含钒石煤提钒工艺研究.pdf

第6 l 卷第2 期 20O9 年5 月 有 色金属 N o n f e r m u sM e t a l s V 0 1 ．6 1 ．N o ．2 M a y2O O9 含钒石煤提钒工艺研究 史玲，谢建宏 西安建筑科技大学，西安7 1 0 0 5 5 摘要研究陕西某石煤矿提钒工艺。原矿通过加入少量添加剂氯化钠进行氧化焙烧，确定最适宜的氯化钠用量。焙烧温 度，焙烧时阃。焙砂进行水浸，可得劲6 5 ％以上的钒浸出率。工艺简单，适应性强，沉钒容易。 关键词冶金技术；提钒；浸出；石煤；氯化钠焙烧 中图分类号1 1 唱4 1 ．3 ；T F U 4 6 ．2 ；T F l l l ．3 l 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 一0 2 1 l 2 0 0 9 0 2 0 0 7 7 0 3 钒具有许多可贵的理化特性和机械特性，因而 广泛应用于近代工业技术中，据统计8 0 ％～8 5 ％的 钒用于黑色冶金工业中作为添加剂以制备特种钢。 在化学工业方面，钒化合物作为催化剂和裂化剂，已 广泛应用于接触法硫酸制造工业、石油炼制及有机 合成工业中。在特种玻璃、陶瓷、纺织、橡胶、油漆、 照相、电影等行业也用到钒的化合物。在有色金属 合金中，钛工业已经成为钒的第二大市场，钒钛合金 在航空、航天及核工业中都具有广泛用途。因此研 究高回收率低污染的石煤提钒新工艺具有非常积极 的意义。 我国有丰富的钒资源，除钒钛磁铁矿外，还有一 类低品位单一钒矿资源，即作为钒的单独矿床开采 的含钒碳质页岩，俗称石煤。石煤既是一种含碳氢 少、发热量低、灰分高的劣质煤，也是一种低品位多 金属矿石，其中最具有商业意义的金属元素是钒。 钒在石煤中价态分析结果表明⋯，绝大部分地区石 煤中的钒都是以酸碱不溶的V Ⅲ 和V Ⅳ 为主， 这就是在石煤提钒过程中需要采用氧化焙烧使低价 钒变为V V 的原因。因为焙烧阶段含钒矿物相变 机理复杂，影响因素诸多，目前尚处于定性研究阶 段。通过对陕西某含钒石煤提钒的各种工艺进行对 比研究，确定采用低盐钠化法，即在焙烧阶段加入添 加剂氯化钠，使V Ⅲ 和V Ⅳ 转化为可溶于水的 V V 而被提取利用。原矿主要化学成分见表1 。 表l 原矿主要化学成分 T a M e1C h 锄i c a lc o m p o s i t i o no fT 1 J n 一曲m i n eo r e 元素 V 2 0 5S i 0 2 C a M g O C uP bZ n 含量／％ 1 ．0 4 6 8 ．0 6 4 ．7 5 2 ．6 60 ．0 6 0 ．0 2 O ．0 8 元素T F eT CA L 2 0 3 T i 0 2K 2 0 N a 2 0S 含量／％ 4 ．2 61 ．7 4 6 ．2 9 0 ．7 8 1 ．9 6 0 ．0 3 0 ．8 6 分解，但当有钒、铁、锰、铝、硅等氧化物存在时，氯化 钠就加速分解，产生活性氯和N a ，o 。活性氯作为一 种氧化剂与低价钒作用生成中间产物V O C l 3 ，在高 温有氧存在的条件下，V o C l 3 不稳定，发生分解反 应。如式 1 ～式 6 所示L 2J 。 2 N a C l 1 ／2 0 2 N a 2 0 C 1 2 1 3 C 1 2 3 v 2 0 4 2 V o C l 3 2 v 2 0 5 2 2 V o C l 3 3 ／2 0 2 V 2 0 5 3 C 1 2 3 v 2 0 3 0 2 v 2 0 5 ． 4 2 N a C l H 2 0 N a 2 0 2 H C l 5 z N a 2 0 y v 2 0 5 z N a 2 0 ‘y v 2 0 5 6 试验固定条件为磨矿细度一7 4 肚m 8 0 ％、焙烧温 度9 0 0 ℃、焙烧时闻2 h 、水浸温度9 0 ℃、水浸时间 1 h 、水浸液固比3 l 、食盐用量分别为8 ，1 0 ，1 2 ，1 4 9 。 为了防止烧结，对试样进行制粒后焙烧【3J ，制粒加 水量约为1 2 ％。试验流程见图1 ，试验结果见表2 。 从试验结果可以看出，随着食盐用量的增加，钒 的浸出率在逐步提高，综合考虑指标与污染问题，确 定食盐用量为1 2 ％。 1焙烧氯化钠用量试验 2焙烧时间试验 氯化钠热稳性较高，在空气中加热至高温也不 收稿日期2 0 0 6 一1 2 3 0 作者简介史玲 1 9 7 7 一 ，女。内蒙古商都县人。讲师，硕士，主要 从事选矿与化学等方面的教学及研究。 焙烧时间试验固定条件为磨矿细度一7 4 弘m 8 0 ％、焙烧温度8 5 0 ℃、食盐用量1 2 ％、水浸温度 9 0 ℃、液固比3 1 、水浸时间1 h ，焙烧时间分别为2 ， 3 ，4 h ，试验流程同图1 ，试验结果见表3 。 万方数据 7 8有色金属 第6 1 卷 表2 氯化钠用量试验结果1 l T a b l e2T 器tr e s u l to fS 0 d i u mc h l o r i d ed o s a g e 1 浸液的单位为m L 。 原矿 塾兰墅 图l 提钒试验工艺流程 F 谵．1F l a w s h e e to fv a n a d i u me x t 『a c t i o nt e s t 从试验结果看出，在焙烧温度8 5 0 ℃，焙烧时间 从2 h 到4 h ，对试验结果影响不是很大，从技术和经 济综合考虑，试验暂定焙烧时间为3 h 。 3 焙烧温度试验 焙烧温度试验固定条件为磨矿细度一7 4 肛m 8 0 ％、焙烧时间3 h 、食盐用量1 2 ％、水浸温度9 0 ℃、 液固比3 1 、水浸时间1 h ，焙烧温度分别为8 0 0 ， 8 5 0 ，9 0 0 ℃，试验流程同图l ，试验结果见表4 。焙烧 温度从8 0 0 ℃到9 0 0 ℃影响不明显，试验选择最佳温 度为8 5 0 ℃。 表3 焙烧时间试验结果1 ’ T a b l e3T e s tr 骼u l to fr o 鹊t i n gt i m e 1 浸液的单位为m L 。 表4 焙烧温度试验结果1 J T a b l e4T e s tr e s u l to fr o a s t i n gt 唧p e r a t u r e 1 浸液的单位为m L 。 通过焙烧试验，确定最佳焙烧条件为添加剂氯 化钠用量1 2 ％，焙烧温度8 5 0 ℃，焙烧时间3 h 。浸 出工艺已经为最佳条件。 4 沉钒试验 在添加剂氯化钠用量1 2 ％，焙烧温度8 5 0 ℃，焙 烧时间3 h 的焙烧条件下制备焙砂，焙砂经过水浸， 温度9 0 ℃，液固比为3 1 ，搅拌浸取1 h ，浸液进行沉 钒试验【4 j 。将母液浓缩至约4 9 ／L ，用1 0 ％的稀硫 酸调节p H 值为5 ～6 ，然后加入硫酸铵，用量为钒理 论值的4 ～5 倍，搅拌溶解。再用稀硫酸调节p H 2 ，加热沸腾后自然降温到8 5 ～9 0 ℃时不断搅拌1 h ， 万方数据 第2 期史玲等含钒石煤提钒工艺研究 过滤得多钒酸铵[ N 心 5 H V l 0 0 2 8 ] ，多钒酸铵煅烧 即得五氧化二钒 v 2 0 5 。沉钒试验工艺流程如图2 所示。 5结语 试验用含钒石煤钒矿品位为1 ．0 4 ％，矿石中钒 的嵌布特性主要是钒赋存在含钒云母中，其次为含 钒电气石、含钒高岭石、少量分布在针铁矿、赤铁矿、 碳酸盐等矿物中，钒主要以类质同象取代矿物中的 铝存在于矿物晶格中，而吸附性存在的钒比例较少， 难以从矿物结构中溶浸出来。因此必须采用焙烧打 破这种矿物结构使其转化成可溶性钒，才能得以浸 出，而加入氯化钠的主要作用是加速钒的氧化，提高 钒的转浸率。钠化焙烧水浸工艺简单，转浸率高，适 应性强，只不过环境污染较重，在日益强调环保的现 代社会，建议企业慎重处理尾气，实现无污染排放。 原矿 多钒酸铵 l [ 蛰 ‘ 浸渣 V O 。分析 贫液 V 2 0 s 分析 五氧化二钒 ■●■■■●j ■●z j ■■■■■■■一 图2 沉钒试验工艺流程 F i g ．2 F l o w s h e e to fv a n a d i u me n c h m e n tt e s t 参考文献 [ 1 ] 邹晓勇．含钒石煤无盐焙烧酸浸生产五氧化二钒工艺的研究[ J ] ．化学世界，2 0 0 1 ， 3 1 1 7 一1 1 9 ． [ 2 ] 林海玲，范必威．石煤中影响钒转浸率的主要因素研究[ J ] ．成都理工学院学报，1 9 9 9 ，2 6 3 3 1 7 3 2 0 ． [ 3 ] 陈兴龙．从废石油催化剂中回收钒和钼的试验研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 0 4 ，2 4 3 4 7 4 9 ． [ 4 ] 张云．从酸浸石煤的萃取液中沉淀多聚钒酸铵[ J ] ．稀有金属，2 0 0 1 ，2 5 2 1 5 7 一1 5 9 ． T ∞h n o l o g y 蚰V a n a d i 帅E x t m c t i ∞f r o mB o n eC 啦l S H ，L i 托g ，X J E ，缸n 一 D ，z g 施，口靠渤i 研百勿o ，A r 西i 训”憎＆M z 蝴，藏么笼7 1 0 0 5 5 ，吼；，z 口 A b s t r a c t T h ep r o c e s So fv a n a d i u me x t r a c t i o no fb o n ec o a lo r e ，f r o maM i n ei nS h a a n x io fC h i n a ，i si n v e s t i g a t e d ．B y a d d i n gs o d i u m c h l o r i d et h er u n o f _ m i n ei sr o a s t e dt oc o n f i mo p t i m u mS 0 d i u mc h l o r i d e d o s a g e ，r o a s t i n g t e m p e r a t u r e ，瑚s t i n gt i m e ．T h ec a l c i n e do r ei sl e a c h e db yw a t e r ，t h el e a c h i n gr a t eo fV a n a d i u mi sa b o v e6 5 ％． T h et e c h n o l o g yi ss i m p l ea n df l e x i b l e ，a n dc o n v e n i e n tf o rv a n a d i u mp r e c i p i t a t i o n ． K e y w o r d s m e t a l l u r 画c a lt e c h n o l o g y ；v a n a d i u me x t r a c t i o n ；l e a c h i n g ；b o n ec o a l ；内a s t i n gw i t hs a l t 幸辜舭事 万方数据