一种从石煤中提取钒的方法
【专利摘要】本发明公开了一种从石煤中提取钒的方法，其包括步骤：1）石煤焙烧料用碳酸钠和氢氧化钠混合溶液浸出，得到浸出液；2）加入双氧水；3)用有机组合物40%～60%A+10%～30%B+20%～40%C对加有双氧水的浸出液进行萃取；4）用碳酸钠或碳酸钠和氢氧化钠溶液反萃取有机相。由于采用直接萃取，含碳酸钠和氢氧化钠的萃余液可返回浸出回用，反萃液制取五氧化二钒。与目前碱浸-离子交换工艺相比，减少了浸出液中和工序、反萃液净化工序和萃余液处理及排放，从而大幅度降低了五氧化二钒生产成本，减少了废水排放。该萃取剂选择性较好，萃取过程即实现了钒与杂质的分离，反萃液经沉钒-煅烧可得到五氧化二钒产品。
【专利说明】一种从石煤中提取钒的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于冶金化工领域，具体涉及一种从石煤矿中提取钒的方法。
【背景技术】
[0002]石煤是我国独特的一种钒矿资源，储量极为丰富，也是我国钒提取的一种重要的资源。
[0003]从石煤中提取钒的工艺方法很多，主要有1.钠化焙烧-水浸工艺、i1.石煤矿空白焙烧-酸浸-离子交换(P204萃取或N235萃取)工艺，ii1.石煤矿酸浸-P204萃取工艺，iv.石煤矿空白焙烧-碱浸-离子交换工艺等。由于钠化焙烧-水浸工艺因环保问题已经在国内大部分地区禁止实施，正在逐渐淘汰中；石煤矿酸浸-P204萃取工艺和石煤矿空白焙烧-酸浸-P204萃取工艺在国内石煤提钒行业占有非常重要的地位，但是由于石煤矿钒含量低，因此每吨五氧化二钒产品硫酸消耗量高达20?40t，约三分之一的硫酸残留在浸出液中，浸出液中和和还原过程还需要消耗大量的碱(石灰石、氨水或氢氧化钠)和还原剂(铁屑、硫代硫酸钠等)，反萃液还需要氧化，因此该工艺过程复杂，酸碱消耗量巨大，产品成本高。空白焙烧-碱浸-离子交换工艺目前国内只有两家工厂在使用，该工艺中石煤焙烧矿用氢氧化钠浸出，在浸出钒的同时，也附带使很多杂志元素如Si等进入溶液中。首先需要将溶液中的硅等阴离子杂质除去，然后调整溶液的PH值至3?5，再采用离子交换的方法富集钒。该工艺除杂要求较高，除杂后硅的浓度最好低于0.5g/L，否则在后续调整pH值时硅将会析出，但是除硅率高 时，钒的损失往往比较大，而且由于硅与钒在酸性条件下形成杂多酸，所以后续的离子交换过程达不到硅、钒高度分离的目的，容易造成产品中含硅超标。同时，中和时会消耗大量的酸，而且循环液中的盐浓度会逐渐积累，对后续的离子交换过程带来不利的影响。
[0004]空白焙烧-碱浸-溶剂萃取工艺目前还只是在研究阶段，目前大多数研究中都是以氢氧化钠浸出石煤矿焙烧料，从实验结果看得到了较好的浸出率，但在浸出钒的同时也附带使很多杂质元素如硅等进入到溶液中。工艺首先需要将溶液中的硅等阴离子杂质除去，然后才能用N235等进行溶剂萃取提取其中的钒。而目前碱性溶液中除硅的方法普遍比较繁琐，而且会在除硅的同时会带走一部分钒，对后续溶剂萃取部分带来不利的影响，因此该工艺过程复杂,试剂消耗量大,成本较高。
【发明内容】
[0005]针对本领域不足之处，本发明的目的在于公开一种从石煤矿中提取钒的方法，主要过程包括加入添加剂使含钒碱性溶液中的钒阴离子聚合物形成含钒络合物，液-液萃取其中的钒，负载有机相经NaOH或者碳酸钠溶液反萃得到钒酸钠溶液，萃余液返回浸出工序。
[0006]实现本发明目的的技术方案为:
[0007]一种从石煤中提取钒的方法，其包括步骤:[0008]I)石煤焙烧后的石煤焙烧料，用碳酸钠或碳酸钠和氢氧化钠混合溶液浸出，浸出的温度为10?100°c，得到含钒浸出液；
[0009]2)向浸出液中加入双氧水；
[0010]3)用体积比例的有机组合物40%?60%A+10%?30%B+20%?40%C对加有双氧水的浸出液进行萃取，萃取得到的有机相为负载有机相，水相为萃余液；
[0011]其中A为季铵盐，A的结构通式为[013(012)11012]3似，其中，11=4?8，父为0『、(:1_、SO42' NO3' CO32' HCO3-中的一种；
[0012]B为仲辛醇和/或异辛醇，C为有机溶剂；
[0013]4)用碳酸钠或氢氧化钠溶液反萃取有机相；
[0014]5)含游离碳酸钠、氢氧化钠的萃余液返回浸出过程；
[0015]6 )反萃液经沉钒-煅烧，得五氧化二钒。
[0016]石煤焙烧为本领域的常规方法，通常在750?950°C下焙烧I?6小时。得到的石煤焙烧料(又称石煤焙砂)中含五氧化二钒0.8?3wt%。
[0017]其中，所述碳酸钠和氢氧化钠混合溶液中，碳酸钠质量浓度I?20%,氢氧化钠质量浓度O?10%。
[0018]其中，所述步骤I)浸出的温度为10?100°C，浸出时间为l_3h。
[0019]其中，所述步骤I)中碳酸钠或碳酸钠和氢氧化钠混合溶液与石煤焙烧料的液固比为0.8?3:1体积比例。本工 艺的优点就是不再需对浸出液进行加酸或加碱进行调节。
[0020]其中，所述步骤2)中双氧水加入量按双氧水中H2O2与浸出液中V2O5的质量比
0.5?5:1加入。
[0021]其中，所述步骤3)中萃取的温度为10_45°C，萃取时间I?30min，分相时间I?30min, 0/A比为0.1?1:1。0/A比为萃取中有机相与水相的体积比。
[0022]其中，所述步骤3)中有机溶剂为磺化煤油或260#溶剂油。
[0023]其中，步骤4)中所述碳酸钠溶液摩尔浓度为0.1?3mol/L，所述氢氧化钠溶液摩尔浓度为0.2?4mol/L, 0/A为I?10:1。
[0024]优选地，步骤4)中所述碳酸钠溶液摩尔浓度为I?3mol/L，所述氢氧化钠溶液摩尔浓度为2?4mol/L, 0/A为I?8:1。
[0025]其中，所述步骤4)中萃取的时间为I?30min。。
[0026]萃取后,萃余液返回浸出工序,反萃液沉fL制取五氧化二fL产品。
[0027]其中，所述步骤5)中萃余液不需经过处理，直接返回浸出过程。
[0028]其中，所述步骤6)沉钒-多少采用本领域常规手段，是向反萃液中加铵盐或氨水沉偏钒酸铵；或加酸沉红钒的方法沉钒，煅烧后得到五氧化二钒。
[0029]本发明的有益效果在于:
[0030]与碱浸-离子交换工艺相比，减少了浸出液中和除硅工序、反萃液净化工序，工艺简单，操作简便。
[0031]由于采用直接萃取，含碳酸钠和氢氧化钠的萃余液可返回浸出回用，与目前碱浸-离子交换工艺相比，减少了除杂试剂、中和用酸和浸出剂碱的消耗量，减少了废水排放量，从而大幅度降低了五氧化二钒生产成本。
[0032]该萃取剂选择性较好，萃取过程即实现了钒与杂质的分离，反萃液不需要经过净化，经沉钒-煅烧可得到五氧化二钒产品。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1为本发明方法的工艺流程图；
【具体实施方式】
[0034]现以以下最佳实施例来说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0035]实施例1:
[0036]按照图1所述工艺流程进行操作。
[0037]石煤焙烧料中五氧化二钒含量为1.2806% ；
[0038]浸出剂为无水碳酸钠，配制成3%的溶液；
[0039]条件:液固比1/1，时间2h，常压，碳酸钠加入量为石煤焙烧料质量3%( 100克焙砂加入3克碳酸钠)；
[0040]首先在常温下向纯水中加入无水碳酸钠，搅拌溶解，在水浴锅中加热至不同温度后再向其中加入石煤焙烧料进行浸出，结果见表I。
[0041]表I不同温度条件·下浸出的实验结果
[0042]
【权利要求】
1.一种从石煤中提取钒的方法，其特征在于，包括步骤: 1)石煤焙烧后的石煤焙烧料，用碳酸钠或碳酸钠和氢氧化钠混合溶液浸出，浸出的温度为10?100°C，得到含钒浸出液； 2)向浸出液中加入双氧水； 3)用体积比例的有机组合物40%?60%A+10%?30%B+20%?40%C对加有双氧水的浸出液进行萃取，萃取得到的有机相为负载有机相，水相为萃余液； 其中A为季铵盐，A的结构通式为[CH3 (CH2)nCH2]3NX，其中，n=4?8，X为OH'Cl'SO/—、NO3' CO32' HCO3-中的一种； B为仲辛醇和/或异辛醇，C为有机溶剂； 4)负载有机相用碳酸钠或氢氧化钠溶液反萃取，得反萃液； 5)含游离碳酸钠、氢氧化钠的萃余液返回浸出过程； 6)反萃液经沉钒-煅烧，得五氧化二钒。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳酸钠和氢氧化钠混合溶液中，碳酸钠质量浓度I?20%， 氢氧化钠质量浓度O?10%。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤I)浸出的温度为10?100°C，浸出时间为0.5?5h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤I)中碳酸钠和氢氧化钠混合溶液与石煤焙烧料的液固比为0.8?8:1质量比。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中双氧水加入量按H2O2= V2O5质量比为0.5?5:1加入。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中萃取的温度为10?45°C，萃取时间为I?30min,分相时间I?30min。
7.根据权利要求1?6任一所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中0/A为0.1?1:1。
8.根据权利要求1?6任一所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中有机溶剂为磺化煤油或260#溶剂油。
9.根据权利要求1?6任一所述的方法，其特征在于，步骤4)中所述碳酸钠溶液摩尔浓度为0.1?3mol/L,所述氢氧化钠溶液摩尔浓度为0.2?4mol/L, 0/A为I?10:1。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤4)中所述碳酸钠溶液摩尔浓度为I?3mol/L,所述氢氧化钠溶液摩尔浓度为2?4mol/L, 0/A为I?8:1。
【文档编号】C22B34/22GK103436715SQ201310347117
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月9日 优先权日:2013年8月9日
【发明者】李青刚, 齐兆树, 肖连生, 张贵清, 曾里 申请人:中南大学