[发明专利]一种含钒石煤的碱浸液提钒方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含钒石煤提钒的工艺，适用于所有从含钒的矿石中采用空白焙烧浸出液直接提钒的场合。

背景技术

石煤提钒，通常指以含钒碳质页岩、含钒煤矸石、含钒粘土矿等为原料提取钒化合物的工业过程。

以往的石煤提钒工艺主要为两大工艺路线，即焙烧浸出提钒工艺和直接酸浸提钒工艺。焙烧浸出提钒工艺，指的是矿石经过高温氧化焙烧，低价钒氧化转化为五价钒，再进行湿法浸出得到含钒液体实现矿石提钒的工艺过程。直接酸浸提钒工艺指的是对含钒原矿直接进行酸浸，包括在较高浓度酸性条件下，甚至是加热加压及氧化剂存在的环境下，实现矿物含钒的溶解，得到含钒液体的工艺过程。

(一)焙烧浸出提钒工艺是根据焙烧过程添加剂的不同或焙烧机理的区别，分为加盐焙烧提钒工艺、空白焙烧提钒工艺、钙化焙烧提钒工艺等。

上述焙烧提钒工艺或多或少存在下述问题：

焙烧废气污染严重，废气处理成本高，废气经过处理后转变为废水污染，废水循环利用率低、废水排放量大，环境污染严重，及过程需考虑设备防腐。

(二)直接酸浸提钒工艺

直接酸浸提钒技术，指对矿石不进行焙烧而采用较高浓度的酸对矿石中的钒进行浸出，酸，通常为硫酸，有些单位混配盐酸，甚至价格高、危险性、腐蚀性很强的氢氟酸(氟化盐)，还常常添加一些氧化剂。浸出过程通常在加热加压条件下进行，若不加压，代价是提高氧化剂用量或采用氧化性更强的氧化剂。该工艺的优点是无焙烧过程无烟气污染问题，但是由于生产过程腐蚀性很强，对设备要求高，因此投资很大，生产成本也高，该工艺的另外一个大的缺点是废水量大，因为用酸量大，矿石中的一些重金属大量溶出，废水组成复杂。该技术对矿石也有一定的选择性。

近来发展起来的石煤提钒新工艺有碱法石煤提钒。碱法石煤提钒是一种高效、清洁的焙烧浸出提钒工艺，相对于湿法酸浸具有钒浸出率高、浸出液重金属离子少、环境友好的优点。但碱浸出液中会含有大量的硅杂质离子，影响后续提钒工艺，需要增加除硅工序。传统除硅工艺是通过加酸调节pH、添加絮凝剂生成聚硅酸沉淀(石煤提钒碱浸液的除硅实验研究，《稀有金属与硬质合金》2010年3月，第38卷第一期)或者其添加无机盐生成硅酸盐沉淀来达到除硅的目的。这种除硅方法需要消耗大量的酸、盐和能量。除硅后液为提高钒浓度、除去杂质离子，一般还有离子交换工序，导致工艺流程长。

发明内容

为了克服上述的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种不需除硅、工艺简化的石煤碱浸液提钒方法。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案如下：

一种含钒石煤的碱浸液提钒方法，包括焙烧和浸出工序，其特征在于：所述含钒石煤的碱浸液提钒方法包括如下步骤：

(1)将含钒石煤矿石粉碎，在800℃-950℃下焙烧，焙烧好后，用所述矿石粉质量0.7-2倍的摩尔浓度为0.7-1.8mol/L的碱液浸出，得浸出矿浆；

(2)将上述浸出矿浆进行固液分离，得到浸出液和浸出渣；

(3)在步骤(2)所得浸出液中过量添加质量浓度为15-25％的铜铁试剂，充分搅拌，静置；

(4)将步骤(3)静置所得溶液进行固液分离，所得沉淀即为钒的化合物。

所述铜铁试剂即为N-亚硝基-N-苯基羟胺铵盐，分子式：C₆H₉N₃O₂。

步骤(2)得到的浸出液是含有钒和硅的碱溶液；步骤(3)添加了铜铁试剂后得到的溶液是含有钒、硅和钒铜铁试剂络合物的NaOH溶液。利用铜铁试剂在石煤碱浸液中提取钒的技术原理是：铜铁试剂N-亚硝基-N-苯基羟胺铵盐中的铵根基团对钒酸根离子有络合作用，可以与钒结合成稳定的沉淀，而铜铁试剂与硅不反应。经过此反应，碱浸液中绝大部分的钒可以沉淀下来，从而无需经过除硅和离子交换等步骤，就可通过固液分离直接分离到钒的化合物。

铜铁试剂与碱浸液中钒的反应时间在10分钟左右。

步骤(1)所用的碱液的摩尔浓度为0.7-1.8mol/L，所用的碱液的质量是焙烧后矿石粉质量的0.7-2倍。

优选的是，所述石煤矿石粉粉碎至30-60目。当然，也可粉碎得更细，如达到30-200目。不过目数过大，相应的工业应用成本也会增加。

优选的是，所述石煤矿石粉碎后造成矿块或造成矿球后再焙烧。将粉碎的石煤矿石粉造成矿块或者矿球后，由于矿块或者矿球间的间隙比粉末状矿石粉的间隙大，可供更多氧气进入，所以焙烧效果更好。