一种石煤钒矿拌酸堆矿提取五氧化二钒的方法
【专利摘要】本发明公开了一种石煤钒矿拌酸堆矿提取五氧化二钒的方法，该方法将含钒石煤钒矿经过破碎、粗碎后粒度小于5mm，在破碎矿中加入酸及水混合均匀后堆存，堆存矿用清水常温浸出，矿浆过滤产出浸出液和浸出渣，浸出渣经过浆化洗涤后，用作建材，生产水泥或制砖。浸出液经过石灰和纯碱中和后用萃取剂萃取，硫酸反萃，反萃液经双氧水氧化、氨水中和、酸性沉钒，产出红钒经煅烧后产出五氧化二钒。钒浸出率大幅提高，达到90%以上，综合回收率达到85%以上。
【专利说明】一种石煤钒矿拌酸堆矿提取五氧化二钒的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于五氧化二钒的提取方法，具体涉及一种石煤钒矿拌酸堆矿提取五氧化二钒的方法。
【背景技术】
[0002]湖南省内石煤资源丰富，尤其是在湘西地区，随着石煤提钒工艺的进步，部分新工艺已经投入到工业生产过程中。但是大部分工艺技术指标较差，适应性不高，钒的转浸率一般为60~80%，回收率为55~75%，产品以98钒为主。
[0003]本工艺使用提钒原料为湖南省沅陵县凉水井地区钒矿，该钒矿储量大，品位高，杂质含量低，可以露天开采。V2O5含量品均大于等于1.4%，最高达到2.7%。
[0004]我国石煤资源丰富，尤其是湖南省内石煤资源非常集中，经过近年来工艺研究，石煤提钒工艺日渐成熟，各类新工艺路线投入工业生产中，但是普遍技术指标较差，研究一种工艺流程简单，回收率高，回收后产品纯度高的五氧化二钒的提取方法具有重要意义。
【发明内容】
[0005]本发明主要解决的技术问题，简化了石煤提钒工艺，实现了石煤自热堆存，设备投资和维护成本大幅降低，钒浸出和回收率大幅增加，从而实现了石煤提钒工艺的突破，提出了一种石煤破碎矿拌酸自热、水浸、中和还原、萃取、沉钒五氧化二钒的方法。本发明使用自热拌酸堆存工艺，简化了工艺流程，钒浸出率大幅提高，达到90%以上，综合回收率达到85%以上。
[0006]为实现上述目的，本发明的技术方案是:
[0007]一种石煤钒矿拌酸堆矿提取五氧化二钒的方法，包括以下步骤:
[0008]I)将原矿破碎至粒径≤5mm的破碎矿；
[0009]2)按重量份计算，在100份的所述破碎矿中配入15份~20份质量浓度为90%_95%的硫酸进行混合，混合时间为2min~5min,然后加入10份-15份的水继续混合均匀,得混合矿；将所述混合矿堆存成锥形堆，在锥形堆表面覆盖保温材料，利用硫酸稀释过程中产出的热量自热反应，堆存时间为3~5天，堆存完毕后得到堆存矿；
[0010]3)在所述堆存矿中加水，水与堆存矿的质量比例为1-2:1，在20°C -30°c下浸出
0.5h-l.5h，过滤，得浸出渣和浸出液；浸出渣洗涤2-4次，洗涤水回流浸出；
[0011]4)将所述浸出液用石灰中和至pH为1.0-1.5,过滤除洛，然后加入铁粉还原2.0h-2.5h，所述铁粉的加入量为1.5g/L浸出液-2.5g/L浸出液；再加入纯碱中和溶液至pH为2.5~2.8，过滤除去残留的铁粉，得中和液；
[0012]5)将所述中和液进行萃取，萃取剂由P204、磷酸三丁酯(TBP)和煤油组成，其中P204的质量分数为10%-15%，磷酸三丁酯的质量分数为5%-6%，其余为煤油；萃取剂加入量按照有机相与水相的体积比为2-3:1为准；有机相用pH为1.8-2.2的硫酸水溶液洗涤，洗水循环使用，洗涤后的有机相用浓度为2mol/L-3mol/L的硫酸进行多次反萃，每次有机相与反萃液的体积比为3-4:1,得反萃液和贫有机相；
[0013]6)将所述反萃液用双氧水氧化，氧化时间为1.0h-1.5h，然后用氨水中和至pH为2.0~2.5，再加热至90°C~95°C，保温1.5h_2h，过滤产出红钒；将该红钒洗涤后煅烧，煅烧条件:300°C _350°C入炉——550°C _600°C煅烧 1.5h_2.5h——300°C _350°C 出炉，焙烧
后得五氧化二钒。
[0014]步骤(1)所述原矿优选为V2O5含量在1.4%-2.7%的石煤钒矿。
[0015]步骤(1)所述原矿的组成优选为:V2O5L4%-2.7%，K+0.66%_1%，Fe 总 1%_1.04%、Al2033.2%-3.75%、Si2081%-82%、C8.3%-8.6%，其余为杂质。
[0016]步骤(1)所述破碎矿中优选粒径小于0.074mm的矿物占破碎矿总质量的5%~25%。
[0017]优选在步骤(5)所述贫有机相中加入20g/L_25g/L的草酸溶液反萃除铁，草酸溶液使用量为:贫有机相:草酸溶液=2-3:1，混合时间为5min-10min，澄清时间为Smin~lOmin，萃取级数为3-5级。
[0018]在步骤(6)所述双氧水为质量浓度优选为20%_30%的双氧水
[0019]下面对本发明做进一步解释和说明:
[0020]该方法包括以下步骤:
[0021]I)将含f凡石煤f凡 矿破碎至最大粒径小于5_。
[0022]2 )将破碎矿拌酸20%硫酸和10%萃余液(或清水)，机械搅拌混合均匀，堆矿并覆盖保温保水材料，自热熟化3~5日。堆存过程主要反应:
[0023](V2O3) ? X+0.502=V204+X
[0024]V204+0.502=V2O5
[0025]V205+Me0=Me (VO3)2
[0026]V205+H2S04= (VO2) 2S04+H20
[0027]V204+H20=V202 (OH) 4
[0028]V2O2 (OH) 4+2H2S04=V202 (SO4) 2+4H20
[0029]2Me (VO3) 3+6H2S04=3 (VO2) 2S04+6H20+Me2 (SO4) 3
[0030]3)将堆存矿人工或机械打碎，然后进入浸出工序。浸出使用浸出渣洗涤水，按照浸出剂:堆存矿=1:1，常温浸出1.0h，过滤洗涤，浸出渣洗涤4次。浸出过程中钒浸出率达到90%。主要化学过程为盐溶解过程:
[0031](VO2) 2S04=2V02++S042_
[0032]4)浸出产出的浸出液用石灰中和至pHl.5，过滤除去产生的硫酸钙渣，再加入2g/L铁粉还原2.0h,同时加入纯碱中和溶液至pH2.5~2.8.，过滤除去残留的少量铁粉，该溶液作为萃取料液。
[0033]5)将中和还原后产出的溶液浸出萃取工序。萃取混合时间5~8min，澄清时间为10~15min，有机相:水相=2:1，萃取至料液中钒浓度为0.12~0.18g/L。有机相用pH为2.0的硫酸溶液洗涤2级，相比为1:1，洗水循环使用。洗涤后的有机相用3mol/L的盐酸反萃，反萃为6级,有机相:反萃液=4:1,反萃时间5~8min,澄清时间为10~15min。萃取过程化学反应:
[0034]nV02++m [(HA)2] = (VO) nA2n (HA) 2 (m_n) +2nH+[0035]nV02++m [NaA (HA) ] = (VO) nA2n (HA) 2 (D1_n) +2nNa.[0036]nFe3++m [ (HA) 3] =FeA3n (HA) 3(m_n)+3nH+
[0037]nAl3++m [ (HA) 3] =AlA3n (HA) 3(m_n)+3nH+
[0038]反萃化学反应:nH2S04+(VO) nA2n(HA)
2 (m-n)
[0039]=nV0S04+H2nA2n(HA)2(m_n)
[0040]6)反萃液用双氧水氧化后,氧化时间1.0h,用氨水中和至pH2.0~2.5。加热至90~95°C，维持1.5h，过滤产出红钒。该红钒用纯净水淋洗三次，每次洗水用量与红钒体积相同。洗涤后红钒进入马弗炉煅烧，煅烧条件:350°C入炉——550°C煅烧2.0h——350°C出炉。焙烧后产出98%的五氧化二钒。
[0041 ] 沉钒及煅烧过程化学过程:
[0042]中和反应:2NH3? H2CHH2SO4= (NH3) 2S04+2H20
[0043]氧化反应:2V02++H202+H20=2V03>6H+
[0044]2H++2Fe2+H2 02=2Fe3++2H30
[0045]红钒沉淀:6HV03+8NH40H=(NH4)2V6O16 I +4H20
[0046]
【权利要求】
1.一种石煤钒矿拌酸堆矿提取五氧化二钒的方法，其特征是，包括以下步骤: I)将原矿破碎至粒径< 5mm的破碎矿； 2)按重量份计算，在100份的所述破碎矿中配入15份~20份质量浓度为90%-95%的硫酸进行混合，混合时间为2 min飞min，然后加入10份-15份的水继续混合均匀，得混合矿；将所述混合矿堆存成锥形堆，在锥形堆表面覆盖保温材料，利用硫酸稀释过程中产出的热量自热反应，堆存时间为3飞天，堆存完毕后得到堆存矿； 3)在所述堆存矿中加水，水与堆存矿的质量比例为1-2:1，在20°C-30°C下浸出0.5h-l.5 h，过滤，得浸出渣和浸出液；浸出渣洗涤2-4次，洗涤水回流浸出； 4)将所述浸出液用石灰中和至pH为1.0-1.5,过滤除洛,然后加入铁粉还原2.0 h-2.5h，所述铁粉的加入量为1.5g/L浸出液-2.5g/L浸出液；再加入纯碱中和溶液至pH为2.5^2.8，过滤除去残留的铁粉，得中和液； 5)将所述中和液进行萃取，萃取剂由P204、磷酸三丁酯和煤油组成，其中P204的质量分数为10%-15%，磷酸三丁酯的质量分数为5%-6%，其余为煤油；萃取剂加入量按照有机相与水相的体积比为2-3:1为准；有机相用pH为1.8-2.2的硫酸水溶液洗漆,洗水循环使用，洗漆后的有机相用浓度为2mol/L-3mol/L的硫酸进行多次反萃,每次有机相与反萃液的体积比为3-4:1,得反萃液和贫有机相； 6)将所述反萃液用双氧水氧化,氧化时间为1.0h-1.5 h,然后用氨水中和至pH为
2.(T2.5，再加热至90°C ^95°C，保温1.5h_2h，过滤产出红钒；将该红钒洗涤后煅烧，煅烧条件:300°C _350°C入炉-550°C -600°C煅烧 1.5 h -2.5h-300°C -350°C出炉，焙烧后得五氧化二钒。` 2.根据权利要求1所述石煤钒矿拌酸堆矿提取五氧化二钒的方法，其特征是，步骤(1)所述原矿为V2O5含量在1.4%-2.7%的石煤钒矿。
3.根据权利要求2所述石煤钒矿拌酸堆矿提取五氧化二钒的方法，其特征是，步骤(I)所述原矿的组成为:V2O5L 4%-2.7%, K+0.66%-1%，Fe总 1%-1.04%、Al2033.2%-3.75%、Si2081%-82%、C8.3%-8.6%，其余为杂质。
4.根据权利要求1所述石煤钒矿拌酸堆矿提取五氧化二钒的方法，其特征是，步骤(1)所述破碎矿中粒径小于0.074mm的矿物占破碎矿总质量的5%~25%。
5.根据权利要求1所述石煤钒矿拌酸堆矿提取五氧化二钒的方法，其特征是，在步骤(5)所述贫有机相中加入20g/L-25g/L的草酸溶液反萃除铁，草酸溶液使用量为:贫有机相:草酸溶液=2-3:1，混合时间为5 min -lOmin，澄清时间为8 min~lOmin，萃取级数为3-5 级。
6.根据权利要求1所述石煤钒矿拌酸堆矿提取五氧化二钒的方法，其特征是，在步骤(6)所述双氧水为质量浓度为20%-30%的双氧水。
【文档编号】C22B3/08GK103695643SQ201410006474
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2014年1月7日 优先权日:2014年1月7日
【发明者】刘景槐, 贾绍本, 吴海国, 牛磊, 雷湘, 刘振楠, 贾长友, 向福顺, 黄彦强 申请人:贾绍本, 湖南有色金属研究院