专利名称：一种常温常压下石煤加硫酸湿堆氧化转化浸出钒的方法
技术领域：
本发明涉及一种提炼钒的方法，特别是涉及一种常温常压下石煤加硫酸湿堆氧化转化浸 出钒的方法。
背景技术：
钒及其化合物广泛应用于冶金、宇航、化工等工业部门，钒可提高钢的强度、韧性、延 展性和耐热性，金属钒还可用于磁性材料、铸铁、硬质合金、超导材料及核反应堆材料等领 域，五氧化二钒和其它钒化合物主要用于玻璃与陶瓷工业的着色剂、硫酸和石油化工生产用 的催化剂，钒催化剂具有特殊的活性，其他元素难以代替。随着冶金、化学工业的迅速发展， 钒的应用范围越来越广。
钒主要来源于含钒磁铁矿及石煤。我国、05总储存量约为135330Kt，而石煤中钒储量达 117960Kt，占总储存量的87%，因此丌发石煤中的钒具有重大意义。
含钒石煤物质较繁杂，钒的赋存状态变化多样，按钒的赋存状态分类,主要有含钒云母 型、含钒粘土型和介于这两种类型之间的中间类型。钒在石煤中的价态分析的研究结果表明，
各地石煤原矿中一般只有v(in)和v(iv)存在，没有发现v(n)和v(v)。除个别地方石煤v(iv) 高于v(iii)外，绝大部分地区所产石煤中，钒都是以v(ni)为主(摘自《有色金属冶炼*钒篇》)。 钒的赋存状态和价态分析是提钒工艺研究的基础，所有提钒工艺研究都是围纟克如何破坏云母
和粘土结构，改变钒的价态，使难溶的v(ni)变成易溶的v(iv)和v(v)而展开，含钒矿物结
构破坏得越彻底，氧化越充分，浸除率越高。
传统钠法焙烤提钒工艺是石煤在氧化性气氛下，用平窑高温焙烤破坏钒矿物的组织结
构，将三价或四价钒氧化成五价钒氧化物，并与钠盐分解出来的Na20作用，生成易溶于水的 钒酸钠(xNa20，yV20。。该工艺缺点是资源利用率低于50%;平窑排出大量氯化氢、氯气和二 氧化硫烟气以及粗V.A沉淀后的废液，对环境造成严重污染，正在被淘汰。
酸浸工艺的原理是在一定的时间、温度和酸度条件下，使h+进入云母晶格中，破坏云母
的晶格，将钒释放出来，释放出來的v(m)经氧化剂氧化成v(iv)溶于酸中，过滤去渣，得到
蓝色的硫酸钒酰溶液，硫酸钒酰再经还原一-中和-一萃取-一反萃---沉钒-一煅烧等工艺处理 后，能产生除含量为98%的五氧化二钒合格产品。
酸浸工艺是今后石煤提钒的发展方向。目前酸浸工艺提钒技术有多种，工艺各有优缺点。例如，中国专利200610011042.0号公开了一种压力场下从石煤中氧化转化浸出钒的方法将 石煤、氧化剂和50 98%的工业硫酸加入到加压釜中，控制转化温度100~300*C，压力l.OMPa 条件下，酸浸10分至240分钟，直接转化石煤中的钒进入溶液，钒的浸出指标虽可高达95%, 但设备要求高，投资大，能耗高。中国专利90104669.8号公开了一种石煤灰渣硫酸加温熟化 水浸提取五氧化二钒的方法，钒浸出率为68%，改方法存在在石煤加温熟化过程中，有大量 二氧化硫气体释出，对环境污染严重，且浸出率较低等缺点。现有技术中还有异种酸浸提钒 工艺，连续搅拌浸出20小时，钒浸出率为78%，该方法存在能耗大，对不同类型的矿石适应 性较低等缺点。
尤其是，现有酸浸工艺均需将石煤粉磨至相当细的粒度，过滤难度大，效率低，且酸浸 搅拌时间长，因而能耗高。例如，中国专利申请200710035355. 1公丌了一种从石煤中常温常 压氧化转化浸出钒的方法，石煤粉的细度要求为80-120目，堆放后的石煤搅拌浸出时间3-4 小时；中国专利申请200710118603. 1公丌了一种从常温常压下石煤加硫酸湿堆氧化转化浸出 钒的方法，也需要将石煤干磨至60目以下，搅拌浸出时间3-8小时。
再者，现有酸浸工艺均是在搅拌浸出、过滤后，再调pH值，过滤步骤对钒的损耗达5-10%, 损耗较大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的缺陷，提供一种投资少、能耗低、金属回收率高、生产成 本低、对环境污染少的常温常压下石煤加硫酸湿堆氧化转化浸出钒的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的其包括以下歩骤(l)将石煤干磨成粒径 0. 5-1. 5mm的石煤粉；(2)按照质量比石煤粉硫酸水=100:10—25:5—12的比例加入硫酸和 水，搅拌均匀，在常温常压下，湿堆3—15天(优选7-12天)，堆高》2米，所述硫酸可为工业 硫酸；(3)在常温常压下，按照固液重量比为l:0.7-1.5的比例加水，搅拌浸出30-120分钟， (优选50—80分钟)，调pH值至2 — 3 (优选2.4—2.7，更优选2.5)，过滤去渣，即得到蓝 色硫酸钒酰溶液。
在湿堆过程中，硫酸与石煤中的铝，钾，铁等金属氧化物和硅酸盐发生放热反应，形成 大量的硫酸盐，消耗大量的硫酸，硫酸的浓度随之降低，同时反应所产生的热量使堆内物料 的温度升高至8(TC以上，将石煤自身携带的水分和硫酸稀释过程中所加的水分及反应所生成 的水分蒸发，硫酸始终保持较高浓度，在这种浓酸、高温、水汽和空气中的氧共同作用下， 石煤中的钒完成氧化转化过程。
本发明所述钒的氧化转化浸出率与硫酸的浓度、物料(石煤粉)细度、湿堆高度、湿堆
4时间、钒的原矿品位和环境温度存在如下关系
充分利用硫酸和水反应产生的最大放热量，才可使钒的氧化转化达到理想效果，因而湿 堆时间宜选择7天以上；当硫酸浓度增大到86%时，钒的氧化转化浸出率达90%以上，湿堆时 间可縮短到4天；当硫酸浓度大于86%时，钒的氧化转化浸出率随硫酸浓度的增大而降低， 湿堆时间需延长；
物料粒度大小对钒的氧化转化浸出影响不大，但粒度越细，为保证硫酸对物料表面的湿 润，用酸量需相应加大，而对湿堆时间縮短不明显；
物料的堆高大于2米时，湿堆高度对钒的氧化转化浸出率影响不大，堆的形状不影响钒 的氧化转化浸出；
矿石品位越高，钒的氧化转化浸出率越高，不冋品位的矿石在同样条件下处理，其尾渣 品位相差不大；
环境温度对湿堆中钒的氧化转化影响不大，实践中，冬季仅影响湿堆表层5-10cm厚的堆 层的氧化转化浸出率。
本发明具有如下有益效果①物料粒度粗，可省去磨粉机，节省磨矿投资和磨矿成本； ②物料粒度粗，可提高过滤效率，降低过滤能耗；③利用物料自身的放热反应实现物料在堆 放过程中钒的氧化转化，能耗低，水浸出钒的过程仅为钒在水中的溶解过程，可在常温下浸 出，浸出时间由原3小时縮短为30-120分钟，节省了浸出能耗；④先调pH值，然后再过滤， 使钒的损耗降低至1-3%;⑤金属回收率高，钒的尾渣品位可低至O. 1%以下，浸出率最高可达 90%以上，原矿品位越高，钒的回收率越高；⑥设备投资少，药剂消耗量少，能耗低，金属回 收率高，生产成本低，投资收回较快；⑦对环境污染小，生产过程中添加的硫酸大部分转变 成硫酸铝，硫酸钾等硫酸盐，可作为副产品回收，尾渣可综合利用；⑧工艺操作简单，技术 指标稳定，适应范围广，能够适应石煤原生矿和氧化矿。
具体实施例方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明
实施例1
(1)将含钒质量百分比为0.98%的石煤原生矿干磨成粒径约lmm的石煤粉；(2)按照质量 比石煤粉:硫酸水=100:12:8的比例加入工业硫酸和水，搅拌均匀，在常温常压下，湿堆9 天，堆高约4米；(3)在常温常压下，按照固液重量比为1:1的比例加水，搅拌浸出70分钟， 调pH值至2.5，过滤去渣，即得到蓝色硫酸钒酰溶液。钒浸出率80%。
实施例2(1)将含钒质量百分比为0.98%的石煤原生矿干磨成粒径约lmm的石煤粉；(2)按照质量 比石煤粉硫酸水=100:15:8的比例加入工业硫酸和水，搅拌均匀，在常温常压下，湿堆9 天，堆高约4.5米；(3)在常温常压下，按照固液重量比为1:1的比例加水，搅拌浸出80分 钟，调pH值至2.5,过滤去渣，即得到蓝色硫酸钒酰溶液。钒浸出率78%。
实施例3
(1)将含钒质量百分比为0.98%的石煤原生矿干磨成粒径约lmm的石煤粉；(2)按照质量 比石煤粉硫酸水=100:20:7的比例加入工业硫酸和水，搅拌均匀，在常温常压下，湿堆7 天，堆高约5米；(3)在常温常压下，按照固液重量比为1:1.2的比例加水，搅拌浸出50分 钟，调pH值至2.6，过滤去渣，即得到蓝色硫酸钒酰溶液。钒浸出率91%。 实施例4
(1)将含钒质量百分比为0.98y。的石煤原生矿干磨成粒径约0.8mm的石煤粉；(2)按照质 量比石煤粉硫酸水=100:25:7.5的比例加入工业硫酸和水，搅拌均匀，在常温常压下，湿 堆9天，堆高约5米；(3)在常温常压下，按照固液重量比为1:1.4的比例加水，搅拌浸出 60分钟，调pH值至2.4，过滤去渣，即得到蓝色硫酸钒酰溶液。钒浸出率94.3%。
实施例5
(1)将含钒质量百分比为0.98%的石煤原生矿千磨成粒径约1.2mm的石煤粉；(2)按照质 量比石煤粉:硫酸:水=100:20:7的比例加入工业硫酸和水，搅拌均匀，在常温常压下，湿堆 12天，堆高约5米；(3)在常温常压下，按照固液重量比为l:0.8的比例加水，搅拌浸出100 分钟，调pH值至2.5，过滤去渣，即得到蓝色硫酸钒酰溶液。钒浸出率92.4%。
权利要求
1、一种常温常压下石煤加硫酸湿堆氧化转化浸出钒的方法，其特征在于，包括以下步骤(1)将石煤干磨成粒径0.5-1.5mm的石煤粉；(2)按照质量比石煤粉∶硫酸∶水＝100∶10—25∶5—12的比例加入硫酸和水，搅拌均匀，在常温常压下，湿堆3—15天，堆高≥2米，所述硫酸可为工业硫酸；(3)在常温常压下，按照固液重量比为1∶0.7-1.5的比例加水，搅拌浸出30-120分钟，调pH值至2—3，过滤去渣，即得到蓝色硫酸钒酰溶液。
2、 根据权利要求1所述的常温常压下石煤加硫酸湿堆氧化转化浸出钒的方法，其特征在 于，所述第(2)步，湿堆时间为7-12天。
3、 根据权利要求1或2所述的常温常压下石煤加硫酸湿堆氧化转化浸出钒的方法，其特 征在于，所述第(3)歩，搅拌浸出时间50—80分钟。
4、 根据权利要求1或2所述的常温常压下石煤加硫酸湿堆氧化转化浸出钒的方法，其特 征在于，所述第(3)步，调pH值至2.4—2.7。
5、 根据权利要求3所述的常温常压下石煤加硫酸湿堆氧化转化浸出钒的方法，其特征在 于，所述第(3)步，调pH值至2.4—2.7
6、 根据权利要求4所述的常温常压下石煤加硫酸湿堆氧化转化浸出钒的方法，其特征在 于，所述第(3)步，调pH值至2.5。
全文摘要
一种常温常压下石煤加硫酸湿堆氧化转化浸出钒的方法，其包括以下步骤(1)将石煤干磨成粒径0.5-1.5mm的石煤粉；(2)按照质量比石煤粉∶硫酸∶水＝100∶10-25∶5-12的比例加入硫酸和水，搅拌均匀，在常温常压下，湿堆3-15天，堆高≥2米，所述硫酸可为工业硫酸；(3)在常温常压下，按照固液重量比为1∶0.7-1.5的比例加水，搅拌浸出30-120分钟，调pH值至2-3，过滤去渣，即得到蓝色硫酸钒酰溶液。本发明投资少、能耗低、金属回收率高、生产成本低、对环境污染少。
文档编号C22B3/08GK101476036SQ20091004252
公开日2009年7月8日 申请日期2009年1月19日 优先权日2009年1月19日
发明者谢桂文 申请人:谢桂文