專利名稱：一種從石煤釩礦中提取五氧化二釩的方法
技術領域：
本發明涉及稀有有色金屬冶金行業，具體的是涉及一種從石煤釩礦中提取五氧化二釩的 方法。
背景技術：
石煤釩礦中提取五氧化二釩的傳統工藝由于焙燒煙氣和廢水污染嚴重，且回收率低，生 產成本髙，目前已經完全淘汰，現在石煤釩礦中提取五氧化二釩的工藝主要有以下幾種方式:
(1) 原礦(即石煤釩礦)直接球磨，用15-25%的硫酸，控制溫度901C以上，采取髙酸 高溫浸取，浸取液經氨水調堿用溶劑萃取釩，稀硫酸反萃取釩，反萃液用氨水調堿PH值至2， 加溫沉釩得多釩酸銨產品，生產實例如陜西省山陽釩業公司，該工藝雖然無焙燒煙氣，浸渣 可加石灰中和處理達標堆放，但是萃取尾水不能全部回用，需排放一部分以達到水的平衡， 存在一定的環保隱患，而且該工藝流程復雜，硫酸耗量大，每噸精釩生產成本達6-7萬元。 生產過程需加溫，能耗大，且只對呈離子吸態附的石煤含釩礦石適用，適應性差，對伊利石、 高嶺石、釩云母含釩礦石不適應，而我國石煤含釩資源90%是以伊利石、高嶺石、釩云母含 釩，呈離子吸附態的釩礦資源占不到10%,制約了該工藝的應用；
(2) 用0.5-2%的氯化鈉加4%#酸鈉為復合添加劑配料成球，入平窯焙燒，焙砂入池用 水常溫浸取，浸取液經717樹脂吸附，用飽和氯化鈉溶液解吸，解吸液加氯化銨沉釩得偏釩 酸銨產品。水浸尾渣堆浸用稀硫酸噴淋，噴淋液經調堿至HI值2. 5-3.0,經D201樹脂吸附， 飽和樹脂用氫氧化鈉解吸，解吸液凈化除硅磷，加氯化銨沉釩得偏釩酸銨產品，生產實例如 河南淅川縣玉典化冶九重釩業公司前期的生產工藝。該工藝水浸加酸浸回收率可達70%以上， 生產成本約5-6萬元一噸精釩。該工藝的缺點是焙燒煙氣難以達到國家排放標準，廢水不能 全部循環使用，必須排放一部分才能保證工藝的暢通及水的平衡。
(3) 用2%的碳酸鈉為添加劑配以工業石灰配料成球入平窯鈣化焙燒，焙砂用稀硫酸常 溫堆浸，浸取液調PH值至2.5-3.0經D201樹脂吸附，用氫氧化鈉解吸，解吸液經凈化除硅 磷，加氯化銨沉釩得偏釩酸銨產品。生產實例如河南淅川玉典化冶九重釩業公司，湖北鶴峰 恒龍釩業公司。該工藝三廢治理極易，焙燒煙氣低于國家排放標準，工業用水循環使用零排 放，廢渣加石灰中和可達到國家一般廢棄物堆放標準，也可銷售給水泥廠，是一種優質水泥 填充料。該工藝回收率可達70%以上，噸精釩生產成本為4.5-5.5萬元。但是該工藝存在著 以下缺點①車間粉塵污染嚴重；②爐溫要求在750TC-850"C，爐溫要求較嚴格，爐溫范圍
窄小，難以控制，生產指標不穩定，工業生產最髙轉浸率可達88%，低的只有50%; (D堆浸 場四邊及堆的底部浸取不完全，造成浸取率低；④硫酸耗量大，所用的碳酸鈉，石灰均為堿 性試劑，當焙燒反應不完全時，可定量消耗硫酸，特別是爐溫偏低時，硫酸耗量成倍增加， 每噸精釩需耗硫酸15-20噸；⑤生產成本還比較髙。
發明內容
本發明所要解決的問題是針對上述現有技術而提出一種生產工藝易控制、回收率髙、低 成本、無污染的從石煤機礦中提取五氧化二釩的方法。
本發明為解決上述提出的問題所采用解決方案為 一種從石煤釩礦中提取五氧化二釩的 方法，包括有以下依次步驟
1) 首先選取石煤釩礦，進行粗破和細破；
2) 將上述破碎后的石煤釩礦入窯焙燒，控制爐溫7501C-1100TC,所得焙燒料的出料溫 度750 10001C;
3) 在750 1000"C溫度下，進保溫料倉靜態保溫24 120小時；
4) 將保溫料倉下部冷卻料機械化卸料并輸送至浸出槽用稀硫酸浸取，然后將所得浸取 液調PH值至2. 5;
5) 經D201樹脂吸附、NaOH解吸得解吸液，將解吸液經凈化除硅磷，加氯化銨沉釩得偏 釩酸銨，熱解得到五氧化二釩。
步驟l)所述的石煤釩礦固定炭含量5-10%。 步驟1)所述的石煤釩礦粒度8-12cm占25 30%。 步驟2)所述的入窯焙燒為廻轉窯、旋窯或隧道窯焙燒。 步驟2)所述的爐溫為7501C-9001C。 步驟2)所述的出料溫度為7501C-900r。 本發明與現有技術的主要區別點在于
① 不添加任何添加劑；
② 不對石煤釩礦粉碎球磨，不配料，不成球，以塊狀(粒狀)形態入窯動態焙燒；
③ 將所得焙燒料控制出料溫度750~1100"入圓筒形保溫料倉靜態長時間保溫
④ 冷卻料以塊狀(粒狀)形態機械化卸料，嫘旋輸送至浸出槽稀硫酸常溫浸取提五氧化 二釩。
傳統理論認為，要想從石煤釩礦中提取五氧化二釩，必須添加一定的鈉鹽為添加劑，在 一定的髙溫下破壞伊利石、髙嶺石、釩云母的晶格結構(呈離子吸附態的石煤釩礦除外)
釩釋放出來，采取水浸或酸浸工藝才能實現提取五氧化二釩。
而本發明認為只要滿足一定的焙燒溫度和控制一定溫度下的保溫時間，同樣能破壞含釩 伊利石、髙嶺石、釩云母的晶格結構將釩釋放出來。本發明在焙燒過程中的反應機理如下
① 在一定的髙溫條件下，含釩的
伊利石(Al2 (V2) 03'2Si02'FeO'2H20) 髙嶺石(Al2 (V2) 03'2Si02-2H20)
釩云母(K2 (Na2) Al203*2V203*6Si02'2H20)中的2個水分子揮發脫離，使其含釩伊利石、 高嶺石、釩云母形成極性分子，電子云運動的不對稱造成其晶格變形。
② 釩是變價元素，在長時間髙溫保溫條件下，釩可緩慢氧化為高價態，電子運動軌跡躍 遷，使其含釩伊利石、髙嶺石、釩云母的分子結構膨脹，收縮變形，繼而晶格斷裂釩釋放出 來。
因此含釩石煤轉浸率的髙低與一定的溫度下保溫時間呈正比，即一定溫度下的保溫時間 越長，其轉浸率越髙，在一定的溫度和保溫時間下轉浸率與加入的添加劑種類及量無關，只 與溫度和保溫時間有關。在本發明中，只要能保證溫度750-IIOOIC，時間72小時以上，其 轉浸率就能達到90%以上，保溫時間越長，轉浸率越高。
在髙溫及長時間保溫的共同作用下可將含釩伊利石、高嶺石、釩云母中的釩完全釋放出 來，實現了塊狀(粒狀)焙燒、塊狀(粒狀)浸取回收釩，解決了提釩車間粉塵污染嚴重， 生產難控制，回收率低，生產成本髙的弊端。
本發明的有益效果在于
① 本發明對石煤釩礦直接進行焙燒，減少對石煤釩礦進行烘干、配料、球磨、成球工系， 節省了固定資產的投資又解決了車間的粉塵污染；
② 本發明的焙燒溫度范圍為750-1100度，OS采用廻轉窯、隧道窯或旋窯，均可滿足 其工藝要求，上述窯形煙氣粉塵防治有成熟的工藝和先進的成套設備采用，可滿足清潔生產 工藝要求
③ 石煤釩礦中的硫采取加石灰固硫，只要按化學計量過量50%加入石灰時，硫的固定率 可達90%以上；
④ 本發明焙燒和保溫分設二個獨立系統，采用保溫料倉保溫，可根據礦石特點控制保溫 時間長短，只要能保證溫度750-1100",時間72小時以上，其轉浸率就能達到90%以上， 保溫時間越長，轉浸率越高；
⑤ 本發明保溫料倉冷卻料采取機械自動卸料，蠊旋輸送至浸出槽，機械化程度髙無粉塵
污染；
⑥ 本發明浸取方式采取噴淋+槽浸+噴淋，在一個浸出槽中完成，采取"二低一髙"的 循環作業浸取方式，提髙了浸取回收率，富集了液水含釩品位，減少調堿的工作量，因而相 應的減少堆浸場地和樹脂的投資；
⑦ 本發明耗酸量低，因堿性試劑加入量大為減少，致使硫酸的耗量只有原鈣化焙燒的三 分之一，每噸燒渣只需硫酸35-50kg,每噸精釩耗硫酸量為4-6噸；
⑧ 本發明轉浸率髙，伊利石，髙嶺石含釩可達75-80%;釩云母、高嶺石含釩的轉浸率可 髙達80-94%;
⑨ 該工藝因采取塊狀(粒狀)焙燒、塊狀(粒狀)浸取，轉浸回收率髙，硫酸耗量低， 噸精釩成本只需2-4萬元。
具體實施例方式
下面對本發明的工藝作進一步詳細說明。
石煤釩礦(控制固定炭含量5-10%)—粗破+細破(控制粒度8-12cm占25 3(WO —入 窯(廻轉窯、旋窯、隧道窯)焙燒(控制爐溫7501C 11001C,焙燒料出料溫度750 1000 TC )—進保溫料倉保溫24 120小時一下部冷卻料機械化卸料一蠊旋輸送至浸出槽—稀硫酸 常溫噴淋+槽浸+噴淋浸取一浸取液調PH值至2.5—流經D201樹脂吸附一尾水循環使用配 酸或作洗滌用水，(當吸附尾水循環至硫酸根富集至一定量時，加石灰中和處理，中和液返回 配酸)一飽和樹脂一用氫氧化鈉解吸一解吸液經凈化除硅磷一加氯化銨沉釩得偏釩酸銨產品 —熱解得到五氧化二釩一尾渣加石灰中和入尾礦庫或烘干出售給水泥廠。
實施例l
1、 選礦首先選取石煤釩礦(固定炭含量5-10%),進行粗破和細破，控制石煤釩礦粒 度8-12cm占25 30%;
2、 焙燒將上述破碎后的石煤釩礦入廻轉窯、旋窯或隧道窯焙燒，控制爐溫7501C,所 得焙燒料的出料溫度750";
3、 在7501C溫度下，進保溫料倉靜態保溫24小時；
4、 浸取，將焙燒好的焙燒料，平均品位0.722%,轉浸率64.23%，用質量百分濃度5— 6%硫酸，進行噴淋，耗酸量86kg/T,所得浸取液用雙飛粉調整PH值至2.5，流經D201樹脂 吸附；5、 調堿前期浸取，浸取液幾乎不需調堿直接經D201樹脂吸附，中后期浸取時，因再 未有新堆消耗未消耗完的游離酸必須采取加雙飛粉調堿至PH值2. 5以上才能保證D201樹脂 的正常吸附，用雙飛粉調堿按浸取中游離酸的1:1加入攪拌靜止澄清即可。
6、 離子交換及五氧化二釩的洗脫
吸附所選的離子為D201，是上海樹脂廠產華羚牌的大孔強堿性陰離子樹脂，該樹脂耐強 酸強堿，^t氧化性能好，對五氧化二釩的吸附容量較大，交換容量為346kg/T。
將合格浸取液或經雙飛粉調堿的浸取液(即PH值大于2. 5游離酸為0的浸取液)上進 下出流徑40.8邁X2m樹脂桶，每個樹脂桶填充D201樹脂800kg的交換柱，控制0. 5mV時的 流速，吸附尾水開始為O,逐漸增大至0.2g/L，就可以開始用干凈尾水反沖至出水無混濁， 用清水配制8—12%的氫氧化鈉溶液加入樹脂中，用泵循環15"20分鐘，靜止浸泡2小時放 至凈化池中，用清水洗滌6—7次同樣放至凈化池中準備凈化，第一次洗脫液五氧化二釩最 髙品位髙達248g/L,最低品位在2g/L左右， 一起合并平均品位39.438g/L, NaOH含量0.48%、 P 0.05639g/L， Si02 3.5g/L， PH值9。
7、 凈化上述洗脫液因硅、磷含量較髙，在加入氯化銨沉釩過程中硅、磷同偏釩酸銨 可形同共沉淀，嚴重影響五氧化二釩的質量所以必須先凈化將硅及磷除掉，采取加入按硅含 量80%，加入強電解質進行除硅磷。
經凈化后的洗脫液，五氧化二釩品位39.40g/L, HI值9， Si02 0. 019g/L, P 0. 0012g/L, 凈化后洗脫液五氧化二釩幾乎不沉淀，硅沉淀率99.46%, P沉淀率97.87K。
8、 沉釩將凈化好的洗脫液上清液調至沉釩池，下面沉淀用板堆壓濾機壓濾后調至沉 釩池中，按五氧化二釩含量的2. 5倍加入氯化銨沉釩，加邊邊攪拌，靜止沉淀12小時后， 分析上清液五氧化二釩品位降至lg/L以下，視為沉釩完全，抽出沉釩液再加入清水攪拌洗 滌靜止沉降12小時，將洗液調出，將下面沉淀物用甩干機甩干，產品偏釩酸銨包裝入庫。
7、五氧化二釩的質量分析
五氧化二釩國家標準GB3283—87
指標名稱冶 金化工
V205~99V206~98V205~97
五氧化二釩％》(^05)99.098.097
0.150.150.25
0.200. 300.30
0. 030. 050,30
硫柳《0.010.030. 30
砷(As)W《0.010.020.02
氧化鈉+氧化甸2.5
物理狀態片狀片粉狀
所生產的偏釩酸銨經甩干、五氧化二釩含量為64.37%， 280"脫銨，500"550"C灼燒6 小時，得桔紅色五氧化二釩產品，經化驗分析，分析結果如下
元素V205FePSSiAs全釩
含量(%)97. 220.080.0190.020.08未檢出99.48
根據以上精釩的分析結果，有害和所需控制的元素低于國家質量標準，五氧化二釩的含
量偏低，但全釩品位髙，主要是灼燒時氧化條件不好所致，在工業生產中只要控制好灼燒的
氧化條件，五氧化二釩完全可以達到冶金級98釩的要求。 實施例2
控制爐溫850"，焙燒料的出料溫度850X:，保溫料倉保溫時間為48小時，其轉浸率為 86.34%,其余均同實施例l。 實施例3
控制爐溫900",焙燒料的出料溫度9001C，保溫料倉保溫時間為72小時，其轉浸率為 94.42%,其余均同實施例l。 實施例4
控制爐溫9001C，焙燒料的出料溫度850"C，保溫料倉保溫時間為120小時，其轉浸率 為96.58%,其余均同實施例l。 實施例5
控制爐溫110(TC，焙燒料的出料溫度1000",保溫料倉保溫時間為72小時，其轉浸率 為96.50%,其余均同實施例l。
權利要求
1、一種從石煤釩礦中提取五氧化二釩的方法，包括有以下依次步驟1)首先選取石煤釩礦，進行粗破和細破；2)將上述破碎后的石煤釩礦入窯焙燒，控制爐溫750℃-1100℃，所得焙燒料的出料溫度750～1000℃；3)在750～1000℃溫度下，進保溫料倉靜態保溫24～120小時；4)將保溫料倉下部冷卻料機械化卸料并輸送至浸出槽用稀硫酸浸取，然后將所得浸取液調PH值至2.5；5)經D201樹脂吸附、NaOH解吸得解吸液，將解吸液經凈化除硅磷，加氯化銨沉釩得偏釩酸銨，熱解得到五氧化二釩。
2、 按權利要求1所述的從石煤釩礦中提取五氧化二釩的方法，其特征在于步驟l)所述 的石煤釩礦固定炭含量5-10%。
3、 按權利要求1或2所述的從石煤釩礦中提取五氧化二釩的方法，其特征在于步驟l) 所述的石煤釩礦粒度8-12cm占25 30%。
4、 按權利要求1或2所述的從石煤釩礦中提取五氧化二釩的方法，其特征在于步驟2) 所述的入窯焙燒為廻轉窯、旋窯或隧道窯焙燒。
5、 按權利要求1所述的從石煤釩礦中提取五氧化二釩的方法，其特征在于步驟2)所述 的爐溫為750TC-900"C。
6、 按權利要求1所述的從石煤釩礦中提取五氧化二釩的方法，其特征在于步驟2)所述 的出料溫度為750*C-900t。
全文摘要
本發明涉及一種從石煤釩礦中提取五氧化二釩的方法，包括有以下步驟1)選取石煤釩礦；2)入窯焙燒，控制爐溫750℃-1100℃，焙燒料的出料溫度750～1000℃；3)進保溫料倉靜態保溫24～120小時；4)浸取，然后將所得浸取液調pH值至2.5；5)經吸附、解吸得解吸液，將解吸液經凈化除硅磷，加氯化銨沉釩得偏釩酸銨，熱解得到五氧化二釩。本發明的有益效果在于①對石煤釩礦直接進行焙燒，減少對石煤釩礦進行烘干、配料、球磨、成球工系；②本發明采用保溫料倉保溫，只要能保證溫度750-1100℃，時間72小時以上，其轉浸率就能達到90％以上，保溫時間越長，轉浸率越高；③機械化程度高無粉塵污染。
文檔編號C22B3/00GK101182596SQ200710168560
公開日2008年5月21日 申請日期2007年12月3日 優先權日2007年12月3日
發明者楊秋良 申請人:楊秋良