一种从高碳石煤中提取钒的方法技术

本发明专利技术公开一种从高碳石煤中提取钒的方法，包括以下步骤：将原矿在球磨机内进行湿法磨矿，把得到的矿浆输送到密闭池中，与浓硫酸进行混合，在140～180℃对稀泥状的混合物进行熟化处理；熟化完后直接向密闭池中加水浸取钒，经固液分离后得到蓝色的浸钒溶液，用于制备V2O5产品。本发明专利技术无须对原矿进行干燥，直接进行湿法磨矿；熟化后的混合物为稀泥状，容易加水浸取钒；熟化工序采用保温隔热的密闭池设施，有效地提高了钒的浸取率；本发明专利技术与淋洗塔配合能完全吸收熟化过程中产生的废气，防止了环境的污染。本发明专利技术以稀泥状的混合物进行熟化反应，克服了现有浓硫酸熟化提钒技术中存在的工艺繁琐、成本高、环境污染的问题。

A Method of Extracting Vanadium from High Carbon Stone Coal

The invention discloses a method for extracting vanadium from high-carbon stone coal, which comprises the following steps: wet grinding of raw ore in a ball mill, conveying the obtained slurry to a closed tank, mixing with concentrated sulfuric acid, and curing the slurry-like mixture at 140-180 degrees C; adding water to the closed tank to extract vanadium directly after maturation, and obtaining blue leaching vanadium solution after solid-liquid separation. Liquid, used to prepare V2O5 products. The invention does not need to dry the raw ore and directly grinds the ore by wet method; the mixture after maturation is slurry-like and easy to leach vanadium with water; the maturation process adopts the closed pool facility of heat preservation and insulation, which effectively improves the leaching rate of vanadium; the combination of the invention and the leaching tower can absorb the exhaust gas generated in the maturation process completely and prevent environmental pollution. The present invention uses slurry mixture to carry out ripening reaction, and overcomes the problems of cumbersome process, high cost and environmental pollution existing in the existing technology of vanadium extraction by concentrated sulfuric acid ripening.

【技术实现步骤摘要】
一种从高碳石煤中提取钒的方法
本专利技术属于湿法提钒
，更具体地，涉及一种从高碳石煤中提取钒的方法。
技术介绍
石煤是一种独特的钒矿资源，由于其成矿条件的不同，矿物中夹杂有硫铁矿、白云岩、有机生物体等物质成分，而具有高灰、高硫和低热的特点。在四川某地有一种含钒碳质石煤，以炭质为主，次为石英、硅铝酸盐相、黄铁矿等，其炭质含量比较高，一般在10～25％，高的可达40％。这种碳质石煤通常用作燃烧发电，所产生的灰渣含有钒，可通过各种方法将钒浸取出来。但高碳石煤燃烧后的灰渣浸取钒的效率并不高，一般只有50～60％。有文献资料报道过常压酸浸和加压酸浸提取高碳石煤中的钒，其钒的浸取率为70.52～72.86％。浓硫酸熟化提钒技术是一种比较环境友好型的方法，已经公开了许多这个方面的专利技术专利。但现有的浓硫酸熟化法存在着许多不足：如干法粉碎过程中存在着磨矿产量低、噪音大、粉尘飞扬的问题；粉料与浓硫酸混合搅拌时会损坏电机，用皮带传输混合料时浓硫酸易损坏皮带；矿粉与浓硫酸的混合物如果采取露天或敞开堆放时，浓硫酸与矿物反应时生成的SO2、CO2、HCl等废气向外释放存在着对环境污染的隐患；矿粉熟化后所得的熟化渣易结块变得坚硬，用水浸取钒之前需要增加一道粉碎打散工序，这样比较繁琐、耗时。因此，需要对现有的浓硫酸熟化法进行改进。
技术实现思路
本专利技术针对现有的硫酸熟化法的不足，提供了一种新的熟化工艺从高碳石煤中提取钒的方法，旨在解决现有从碳质石煤中进行熟化提钒技术中存在的磨矿时需要烘矿、磨矿产量低、工序繁琐耗时、搅拌机易损坏、废气污染环境等的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供一种从高碳石煤中提取钒的方法，该方法采用如下所述的系统，该系统包括：密闭池、硫酸罐、球磨机；所述密闭池分别与所述硫酸罐及所述球磨机连接；该方法包括：步骤S1：将高碳石煤与水输入到球磨机中进行湿法磨矿，得到流动性的矿浆；步骤S2：将流动性的矿浆输入到密闭池中，同时通过硫酸罐将浓硫酸输入到密闭池中，对高碳石煤进行自热熟化，得到稀泥状的熟化料；步骤S3：向密闭池中加水，并鼓气搅拌，以进行钒的浸取，得到固液混合物；步骤S4：将密闭池中的固液混合物抽出，进行固液分离，得到浸钒溶液。作为本专利技术优选的实施方式，在实施步骤S1之前，先将高碳石煤块矿用振动筛筛选小于10cm的部分输入到球磨机中。作为本专利技术优选的实施方式，所述系统还包括淋洗塔和碱液池，所述密闭池顶部设置有排气孔，所述淋洗塔与所述排气孔通过排气管连接；所述碱液池通过高压泵与所述淋洗塔中的喷雾管连接，所述喷雾管用于喷淋NaOH/H2O2混合碱水溶液；所述方法还包括将步骤S2中自热熟化过程中产生的废气输送到淋洗塔中进行吸收处理。更优选的，吸收的时间为2～3h，待密闭池中废气排尽、温度降低到100℃以下，打开抽料口。作为本专利技术优选的实施方式，所述高碳石煤中的总C的含量≥15wt％。作为本专利技术优选的实施方式，所述高碳石煤中V2O5的质量分数为≥0.82％。作为本专利技术优选的实施方式，所述高碳石煤的块状粗细小于10cm，含水量为2～12wt％。作为本专利技术优选的实施方式，步骤S1中，相对于高碳石煤，水的加入量为30～36wt％。该加水量比干法熟化后的加水量大，一般干法熟化加水量为8-12％。本专利技术的水是在粉碎时加入的，这样能完成湿法磨矿，同时能形成矿浆，在混合料管道中流动，输送到密闭池中。优点之一是加入此范围的循环水后能进行湿法磨矿，无粉尘、无噪音产生，且产量大。二是有流动性，在密闭池中与浓硫酸自动混合，熟化时是稀泥状，熟化后也是稀泥状，不结块，可以向池中直接注水浸取钒。作为本专利技术优选的实施方式，步骤S2中，相对于步骤S1中的高碳石煤，浓硫酸的加入量为30～40wt％。所述浓硫酸更优选为质量浓度为96～98％的工业级浓硫酸。密闭池中的高碳石煤通过浓硫酸与水稀释产生的热、以及硫酸与金属氧化物发生化学反应产生的热进行自热熟化，整个熟化过程无需进行外加热或辅助加热，这种高碳石煤的熟化过程能节约能源。本专利技术中浓硫酸的消耗量大，但有利于浓硫酸稀释发热，该用量可保持熟化温度为140～180℃，密闭池中的高碳石煤通过硫酸稀释产生的自热进行熟化，整个熟化过程没有进行外加热，节约了能源、降低了生产成本；没有反应完的浓硫酸还能与矿石中其他有价金属元素反应生成硫酸盐溶出。如果硫酸加入量低于30％，熟化温度就低，高碳石煤熟化不完全，钒浸取率就低。如硫酸加入量超过40％，就高了造成浪费，下一步调节pH值时加入的氢氧化钠需要的就多，增加了生产成本。所以浓硫酸的加入量在上述范围最为恰当。作为本专利技术优选的实施方式，步骤S3中，相对于1kg步骤S1中的高碳石煤，水的加入量为2～3L。作为本专利技术优选的实施方式，步骤S1中，湿法磨矿的时间为10～20min，得到的流动性的矿浆的粒径为80～120目。上述湿法磨矿的时间保证了得到的流动性的矿浆的粒径为80～120目。其中，球磨机磨矿的产量为25吨/小时，这种湿法磨矿消除了噪音和粉尘的污染，同时增加了磨矿量。作为本专利技术优选的实施方式，步骤S2中，熟化的时间为20～36h，熟化的温度为140～180℃，熟化时的压力为0.12～0.18MPa。以上数值范围保证了高碳石煤与浓硫酸的充分反应，温度高有利于硫酸溶解金属钒的化学反应，温度低反应就慢，钒浸取率就低。温度太高，会造成密闭池压力过大，引起密闭池开裂，经专利技术人实验验证，上述压力范围为最合适的压力范围。根据本专利技术，步骤S2中，具体的，当高碳石煤达到80～100吨时，停止向密闭池中输入矿浆，将混合料管道移至第二个密闭池；同时关闭排气控制阀、进料口、抽料口，此时密闭池内产生140～180℃的高温蒸汽，插入热电偶观察温度变化，连接压力表观察密闭池内的蒸汽的压力，让高碳石煤在密闭池中进行熟化，得稀泥状熟化料，用鼓气空心钢管直接插到密闭池的底部，中间无阻力，说明熟化料无结块现象出现。作为本专利技术优选的实施方式，步骤S3中，鼓气搅拌的时间为1～2h，鼓气搅拌采用空气压缩机，压力为6～10MPa。根据本专利技术，具体的，步骤S4中，用耐酸泵将密闭池中的固液混合物抽出，输送至压滤机，进行固液分离并收集浸钒溶液，浸钒溶液为深蓝色溶液，为四价钒的溶液，此浸钒溶液通过调节pH值、加双氧水氧化、树脂吸附、强碱洗脱、氯化铵沉钒处理，能制得偏钒酸铵或五氧化二钒产品。作为本专利技术优选的实施方式，上述方法中采用的水为工业循环水，是各生产工序排放出的工业用水集中收集，先后用石灰、液碱、硫化钠溶液等沉淀、过滤处理净化后的水，循环水避免了废水向外排放，造成环境污染。作为本专利技术优选的实施方式，所述密闭池上设置有多个抽料口、多个进料口。作为本专利技术优选的实施方式，所述硫酸罐通过硫酸输出管与所述密闭池连接，所述硫酸输出管连接密闭池的一端直接伸入密闭池上的进料口中。作为本专利技术优选的实施方式，所述球磨机通过混合料输送管道与所述密闭池连接，所述混合料管道连接密闭池的一端直接伸入密闭池上的进料口中。作为本专利技术优选的实施方式，所述混合料输送管道为PVC管、PE管、钢管或铸铁管。作为本专利技术优选的实施方式，所述密闭池的底面与水平方向的夹角为8～12°，便于将固液混合物汇集在密闭池前端，便于抽出。作为本专利技术优选的实施方式，为了避免热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从高碳石煤中提取钒的方法，其特征在于，该方法采用如下所述的系统，该系统包括：密闭池(1)、硫酸罐(13)、球磨机(17)；所述密闭池(1)分别与所述硫酸罐(13)及所述球磨机(17)连接；该方法包括：步骤S1：将高碳石煤与水输入到球磨机(17)中进行湿法磨矿，得到流动性的矿浆；步骤S2：将流动性的矿浆输入到密闭池(1)中，同时通过硫酸罐(13)将浓硫酸输入到密闭池(1)中，对高碳石煤进行自热熟化，得到稀泥状的熟化料；步骤S3：向密闭池(1)中加水，并鼓气搅拌，以进行钒的浸取，得到固液混合物；步骤S4：将密闭池(1)中的固液混合物抽出，进行固液分离，得到浸钒溶液。

【技术特征摘要】
1.一种从高碳石煤中提取钒的方法，其特征在于，该方法采用如下所述的系统，该系统包括：密闭池(1)、硫酸罐(13)、球磨机(17)；所述密闭池(1)分别与所述硫酸罐(13)及所述球磨机(17)连接；该方法包括：步骤S1：将高碳石煤与水输入到球磨机(17)中进行湿法磨矿，得到流动性的矿浆；步骤S2：将流动性的矿浆输入到密闭池(1)中，同时通过硫酸罐(13)将浓硫酸输入到密闭池(1)中，对高碳石煤进行自热熟化，得到稀泥状的熟化料；步骤S3：向密闭池(1)中加水，并鼓气搅拌，以进行钒的浸取，得到固液混合物；步骤S4：将密闭池(1)中的固液混合物抽出，进行固液分离，得到浸钒溶液。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述系统还包括淋洗塔(7)和碱液池(10)，所述密闭池(1)顶部设置有排气孔(4)，所述淋洗塔(7)与所述排气孔(4)通过排气管(5)连接；所述碱液池(10)通过高压泵(9)与所述淋洗塔(7)中的喷雾管(701)连接，所述喷雾管(701)用于喷淋NaOH/H2O2混合碱水溶液；所述方法还包括将步骤S2中自热熟化过程中...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑞华，程先忠，彭新宇，周国庆，
申请(专利权)人：武汉轻工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42