专利名称：一种含钒页岩提钒焙烧方法
技术领域：
本发明属于含钒页岩提钒领域，尤其涉及一种含钒页岩提钒焙烧方法。
背景技术：
含钒页岩是我国独特的一种钒矿资源，储量极为丰富；从含钒页岩中提取V2O5是我国获得钒的重要途径之一。含钒页岩中钒的赋存状态大多是以稳定的三价态存在于云母类矿物中，不溶于水也不溶于酸，从该类型含钒页岩中提取钒较困难。需采用焙烧将钒由三价转化为可溶的四价或五价，现有的焙烧提钒方法分以下四种方法1、无添加剂焙烧该工艺特点是焙烧过程中不加任何添加剂，直接在高温下通过空气中的氧把三价钒氧化为五价。此工艺过程简单，产生的有害气体少，但是该工艺只适合钒是以吸附状态为主的含钒石煤，且五氧化二钒的回收率不高，而我国大部分含钒页岩中的钒都是以类质同象的形式赋存在云母结构中，对于此类含钒页岩若采用无盐焙烧法，则会造成钒回收率十分低下，资源浪费严重。2、钙盐添加剂焙烧该工艺使用的添加剂一般为CaO、Ca(OH)2, CaCO3，其优点是生产过程中没有Cl2 和HCl气体的污染，对少数含钒页岩的钒回收率提高到50 65%。但是，该技术的缺点同无盐焙烧法一样对含钒页岩矿有很大选择性，回收率较无盐焙烧法提高了 10 20%，由于对矿石的选择性，不适宜大批量生产。“一种从石煤中提取五氧化二钒的方法”(CN 101274778A)公开了一种添加5 12%重量比的石灰石(50 150目)焙烧的提钒方法，该方法仅用CaCO3作添加剂，成分简单，但焙烧的一段保温需在600 800°C脱碳1 4h，二段保温需在800 1100°C焙烧氧化 2 他，浸出时间为2 几，此法焙烧时间长达3 10h，能耗高，且单独使用钙盐添加剂焙烧对于钒以类质同相赋存的含钒页岩，其浸出率不高于40%。3、钠盐添加剂焙烧该焙烧工艺使用NaCl、Na2SO4作为添加剂，且添加量多达12 18%，焙烧时产生大量CI2、HCI和SA气体，废气污染性大，对设备腐蚀严重。“一种提钒钠化焙烧复合添加剂”(CN 1884597)公开了一种由氯化钠碳酸钠 过渡金属氧化物=1 1 2 0.5 2%，过渡金属氧化物可以为锰、铁、钴、镍的氧化物。 此添加剂中NaCl含量占20 40%，且添加剂加入量占总重量10 15%，因此焙烧时产生含氯废气污染性大。4、其他添加剂焙烧“钒矿氧化焙烧复合添加剂及钒矿焙烧方法”(CN 101503758A)公开了一种由 CaCO3, MgCO3, CaO, Na2SO4组成混合物为复合添加剂。采用该添加剂焙烧需保温3 6h，焙烧时间长；其实施方式中焙烧熟样1 1.2g需用50ml 15%浓度硫酸煮沸浸出。此法浸出所耗酸量大、浓度较高，给后期废水处理带来较大困难。
“含钒石煤提取五氧化二钒的焙烧添加剂及其应用方法”(CN101492775A)公开了一种占含钒页岩矿重0. 5 % 2 %的钡化合物、金属钡粉或者钡熔剂，或再添加Na2CO3和 CaCO3的其中一种，由于钡是一种有毒性的重金属，特别是氯化钡有剧毒，致死剂量为0. 8 0. 9g，因此含钡粉尘对工人的健康有严重威胁，且浸出后废水也含有钡离子，对环境污染性大，处理困难，故不适宜采用钡或其化合物作为焙烧添加剂。
发明内容
本发明旨在克服已有的技术缺陷，目的是提供一种回收率高、焙烧周期短、浸出速度快和焙烧时污染性小的含钒页岩提钒焙烧方法。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是先按质量比将含钒页岩原矿含钒页岩提钒焙烧添加剂为1 (0. 06 0. 1)混勻，置入焙烧炉，以400 500°C /小时的速率升温至850 1000°C，保温1 浊；再将焙烧后的焙砂按固液质量比为1 2加入到体积分数为4 10%的稀硫酸中，在90 100°C条件下搅拌浸出0. 5 lh。含钒页岩提钒焙烧添加剂的制备方法是按质量比将Mg的化合物 NaClO3 Na2CO3 CaCO3 % 1 1 (4 8) (6 10)配料，混勻，细磨至 0. 15mm 以下。所述的Mg 的化合物为 MgO、MgCO3> Mg (OH)2, Mg (NO3) 2 中的一种。所述的含钒页岩原矿属云母型含钒页岩，所含的钒以低价态和类质同象形式赋存于铝硅酸盐的铝氧八面体晶格结构中。由于采用上述技术方案，本发明所获得的焙烧添加剂，其各成分在磨细过程中得到充分混勻，具有相互促进作用，形成一个多元体系，能有效破坏含钒云母结构，促进含钒页岩中低价钒的氧化。在本发明中，含钒云母的晶格结构需要在高温下才能被破坏，但温度过高时，物料容易烧结导致空气中O2难以渗透阻碍低价钒的转价，且物料烧结使钒被包裹不易浸出，加入Mg的化合物能提高焙烧物料的软熔点，可使高温下含钒云母的结构破坏释放出钒，又不会导致物料烧结。这是因为Mg的加入，能与物料中的硅和钙发生反应，生成高熔点的化合物分布在物料中，使物料整体的熔点得到提高，从而防止物料烧结。添加剂中的NaClO3具有强氧化性，并能在焙烧时释放出具有氧化作用的02和Cl2, 尤其是Cl2能更好的促进低价钒的氧化转价。另由于NaClO3添加量与原矿量质量相比很小，因此废气中少量的Cl2可经过简单处理被吸收，故污染小。Na2CO3熔点为851°C，高温焙烧时软熔变为液相，与矿物反应时为液固反应，可大大加快反应速率。由于Na2CO3和CaCO3焙烧时分解生成气体CO2,使物料变得膨松，便于添加剂和A渗透入矿物中与钒发生反应。焙烧时，含钒页岩原矿中S与&发生反应产生SO2，而由CaCO3分解生成的CaO与 SO2反应生成CaSO4,可减少废气中SA的排放。由于焙烧时间为1 池，较现有提钒方法的焙烧时间缩短了 2 6h，且浸出时间仅为0. 5 lh，缩短了 1 他，可大大降低生产成本和缩短生产周期。综上所述，焙烧添加剂里面四种添加物相互促进反应，可使低价钒的焙烧转价率得到显著提高。Mg的化合物能保证在高温下破坏钒云母的结构而不使物料烧结，结合 Na2CO3和CaO的碱性，及NaClO3强氧化性，能更有效破坏含钒云母的结构，使钒释放出来并被氧化，由于添加剂分解生成(X)2使物料膨松，便于A和添加剂的渗透与钒发生反应，最后生成易溶于酸的钒化合物。故本发明与已有技术相比，具有以下优点1、钒的转化率高，添加量少，焙烧及浸出时间短，可降低生产成本和缩短生产周期；2、减少废气中HC1、Cl2、SO2等有害气体的排放；3、对矿石的适应性强，特别对于难处理的云母型含钒页岩有较好的焙烧效果，五氧化二钒的浸出率可达83 87%。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。本具体实施方式
所述的含钒页岩原矿属云母型含钒页岩，所含的钒以低价态和类质同象形式赋存于铝硅酸盐的铝氧八面体晶格结构中。具体实施例中不再赘述。实施例1一种含钒页岩提钒焙烧方法先按质量比将含钒页岩原矿含钒页岩提钒焙烧添加剂1 (0. 06 0. 075)混勻，置入焙烧炉，以400 500°C /小时的速率升温至850 900°C，保温1.5 池；再将焙烧后的焙砂按固液质量比为1 2加入到体积分数为8 10%的稀硫酸中，在90 100°C条件下搅拌浸出0. 5 lh。浸出率可达83. 7%以上。含钒页岩提钒焙烧添加剂的制备方法是按质量比将 MgO NaClO3 Na2CO3 CaCO3Sl 1 (4 6) (6 8)配料，混勻，细磨至 0. 15mm 以下。实施例2一种含钒页岩提钒焙烧方法先按质量比将含钒页岩原矿含钒页岩提钒焙烧添加剂为1 (0. 075 0. 085)混勻，置入焙烧炉，以400 500°C /小时的速率升温至900 950°C，保温1 1. ;再将焙烧后的焙砂按固液质量比为1 2加入到体积分数为4 10%的稀硫酸中，在90 100°C条件下搅拌浸出0. 5 lh。浸出率可达86. 6%以上。含钒页岩提钒焙烧添加剂的制备方法是按质量比将 Mg(NO3)2 NaClO3 Na2CO3 CaCO3Sl 1 (6 8) (8 10)配料，混勻，细磨至 0. 15mm 以下。实施例3一种含钒页岩提钒焙烧方法先按质量比将含钒页岩原矿含钒页岩提钒焙烧添加剂为1 (0. 085 0. 1)混勻，置入焙烧炉，以400 500°C /小时的速率升温至950 1000°C，保温1 池；再将焙烧后的焙砂按固液质量比为1 2加入到体积分数为4 10% 的稀硫酸中，在90 100°C条件下搅拌浸出0. 5 Ih。浸出率可达85. 4%以上。含钒页岩提钒焙烧添加剂的制备方法是按质量比将 MgCO3 NaClO3 Na2CO3 CaCOjl 1 (5 7) (7 9)配料，混勻，细磨至 0. 15mm 以下。实施例4一种含钒页岩提钒焙烧方法先按质量比将含钒页岩原矿含钒页岩提钒焙烧添加剂为1 (0. 08 0. 09)混勻，置入焙烧炉，以400 500°C /小时的速率升温至950 1000°C，保温1 池；再将焙烧后的焙砂按固液质量比为1 2加入到体积分数为4 10% 的稀硫酸中，在90 100°C条件下搅拌浸出0. 5 Ih。浸出率可达86. 9%以上。含钒页岩提钒焙烧添加剂的制备方法是按质量比将 Mg(OH)2 NaClO3 Na2CO3 CaCO3 % 1 1 (7 8) (8 10)配料，混勻，细磨至 0. 15mm 以下。本具体实施方式
与已有技术相比，具有以下积极效果钒的转化率高，添加量少，焙烧及浸出时间短，可降低生产成本和缩短生产周期； 减少废气中HC1、C12、S&等有害气体的排放；对矿石的适应性强，特别对于难处理的云母型含钒石煤有较好的焙烧效果，五氧化二钒的回收率可达83 87%。
权利要求
1.一种含钒页岩提钒焙烧方法，其特征在于先按质量比将含钒页岩原矿含钒页岩提钒焙烧添加剂为1 (0. 06 0. 1)混勻，置入焙烧炉，以400 500°C /小时的速率升温至850 1000°C，保温1 池；再将焙烧后的焙砂按固液质量比为1 2加入到体积分数为4 10%的稀硫酸中，在90 100°C条件下搅拌浸出0. 5 Ih ；含钒页岩提钒焙烧添加剂的制备方法是按质量比将Mg的化合物 NaClO3 Na2CO3 CaCO3 % 1 1 (4 8) (6 10)配料，混勻，细磨至 0. 15mm 以下。
2.根据权利要求1所述的含钒页岩提钒焙烧方法，其特征在于所述的Mg的化合物为 MgO、MgCO3、Mg (OH)2, Mg (NO3) 2 中的一种。
3.根据权利要求1所述的含钒页岩提钒焙烧方法，其特征在于所述的含钒页岩原矿属云母型含钒页岩，所含的钒以低价态和类质同象形式赋存于铝硅酸盐的铝氧八面体晶格结构中。
全文摘要
本发明涉及一种含钒页岩提钒焙烧方法。其技术方案是先按质量比将含钒页岩原矿∶含钒页岩提钒焙烧添加剂为1∶(0.06～0.1)混匀，置入焙烧炉，以400～500℃/小时的速率升温至850～1000℃，保温1～2h；再将焙烧后的焙砂按固液质量比为1∶2加入到体积分数为4～10％的稀硫酸中，在90～100℃条件下搅拌浸出0.5～1h。含钒页岩提钒焙烧添加剂的制备方法是按质量比将Mg的化合物NaClO3∶Na2CO3∶CaCO3为1∶1∶(4～8)∶(6～10)配料，混匀，细磨至0.15mm以下。本发明的浸出率为83～87％，具有回收率高、焙烧周期短、浸出速度快和焙烧时污染性小的特点。
文档编号C22B1/02GK102230072SQ201110156048
公开日2011年11月2日 申请日期2011年6月10日 优先权日2011年6月10日
发明者付利攀, 刘涛, 包申旭, 张一敏, 陈铁军, 黄晶 申请人:武汉科技大学