一种硅酸盐型钒矿提钒工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种硅酸盐型钒矿提钒工艺。所述工艺根据硅酸盐型钒矿的特点采用了一段焙烧、二段添加剂焙烧、酸浸的焙烧浸出工艺，浸出效果好，钒的浸出率大于85%。
【专利说明】—种硅酸盐型钒矿提钒工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及提钒领域，具体涉及一种硅酸盐型钒矿提钒工艺。
【背景技术】
[0002]提取钒的原料由于种类、性质及含量的差异，处理方法各不相同。目前，提钒的主要原料有钒矿、石煤、钢渣、废钒催化剂和含钒物料等，其提钒工艺一般都要经过湿法冶金过程，主要的单元操作有:焙烧、浸出、富集和沉钒等。结合国内外的提钒生产实践和研究。
[0003]焙烧工艺是在氧化气氛下高温焙烧钒矿，目的是破坏钒矿物的组织结构，使钒矿物中的低价态钒氧化为高价态钒，形成可溶于酸、碱溶液或水的化合物，故焙烧在钒生产的过程中是一个重要的环节，直接影响到钒的浸出率。目前的焙烧工艺主要有以下几种:
[0004](I)钠盐焙烧工艺。以NaCl为添加剂，在高温下焙烧，将钒矿中低价的钒氧化成高价可溶性钒，再经稀酸堆浸提钒，然后加氯化铵直接沉钒，这个是提钒的传统工艺，被国内外广泛应用。该法优点是生产条件要求低，设备简易，成本低，工艺流程简单，效果显著。缺点是钒回收率低，资源利用率差，且排出大量腐蚀性气体对环境造成严重污染。
[0005](2)钙盐焙烧工艺。以CaC03、Ca (OH) 2或CaO为添加剂，在高温下与钒矿混合均匀后焙烧，用稀碱浸出，浸出液通过阴离子交换树脂进行离子交换，将钒进行富集，最后沉钒，国内对这类钙盐焙烧法做出大量的研究。此法不但经济上合算、技术上可行，而且三废易于处理、利用，达到无污染的理想效果。
[0006](3)复合添加剂的焙烧工艺、复合添加剂工艺包括以Na2C03和CaC03为添加剂、以Na2C03和NaCl为添加剂、以苛化泥为添加剂、以酸与CaO为添加剂、以NaCl和Mn02为添加剂等焙烧工艺。
[0007](4)以高锰酸钾为添加剂的焙烧工艺
[0008]将钒矿磨细至200目左右，添加石煤量为钒矿的10%，混匀，用3%的高锰酸钾溶液团球，焙烧8.0h，然后用3%的稀硫酸堆浸，固液比为1:4，浸出200h，氯化钱沉钒，浸出率40%左右。此法优点是焙烧过程中没有产生污染环境的废气，基本解决了环境污染问题，缺点是钒的浸出率低，操作周期长。
[0009](5)无添加剂氧化焙烧工艺
[0010]将高碳的石油焦、重油灰、失效的制硫酸的催化剂，在900°C下充分焙烧使其脱碳脱硫，在373K用2mol/L的硫酸溶液浸出lh，固液分离后，向溶液中加入Na2C03，NaC103，沉钒，钒的回收率达到83%。
[0011]钒是一种重要的战略资源，随着科技的进步，钒更广泛的应用于各行各业。近年来钒的需求量也不断增加，价格更是高居不下。因此，从各种钒矿中提取钒成为资源利用的一个重要的发展方向。
[0012]我国的钒资源极为丰富，大部分钒是以低品位与其它矿物共生，多数低品位钒矿没有得到充分的开发。硅酸盐型钒矿中Si02含量较高，使用传统工艺提钒时，存在焙烧时易结块，钒转化率低，选矿富集难等问题，使得该类型矿始终未能很好的开发。
[0013]本发明针对硅酸盐型钒矿提出了一种提钒工艺，生产方法安全环保，提钒回收率闻。
【发明内容】
[0014]针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种硅酸盐型钒矿提钒工艺。所述工艺根据硅酸盐型钒矿的特点采用了一段焙烧、二段添加剂焙烧、酸浸的焙烧浸出工艺，浸出效果好，钒的浸出率大于85%。
[0015]本发明采用以下技术方案:
[0016]一种硅酸盐型钒矿提钒工艺，包括焙烧酸浸、离子交换、铵盐沉钒；
[0017]采用的焙烧浸出工艺为为:一段焙烧、二段添加剂焙烧、酸浸；一段焙烧温度650-750°C，一段焙烧时间2.5-3.5h，钒矿磨矿粒度-200目80% ;二段焙烧碳酸钠6_8%，二段焙烧温度750-850°C，二段焙烧时间2.5-3.5h ；3%HC1溶液浸出，浸出温度65_75°C，浸出时间 45min_75min,液固比 0.9-1.1:1;
[0018]采用离子交换的工艺为:调节浸出液中V2O5浓度为4.5-5.5g/L、pH值为9_11，采用201X7交换树脂对浸出液中的钒进行提取回收；采用NaCl含量9_11%、ρΗ值为9_11的洗脱液进行解吸。
[0019]优选，采用的焙烧浸出工艺为为:一段焙烧、二段添加剂焙烧、酸浸；一段焙烧温度700°C，一段焙烧时间3h，钒矿磨矿粒度-200目80% ;二段焙烧碳酸钠7%，二段焙烧温度8000C，二段焙烧时间3h ；3%HC1溶液浸出，浸出温度70°C，浸出时间lh，液固比1:1，可得到钥;的浸出率大于85% ；
[0020]优选，采用离子交换的工艺为:调节浸出液中V2O5浓度为5.02g/L、pH值为10.0,采用201X7交换树脂对浸出液中的钒进行提取回收；采用NaCl含量10%、pH值为10.0的洗脱液进行解吸。
[0021]优选，为了达到理想的离子交换效果，需对树脂进行预处理及对含钒溶液进行净化处理:
[0022](I)树脂的预处理:因为合成树脂情况比较复杂，常伴有副反应，使树脂产品中含有部分油类或有机物，还有少许铁杂质，会影响离子交换的效果，须对树脂进行适当净化处理。将树脂放在交换柱中，先用3-5%盐酸酸液冲洗，再用清水将树脂淋洗到中性，然后用5-10%的氢氧化钠碱水清洗，之后再用清水淋洗至中性，过程中不断的搅拌树脂，放置l_2h后，再重复此过程一次，处理好之后将树脂放在温度为40-60°C烘箱中烘干。
[0023](2)浸出液的净化处理:在不同酸度下，钒在溶液中存在不同的状态，因此，必须根据所用树脂的种类采用中和或稀释的方法来调节含钒溶液的PH值。如果钒溶液中有高锰酸钾存在，它会破坏树脂性能，为了消除它对树脂的影响，需将高锰酸钾转化成二氧化锰。考虑到树脂的交换容量和交换选择性，用稀钒溶液进行树脂交换较好。过程中加热，避免产生胶体或沉淀。如果溶液中产生胶体或沉淀，则会覆盖树脂表面，会阻塞树脂层，使流速变慢，严重的话甚至不能进行交换。
[0024]以下对本发明进行详细说明:
[0025]硅酸盐型钒矿以硅酸盐为主，在硅酸盐中钒以V3+类质同象形式置换6次配位的Al3+而存在于云母晶格中，必须破环云母结构，使之氧化才可以溶出。该矿石中含碳，造成了焙烧气氛处于还原性，不利于低价态钒氧化。钒矿直接或者加入添加剂混合于氧化性气氛下高温焙烧，都存在低价态钒很难氧化或转化为利于浸出的五氧化二钒或钒酸盐等问题。
[0026]焙烧温度较低时，矿物结构未能完全破坏，低价钒的氧化不完全，导致浸出率低；焙烧温度过高，有可能达到低熔点矿石的熔点，导致矿石表面熔结，阻碍氧气的扩散，同样导致转化率下降。可以延长焙烧时间或分段焙烧，加大气流速度，有利于提高转化率。提高钒的浸出率，要选择合适的焙烧方案，焙烧温度和焙烧时间。
[0027]因此本发明经过大量的研究确定使用一段焙烧、二段添加剂焙烧、酸浸的焙烧浸出工艺，在最优的条件下:一段焙烧温度700°C，一段焙烧时间3h，钒矿磨矿粒度-200目80% ;二段焙烧碳酸钠7%，二段焙烧温度800°C，二段焙烧时间3h ；3%HC1溶液浸出，浸出温度70°C，浸出时间lh，液固比1:1，钒的浸出率大于85%。
[0028]本发明具有以下优点:本发明根据硅酸盐型钒矿的特点采用了一段焙烧、二段添加剂焙烧、酸浸的焙烧浸出工艺，浸出效果好，钒的浸出率大于85%。
【具体实施方式】
[0029]为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
[0030]实施例一
[0031]一种硅酸盐型钒矿提钒工艺，包括焙烧酸浸、离子交换、铵盐沉钒；
[0032]采用的焙烧浸出工艺为为:一段焙烧、二段添加剂焙烧、酸浸；一段焙烧温度700°C，一段焙烧时间3h，钒矿磨矿粒度-200目80% ;二段焙烧碳酸钠7%，二段焙烧温度8000C，二段焙烧时间3h ；3%HC1溶液浸出，浸出温度70°C，浸出时间lh，液固比1:1，可得到钒的浸出率全85% ；
[0033]采用离子交换的工艺为:调节浸出液中V2O5浓度为5.02g/L、pH值为10.0,采用201X7交换树脂对浸出液中的钒进行提取回收；采用NaCl含量10%、pH值为10.0的洗脱液进行解吸。树脂进行预处理:将树脂放在交换柱中，先用3-5%盐酸酸液冲洗，再用清水将树脂淋洗到中性，然后用5-10%的氢氧化钠碱水清洗，之后再用清水淋洗至中性，过程中不断的搅拌树脂，放置l_2h后，再重复此过程一次，处理好之后将树脂放在温度为40-60°C烘箱中烘干。
[0034]实施例二
[0035]一种硅酸盐型钒矿提钒工艺，包括焙烧酸浸、离子交换、铵盐沉钒；
[0036]采用的焙烧浸出工艺为为:一段焙烧、二段添加剂焙烧、酸浸；一段焙烧温度650°C，一段焙烧时间2.5h，钒矿磨矿粒度-200目80% ;二段焙烧碳酸钠6%，二段焙烧温度750°C，二段焙烧时间2.5h ；3%HC1溶液浸出，浸出温度65°C，浸出时间45min，液固比0.9:I ;
[0037]采用离子交换的工艺为:调节浸出液中V2O5浓度为4.5g/L、pH值为9，采用201 X 7交换树脂对浸出液中的钒进行提取回收；采用NaCl含量9%、pH值为9的洗脱液进行解吸。树脂进行预处理:将树脂放在交换柱中，先用3-5%盐酸酸液冲洗，再用清水将树脂淋洗到中性，然后用5-10%的氢氧化钠碱水清洗，之后再用清水淋洗至中性，过程中不断的搅拌树月旨，放置l_2h后，再重复此过程一次，处理好之后将树脂放在温度为40-60°C烘箱中烘干。
[0038]实施例三
[0039]一种硅酸盐型钒矿提钒工艺，包括焙烧酸浸、离子交换、铵盐沉钒；
[0040]采用的焙烧浸出工艺为为:一段焙烧、二段添加剂焙烧、酸浸；一段焙烧温度750°C，一段焙烧时间3.5h，钒矿磨矿粒度-200目80% ;二段焙烧碳酸钠8%，二段焙烧温度850°C，二段焙烧时间3.5h ；3%HC1溶液浸出，浸出温度75°C，浸出时间75min，液固比1.1:I ;
[0041]采用离子交换的工艺为:调节浸出液中V2O5浓度为5.5g/L、pH值为11，采用201X7交换树脂对浸出液中的钒进行提取回收；采用NaCl含量11%、pH值为11的洗脱液进行解吸。树脂进行预处理:将树脂放在交换柱中，先用3-5%盐酸酸液冲洗，再用清水将树脂淋洗到中性，然后用5-10%的氢氧化钠碱水清洗，之后再用清水淋洗至中性，过程中不断的搅拌树脂，放置l_2h后，再重复此过程一次，处理好之后将树脂放在温度为40-60°C烘箱中烘干。
[0042] 申请人:声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属【技术领域】的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
【权利要求】
1.一种硅酸盐型钒矿提钒工艺，包括焙烧酸浸、离子交换、铵盐沉钒； 采用的焙烧浸出工艺为为:一段焙烧、二段添加剂焙烧、酸浸；一段焙烧温度650-750°C，一段焙烧时间2.5-3.5h，钒矿磨矿粒度-200目80% ;二段焙烧碳酸钠6_8%，二段焙烧温度750-850°C，二段焙烧时间2.5-3.5h ；3%HC1溶液浸出，浸出温度65_75°C，浸出时间 45min_75min,液固比 0.9-1.1:1; 采用离子交换的工艺为:调节浸出液中V205浓度为4.5-5.5g/L、pH值为9_11，采用201X7交换树脂对浸出液中的钒进行提取回收；采用NaCl含量9_11%、pH值为9_11的洗脱液进行解吸。
2.根据权利要求1的工艺，优选，采用的焙烧浸出工艺为为:一段焙烧、二段添加剂焙烧、酸浸；一段焙烧温度700°C，一段焙烧时间3h，钒矿磨矿粒度-200目80% ;二段焙烧碳酸钠7%，二段焙烧温度800°C，二段焙烧时间3h ；3%HC1溶液浸出，浸出温度70°C，浸出时间lh，液固比1:1，可得到钒的浸出率大于85%。
3.根据权利要求1的工艺，优选，采用离子交换的工艺为:调节浸出液中V205浓度为5.02g/L、pH值为10.0，采用201X7交换树脂对浸出液中的钒进行提取回收；采用NaCl含量10%、pH值为10.0的洗脱液进行解吸。
4.根据权利要求1的工艺，优选，为了达到理想的离子交换效果，需对树脂进行预处理及对含钒溶液进行净化处理。
5.根据权利要求4的工艺，树脂的预处理为:先用3-5%盐酸酸液冲洗，再用清水将树脂淋洗到中性，然后用5-10%的氢氧化钠碱水清洗，之后再用清水淋洗至中性，过程中不断的搅拌树脂，放置l_2h后，再重复此过程一次，处理好之后将树脂放在温度为40-60°C烘箱中烘干。
【文档编号】C22B1/02GK104294033SQ201310299567
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年7月16日 优先权日:2013年7月16日
【发明者】张明 申请人:无锡华冶钢铁有限公司