专利名称：无污染的五氧化二钒的制备方法
技术领域：
本发明涉及化学冶金领域，具体地说是一种环保、基本上无污染，产率高的五氧化二钒的制备方法。
背景技术：
从十八世纪发现制造出钒开始，钒就作为一种优秀的催化剂和添加剂，广泛应用于工业生产的各个领域，起到很重要的作用。五氧化二钒(V2O5)是钒的最主要的并且是最稳定的存在形式。
钒钛磁铁矿在炼钢过程中，钒富集在钢渣中，称为钒渣，是炼钢的副产品，目前，大部分制备五氧化二钒的工艺，是以钒渣为原料的。但是在中国，存在着得天独厚的富钒页岩、泥岩、石煤等天然混合钒矿，这种钒矿相对于钒渣来讲，钒含量更高，但是，由于其主要成分为粘土，黏性较强，在制备五氧化二钒的过程中，需要利用穿透性高的盐类。在制备五氧化二钒的行业内，具有划时代意义的方法是1925-2006年间利用氯化钠的方法制备钒产品，该工艺是广大钒选厂多年来沿用的标准工艺，其致命缺点是...在分解过程中产生大量成分复杂的含氯气体，使钒厂周边空气严重污染，周边可形成1.5公里左右的无植物区，厂内工人氯肺病发生率很高，所以近年来国家已经明令禁止用此方法生产钒，湖北、湖南、浙江、陕西等省严令关闭五百多家钒厂。
近年来，世人已经认识到，环境保护的重要性，如何能够利用污染小的方法生产钒，是急欲解决的问题。
其他生产厂家有采用纯碱法，硫酸法，石膏法等，都因成本和回收率达不到要求，没有取得工业化生产的条件而不能广泛使用。
目前国内的石煤提钒大都采用钠化焙烧，其工艺流程为矿石破碎、脱炭、球磨、加盐(矿∶盐＝100∶13)、成球、在85℃～100℃的热水浸出液澄清、在100℃的温度下用硫酸沉粗钒、洗涤脱水、在100℃的温度下碱溶解、氯化铵沉淀偏钒酸铵、偏钒酸铵洗涤脱水、灼烧成精钒。该工艺劳动强度大，能耗高，收得率低，废气污染严重。为了消除严重的废气污染，近十多年来，国内许多研究单位进行了多种途径的探索，但是基本上都存在设备投资大，工艺要求高，不适宜于用我国现有钒厂设施进行技术改造等问题。
并且，现有技术中从页岩、石煤、泥岩等钒矿中制备五氧化二钒的工艺往往产率低，而且产品的纯度差，对环境污染大，危险性高，成本高。
如何能够解决环境污染的重要问题，并且高质量高效率的生产钒类产品是现在制钒工业领域需要解决的重要问题。
发明内容
本发明的一个目的是为解决上述制备五氧化二钒的工艺污染严重、工艺复杂、成本高、设备投资大、或只能在实验室中实现无法投入生产等问题，向人们提供一种环保、基本无污染、科学合理、简单方便、成本低廉的五氧化二钒的制备方法。
为实现上述目的，本发明的一个技术方案提供了一种无污染的五氧化二钒的制备方法，该方法步骤如下 1)矿石粉碎至60目以下，加入5-15％的药品混合剂，混合均匀，加入0-10％的水，通过制球机制成直径10-20mm的料球； 2)将步骤1中处理好的原料放入窑炉中在700-900℃条件下烧结1-5小时； 3)分离。
所述的药品混合剂由重量百分比如下的物质组成20-45％硫酸钠，0.01-10％促进剂，5-20％脱硫剂，其余为碳酸钠。
所述的促进剂为碳酸氢钠、碳酸氢铵、氨水中的任意一种或多种。
所述的脱硫剂为烧碱、熟石灰中的一种或多种。
所述的药品混合剂由重量百分比如下的物质组成25-30％硫酸钠，0.5-5％促进剂，8-15％脱硫剂，其余为碳酸钠。
所述的药品混合剂由重量百分比如下的物质组成28％硫酸钠，2％碳酸氢钠，10％熟石灰，其余为碳酸钠。
为了方便焙烧，还可以包括焙烧后的矿球破碎工艺。
经大量实验证明，现有技术中的能够从加盐焙烧后的页岩、煤泥、矿石中提取钒的工艺，均可用于本发明，其它从焙烧后的钒矿中提取钒的工艺，也可用于本发明；如在85℃～100℃的热水浸出液澄清、在100℃的温度下用硫酸沉粗钒、洗涤脱水、在100℃的温度下碱溶解、氯化铵沉淀偏钒酸铵、偏钒酸铵洗涤脱水、灼烧成精钒；如焙烧后的钒矿冷却至80℃以下，破碎，堆浸，浸液在树脂净化槽中净化，净化后的液体加入氯化铵，生成偏钒酸铵沉淀，分离出沉淀物，加热至150-200℃，即得到五氧化二钒。
有益效果 1.对于环境影响小，不会造成环境污染。本发明五氧化二钒的制备方法造成的污染小非常，尤其是加入脱硫剂的情况下，焙烧过程中形成的酸性物质参与反应，不会排出，生产过程中产生的气体符合排放标准，不会造成环境污染。
2.本发明五氧化二钒的制备方法简单易行，各个步骤设计得科学合理，可以利用现有的设备进行生产，成本低，效益好。
3.本发明五氧化二钒的制备方法产率高，产品纯度高 表1按照本发明方法的步骤，应用每组配方进行十次对照实验，验证实验效果
具体实施例方式 下面结合实施例来进一步说明本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1 50吨级工业大样处理矿石原料页岩50吨； 1.将矿石粉碎至60目以下，加入硫酸钠2吨，碳酸钠3吨，碳酸氢铵0.5吨，熟石灰1吨，混合均匀，加入0.2吨水，在造球机内造直径在10mm左右的球； 2.将步骤1中处理好的原料放入窑炉中在750℃条件下烧结4小时。
实施例2 1.原料页岩500kg，将矿石粉碎至60目以下，加入硫酸钠20kg，碳酸钠30kg，碳酸氢铵5kg，烧碱8kg混合均匀； 2.将步骤1中处理好的原料放入窑炉中在850℃条件下烧结5小时； 3.分离焙烧后的钒矿冷却至80℃以下，堆浸，浸液在树脂净化槽中净化，净化后的液体加入氯化铵，至生成偏钒酸铵沉淀完全，用离心式脱水机分离出沉淀物，加热至180-170℃，即得到五氧化二钒。
堆浸，为现有技术，在防渗层上设置渗水管，上面堆放焙烧后的钒矿，在堆顶洒水浸泡，浸出液流出，至收集池中。
浸出时间3.5小时 浸出次数3次 浸出方式堆浸 残留在矿石内的钒为30％± 树脂净化槽为现有技术中的产品，本实施例中应用的是青岛韩南树脂公司销售的产品。
检测排放的尾气，含硫量很少，达到排放标准 对比例1 1.页岩500kg，将矿石粉碎至60目以下，加入硫酸钠55kg混合均匀； 2.将步骤1中处理好的原料放入窑炉中在850℃条件下烧结3小时，保温3小时； 3.按照实施例2的技术分离。
尾气含硫量大，需要进行净化处理。
对比例2 1.页岩500kg，将矿石粉碎至60目以下，加入硫酸钠22.5kg，碳酸钠32.5kg，混合均匀； 2.将步骤1中处理好的原料放入窑炉中在850℃条件下烧结3小时，保温3小时； 3.按照实施例2的技术分离。
尾气含硫量大，需要进行净化处理。
实施例3-8 按照实施例1所述的方法处理矿石，原料如下(单位吨) 实施例9-14 按照实施例1所述的原料及方法，方法中所涉及的技术参数如下 实施例15-20 按照实施例1所述的方法，处理矿石，原料如下(单位吨) 实施例21 50吨级工业大样实验 1.原料页岩50吨，将矿石粉碎至60目以下，加入硫酸钠2吨，碳酸钠3吨，碳酸氢钠0.5吨，烧碱1吨，水0.5吨混合均匀，用造球机制成直径为10mm的料球； 2.将步骤1中处理好的原料放入窑炉中在875℃条件下烧结3小时； 3.把烧好的料球浸入浓度为3-5％的稀硫酸浸液中，检测，至溶液中含钒浓度为4g/L；向浸出液中加入碳酸氢铵至PH值为2-2.5，静置沉淀，得上清夜，取重量百分比为5-10％的三辛胺、2-5％混合醇、85-93％的磺化煤油混合成为萃取剂，其中混合醇为30-40％庚醇、30-40％辛醇、30-40％壬醇，将上清液与萃取剂以4-5∶1的比例混合，萃取，将上层液加入8-12％碳酸钠进行搅拌，静止后分层，下层为偏钒酸钠溶液，将偏钒酸钠溶液家兔1.2-1.8倍氯化铵，生成偏钒酸铵沉淀，将沉淀清洗脱水后在500-600℃灼烧7-9小时，即得到五氧化二钒。
实施例22 50吨级工业大样实验 1.原料页岩50吨，将矿石粉碎至60目以下，加入硫酸钠2吨，碳酸钠3吨，碳酸氢铵0.5吨，烧碱0.5吨，混合均匀；将混合均匀的矿粉按照现有技术送入造球机中，按照矿粉∶水为100∶10-12比例造球，并晾晒风干； 2.将步骤1中处理好的原料放入窑炉中在850-900℃条件下烧结3小时； 3.将烧好的矿球粉碎；用稀硫酸堆浸，控制总液量为矿石的2-4倍，每次浸出时间3-4小时，浸出次数3次，过滤，滤液中加入氯化铵至没有沉淀生成，过滤，滤渣用离心机脱水，在500℃下煅烧，即得到五氧化二钒。
对全过程中产生的烟气进行检测，符合排放标准，不需要进行尾气处理。
权利要求
1.一种无污染的五氧化二钒的制备方法，其特征在于，步骤如下
1)矿石粉碎至60目以下，加入5-15％的药品混合剂，混合均匀，加入0-10％的水，通过制球机制成直径10-20mm的料球；
2)将步骤1中处理好的原料放入窑炉中在700-900℃条件下烧结1-5小时；
3)分离；
所述的药品混合剂由重量百分比如下的物质组成20-45％硫酸钠，0.01-10％促进剂，5-20％脱硫剂，其余为碳酸钠。
2.根据权利要求1所述五氧化二钒的制备方法，其特征在于，所述的促进剂为碳酸氢钠、碳酸氢铵、氨水中的任意一种或多种。
3.根据权利要求1所述五氧化二钒的制备方法，其特征在于，所述的脱硫剂为烧碱、熟石灰中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述五氧化二钒的制备方法，其特征在于，所述的药品混合剂由重量百分比如下的物质组成25-30％硫酸钠，0.5-5％促进剂，8-15％脱硫剂，其余为碳酸钠。
5.根据权利要求2或3所述五氧化二钒的制备方法，其特征在于，所述的药品混合剂由重量百分比如下的物质组成28％硫酸钠，2％碳酸氢钠，10％熟石灰，其余为碳酸钠。
全文摘要
本发明涉及化学冶金领域，具体地说是一种无污染的五氧化二钒的制备方法，解决现有技术中制备五氧化二钒的工艺污染严重、工艺复杂、成本高、设备投资大、或只能在实验室中实现无法投入生产等问题，向人们提供一种无污染的五氧化二钒的制备方法，方法祥见说明书，该方法污染极小、科学合理、简单方便、成本低廉。
文档编号C01G21/02GK101113017SQ200710118539
公开日2008年1月30日 申请日期2007年7月9日 优先权日2007年7月9日
发明者沈峻庆, 米登锋 申请人:米登锋