一种从硅质型钒矿中同时回收钒和硅的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及化工冶金及资源综合利用技术领域，尤其涉及一种从硅质型钒矿中同时回收钒和硅的方法。
【背景技术】
[0002]钒是一种高熔点、难熔稀有金属，主要应用于钢铁、冶金、化工、航空航天等工业部门。钒在炼钢过程中能与碳、氮形成化合物，起到阻止晶粒生长、细化晶粒的目的，从而增强钢材的强度、可淬性、可焊性和抗磨性。世界钒消费中约有85%用于制造高强度低合金钢、工具和冲模钢。特别是近年来，随着全球经济的发展以及钒产品的延伸开发，钒制品的需求量不断增大，钒冶炼工业在我国发展势头猛进。
[0003]硅质型钒矿主要是指黑色岩系中的的沉积型钒矿床，如石煤型钒矿、粘土型钒矿等，大多分布于扬子地台和秦岭一祁连褶皱系两侧，矿石中钒含量较低，其V2O5含量一般在
1.5%以下，而娃质岩含量则较高，S12^量一般占矿石总量的60%以上。目前，虽然娃质型钒矿的开发利用企业很多，但往往只限于提钒，利用方式单一，对于硅质物成分则基本上没有进行利用(这主要有两方面的原因:一方面，在提钒过程中，硅作为杂质元素，在浸取阶段易和钒同时进入溶液中，极易生成胶体沉淀，生成胶体沉淀过程中夹带钒会引起钒损失，同时使后续工艺(如萃取、离子交换等)难以进行，企业在实际生产中，往往尽量控制硅留在尾渣内，条件允许的话再利用尾渣中的硅；另一方面，由于该类钒矿含钒品位低，产生的渣量巨大，且同时含有多种元素，分离较为困难，综合利用难度很大)。同时，在开发利用过程中存在技术装备水平与工艺技术落后，环境污染严重、资源利用程度低、资源浪费等问题，没有把提钒与资源综合利用、清洁利用综合进行考虑，与国家大力推广的清洁绿色生产、节能降耗、发展循环经济的产业政策还有一定差距。因此，研究一种新的清洁型提钒工艺，从源头上解决“三废”对环境的污染，并实现硅质型钒矿资源中硅和钒的综合利用，已成为行业发展的趋势。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种清洁无污染的从硅质型钒矿中同时回收钒和硅的方法。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为:
一种从硅质型钒矿中同时回收钒和硅的方法，包括以下步骤:
1)将硅质型钒矿破碎后与碱性物质混合均匀并进行焙烧；
2)将步骤I)焙烧后的产物置于水中进行溶解、固液分离，得到碱性溶液；
3)在步骤2)得到的碱性溶液中加入可溶性氯化盐并调节溶液的pH值为7.5?9.5，搅拌进行反应，固液分离后得到沉淀和滤液；
4)将步骤3)得到的沉淀用水洗涤、干燥，得到白炭黑产品；
5)将步骤3)得到的滤液与步骤4)中洗涤沉淀后的洗涤水合并经离子交换或溶剂萃取、沉钒、煅烧制成五氧化二钒产品。
[0006]上述的从硅质型钒矿中同时回收钒和硅的方法，优选的，所述步骤I)中，碱性物质为 NaOH、KOH、Na2CO3^ K2C03、NaHCO3和 KHCO 3中的一种或几种。
[0007]上述的从硅质型钒矿中同时回收钒和硅的方法，优选的，所述碱性物质的质量为硅质型钒矿质量的1.0?2.0倍。
[0008]上述的从硅质型钒矿中同时回收钒和硅的方法，优选的，所述步骤I)中，焙烧过程中温度控制在300?500°C，焙烧时间控制在0.5?1.5h，焙烧气氛中02的体积含量不低于12%。进一步优选的，焙烧温度为400?500°C。更进一步优选的，焙烧温度为450°C。
[0009]上述的从硅质型钒矿中同时回收钒和硅的方法，优选的，所述步骤2)中，溶解过程中水的温度为60?100°C，溶解时间为0.5?2.0h。
[0010]上述的从硅质型钒矿中同时回收钒和硅的方法，优选的，所述步骤3)中，可溶性氯化盐为氯化钠或氯化钾；可溶性氯化盐的添加量为使溶液中氯化钠或氯化钾的物质的量浓度为0.5?1.0moI/L时所需量。
[0011]上述的从硅质型钒矿中同时回收钒和硅的方法，优选的，所述步骤3)中，pH值是通过加入硫酸或盐酸进行调节的；搅拌的时间为0.5?2.0h。
[0012]上述的从硅质型钒矿中同时回收钒和硅的方法，优选的，所述步骤4)中，用水洗涤是指用60?100°C的热水进行洗涤；干燥过程的温度为80?100°C。
[0013]上述的从硅质型钒矿中同时回收钒和硅的方法，优选的，所述步骤I)中，硅质型钒矿是指产于下寒武统黑色岩系中的沉积型钒矿。硅质型钒矿中具有较高含量的硅质岩成分，如石煤型钒矿、粘土型钒矿等。
[0014]上述的从硅质型钒矿中同时回收钒和硅的方法，优选的，所述步骤I)中，破碎的方式为鄂破、对棍或球磨；破碎后的娃质型银矿的粒度达到0.075mm?0.15mm。
[0015]与现有技术相比，本发明的优点在于:
I)本发明的工艺先将原矿石破碎，通过加入碱性物质进行低温焙烧，可将矿石中的钒和硅同时熔出，进行分别回收，不必等到提钒后再去处理废渣利用其中的硅，简化了工艺流程。
[0016]2)本发明的工艺在300?500°C的低温下进行焙烧，且焙烧时间短，仅有0.5?
1.5h，而常规的碱浸提钒工艺，矿石一般要在高于800°C的条件下焙烧2.0h以上，才可得到满意的钒浸出率，两者相比，本发明的工艺所需能耗大为降低，节能效果非常明显。
[0017]3)本发明的工艺通过加入碱性物质进行焙烧，可使常规焙烧工艺中产生的S02、NOx等有害废气得到有效控制，大大减少了对环境的污染，同时实现硅质型钒矿资源中硅和钒的综合利用，具有良好的经济效益和社会效益。
[0018]4)本发明的工艺从硅质型钒矿中同时回收钒和硅，回收过程在碱性条件下进行，可使矿石中的绝大部分杂质金属元素不进入溶液，而留在渣相，获得的产品纯度高，白炭黑产品中S12^量达到93%以上；五氧化二钒产品纯度达到99%以上。
【具体实施方式】
[0019]为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
[0020]除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
[0021]除有特别说明，本发明中用到的各种试剂、原料均为可以从市场上购买的商品或者可以通过公知的方法制得的产品。
[0022]实施例1:
本实施例中选用的硅质型钒矿为湖南岳阳某地产于下寒武统黑色岩系中的沉积型钒矿(硅质型石煤钒矿)，该钒矿中V2O5质量百分含量为0.76%、S1 2