；打开第四风机(6)，调节风口(7)的风速为9~15m/s，同时将石煤破碎料由入料口(8)给入炉体(10)内，给入量为60~150kg/h；粒级为大于8mm且小于等于15mm占90%以上的石煤破碎料落入第一流化床(1)，粒级为大于3mm且小于等于8mm占90%以上的石煤破碎料落入第二流化床(2)，粒级为小于等于3mm占90%以上的石煤破碎料落入第三流化床(14)；所述石煤中钒含量为0.5~1.3wt%，碳含量为8~15wt%；给料结束后，关闭第四风机(6)；打开第一风机(22)、第二风机(23)和第三风机(24)，调节第一风机(22)、第二风机(23)和第三风机(24)的鼓风量至第一流化床(1)、第二流化床(2)和第三流化床(14)内的石煤破碎料在沸腾状态下的料层厚度均为第一挡火墙(11)高度的1/3~2/3；分别调节第一煤气烧嘴(4)、第二煤气烧嘴(5)和第三煤气烧嘴(13)的煤气量，使第一流化床(1)以9~10℃/s的升温速率、第二流化床(2)以8~9℃/s的升温速率和第三流化床(14)以7~8℃/s的升温速率同时升温至各自的预定焙烧温度，保温时间均为40~60秒；第一流化床(1)、第二流化床(2)和第三流化床(14)的预定焙烧温度依次为950~1050℃，850~950℃和800~850℃；焙烧结束后同时关闭第一煤气烧嘴(4)、第二煤气烧嘴(5)和第三煤气烧嘴(13)；再调节第一风机(22)的鼓风量、第二风机(23)的鼓风量和第三风机(24)的鼓风量至第一流化床(1)内的焙烧料、第二流化床(2)内的焙烧料和第三流化床(14)内的焙烧料依次从第一出料口(19)、第二出料口(20)和第三出料口(26)排出，将第一出料口(19)、第二出料口(20)和第三出料口(26)排出的焙烧料合并，得到石煤焙烧料；步骤2、石煤焙烧料...

【技术特征摘要】
1.一种石煤一步法制备高纯五氧化二钒的方法，其特征在于所述方法的步骤是：步骤1、石煤的一步沸腾焙烧步骤1.1、石煤的一步沸腾焙烧所采用的设备为“用于石煤一步焙烧的沸腾炉”，具体结构是：靠近炉体(10)的底部从左向右依次设置有第一流化床(1)、第二流化床(2)和第三流化床(14)，第一流化床(1)和第二流化床(2)由第一挡火墙(11)隔开，第二流化床(2)和第三流化床(14)由第二挡火墙(12)隔开，第一风室(17)和第二风室(16)由第一挡火墙(11)隔开，第二风室(16)和第三风室(15)由第二挡火墙(12)隔开，第一挡火墙(11)与第二挡火墙(12)将炉体(10)左右两侧墙体内壁间的距离等分为三份；第一风室(17)、第二风室(16)和第三风室(15)通过管道依次与第一风机(22)、第二风机(23)和第三风机(24)连通，第一流化床(1)、第二流化床(2)和第三流化床(14)均匀地布有风帽(3)；在炉体(10)的后侧墙体从左向右依次均匀地设有第一煤气烧嘴(4)、第二煤气烧嘴(5)和第三煤气烧嘴(13)，第一煤气烧嘴(4)、第二煤气烧嘴(5)和第三煤气烧嘴(13)依次位于第一流化床(1)、第二流化床(2)和第三流化床(14)的上方中间位置处，第一煤气烧嘴(4)、第二煤气烧嘴(5)和第三煤气烧嘴(13)通过煤气管道外接煤气源；在第一流化床(1)、第二流化床(2)和第三流化床(14)的前侧依次设有第一溢流板(18)、第二溢流板(21)和第三溢流板(25)，第一溢流板(18)、第二溢流板(21)和第三溢流板(25)靠近炉体(10)的前侧墙体；炉体(10)的底部从左向右依次设有第一出料口(19)、第二出料口(20)和第三出料口(26)，第一出料口(19)、第二出料口(20)和第三出料口(26)依次位于第一溢流板(18)、第二溢流板(21)和第三溢流板(25)与炉体(10)的前侧墙体间；炉体(10)右侧墙的上部中间位置处设置有烟道(9)；炉体(10)左侧墙的上部设有风口(7)，风口(7)靠近炉体(10)的后侧墙，风口(7)通过风管与第四风机(6)相通；靠近后侧墙的炉体(10)顶部设有入料口(8)，入料口(8)位于第一流化床(1)的正上方；入料口(8)的中心延长线与风口(7)的中心延长线相交；所述第一挡火墙(11)与第二挡火墙(12)长度和高度相同，高度为炉体(10)高度的4/8~5/8，长度为前侧墙和后侧墙内壁间的距离；所述第一流化床(1)长度为炉体(10)的内壁长度8/10~9/10，宽度为炉体(10)的内壁宽度8/30~9/30；第二流化床(2)和第三流化床(14)与第一流化床(1)相同；所述第一溢流板(18)的高度为挡火墙高度的4/6~5/6，宽度与第一流化床(1)的宽度相同；第二溢流板(21)和第三溢流板(25)与第一溢流板(18)相同；步骤1.2、石煤的一步沸腾焙烧方法将石煤破碎至粒径小于等于15mm，即得石煤破碎料；打开第四风机(6)，调节风口(7)的风速为9~15m/s，同时将石煤破碎料由入料口(8)给入炉体(10)内，给入量为60~150kg/h；粒级为大于8mm且小于等于15mm占90%以上的石煤破碎料落入第一流化床(1)，粒级为大于3mm且小于等于8mm占90%以上的石煤破碎料落入第二流化床(2)，粒级为小于等于3mm占90%以上的石煤破碎料落入第三流化床(14)；所述石煤中钒含量为0.5~1.3wt%，碳含量为8~15wt%；给料结束后，关闭第四风机(6)；打开第一风机(22)、第二风机(23)和第三风机(24)，调节第一风机(22)、第二风机(23)和第三风机(24)的鼓风量至第一流化床(1)、第二流化床(2)和第三流化床(14)内的石煤破碎料在沸腾状态下的料层厚度均为第一挡火墙(11)高度的1/3~2/3；分别调节第一煤气烧嘴(4)、第二煤气烧嘴(5)和第三煤气烧嘴(13)的煤气量，使第一流化床(1)以9~10℃/s的升温速率、第二流化床(2)以8~9℃/s的升温速率和第三流化床(14)以7~8℃/s的升温速率同时升温至各自的预定焙烧温度，保温时间均为40~60秒；第一流化床(1)、第二流化床(2)和第三流化床(14)的预定焙烧温度依次为950~1050℃，850~950℃和800~850℃；焙烧结束后同时关闭第一煤气烧嘴(4)、第二煤气烧嘴(5)和第三煤气烧嘴(13)；再调节第一风机(22)的鼓风量、第二风机(23)的鼓风量和第三风机(24)的鼓风量至第一流化床(1)内的焙烧料、第二流化床(2)内的焙烧料和第三流化床(14)内的焙烧料依次从第一出料口(19)、第二出料口(20)和第三出料口(26)排出，将第一出料口(19)、第二出料口(20)和第三出料口(26)排出的焙烧料合并，得到石煤焙烧料；步骤2、石煤焙烧料的酸浸出步骤2.1、将所述石煤焙烧料细磨至粒径小于74μm占75~90wt%，即得石煤焙烧粉料；按液固比为800~1200L/t将所述石煤焙烧粉料与水进行一次调浆，制得混合矿浆；将所述混合矿浆给入浸出槽，再按每吨所述石煤焙烧粉料中浓硫酸的加入量为225~450L，向所述浸出槽加入所述浓硫酸，在通入150~300℃水蒸气和转速为250~400r/min的条件下搅拌1~2h，得到酸浸浆；步骤2.2、按照酸浸浆流经浸出装置的先后顺序，对所述酸浸浆依次进行Ⅰ段浸出、Ⅱ段浸出和Ⅲ段浸出：Ⅰ段浸出：所述酸浸浆流入Ⅰ段浸出装置，在90~100℃和250~400r/min的条件下，按每吨所述石煤焙烧粉料的氟化钙加入量为50~70kg，向所述Ⅰ段浸出装置的第一个单级搅拌浸出槽中加入氟化钙，浸出1~3h；Ⅱ段浸出：将Ⅰ段浸出的酸浸浆...

【专利技术属性】
技术研发人员：张一敏，袁益忠，刘涛，黄晶，包申旭，陈铁军，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42