陕西某碳硅质钒矿提钒工艺研究.pdf

2 8 有色金属 选矿部分2 0 0 6 年第3 期 陕西某碳硅质钒矿提钒工艺研究 刘i f , 4 军1 ，李继壁1 ，宾智勇2 ，卫亚儒1 1 ．西北有色地勘局，西安7 1 0 0 5 4 ；2 ．湖南有色金属研究院，长沙4 1 0 0 1 5 摘要详细论述了陕西某碳硅质含钒页岩提钒的焙烧、浸出T 艺。试验结果表明，采用无钠化空白焙烧一酸浸工 艺，钒的浸出率9 3 ．0 6 ％，最终回收率大于7 4 ％，品位大于9 8 ％，可用以指导生产。 关键词钒矿；碳硅质；焙烧；酸浸 中图分类号T D 9 5 4文献标识码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 0 6 0 3 0 0 2 8 0 3 我国钒矿资源丰富，主要矿种为钒钛磁铁矿。随 着钒的市场价格上涨，碳页岩类钒矿以及硅质钒矿 也得到充分的利用。提钒工艺中的钠化焙烧由于严 重污染环境，已经被禁止使用，采用无钠化焙烧提钒 是提钒工艺发展的方向。我国幅员辽阔，矿石性质复 杂，针对矿石性质研究其工艺及参数是成功提钒的 核心。本文针对陕西某碳硅质钒矿的特点，详细研究 其焙烧一浸出工艺，并完成萃取、沉钒、煅烧工艺，试 验取得良好的效果。 1 矿物分析及化学组成 对该矿的矿物分析结果表明，该矿的主要矿物 组成为，玉髓、石英、黏土矿类，少量长石、褐铁矿、赤 铁矿、方解石。钒主要赋存于黏土矿，可能以高岭土、 伊利石为主。x 一射线很难精确分辨各矿物具体钒含 量。物相分析结果表明，钒主要以v m 类质同象形 式置换6 次配位的三价铝存在于硅铝酸盐矿物占 7 0 ．3 1 ％，次之存在于碳质中占2 0 ．3 1 ％，游离态钒占 9 ．3 8 ％。其中氧化铁以及黏土矿物中钒占3 2 ．8 1 ％，云 母类型矿物中钒占6 1 ．7 2 ％，电气石及石榴石中钒占 5 ．4 7 ％。钒的嵌布粒度细微，分布多样。原矿化学分析 结果见表1 。 表1原矿化学成分分析结果／％ T a b1 C h e m i c a la n a l y s i sr e s u l t so fr l l n - - - o f _ m i n eo r e ／％ 元素V z O ，F e OF e 2 0 3M n OK 2 0N a 2 0M g OC a O CC u 含量1 ．1 60 ．9 3 2 ．6 2O ．0 0 50 ．5 2O ．0 7 12 ．1 4O ．7 01 ．0 80 ．0 0 5 元素P bB iN iM o SA 1 2 0 3P 2 0 ，S i O 水分烧失 含量O ．0 0 5O ．0 0 5O ．0 2 6 O ．0 2 8 0 ．2 02 ．9 20 ．4 85 4 ．5 7O ．3 28 ．3 0 2 焙烧一浸出工艺研究 收稿日期2 0 0 6 0 2 1 2 作者简介刘利军 1 9 5 9 一 ，男，陕西西安人，硕士，矿业处高级T 程师。 碳硅质钒矿常用的焙烧一浸出工艺有三种，即酸 浸、碱浸、水浸。试验分别进行了三种提钒方案对比。 2 ．1 酸浸、碱浸与水浸试验方案对比 2 ．1 ．1 酸浸 酸浸包括直接酸浸、焙烧酸浸，试验对比了不同 条件下两种方案对浸出结果的影响。参考有关资料” 试验基本参数设定为磨矿细度为一7 4 t x m7 1 ．5 ％、制 粒0 8 2 0 m m 、焙烧时问2 h 、温度8 5 0 。C 、含有少量氧 化剂的酸用量为原矿样1 2 ％、浸出液固比1 ．2 1 、浸 出时间1 2 h 、温度8 5 ～9 0 ℃。其结果见表2 。 表2不同酸浸方案试验结果／％ T a b2R e s u l t so fd i f f e r e n ta c i d _ l e a c h i n gc o n t r a s tt e s t ] ％ 试验结果表明⋯1 直接酸浸钒的浸出率只有 2 2 ．6 4 ％，通过在浸出工艺中加入不同氧化剂可对钒 的价态产生很大影响，加入2 ％N a C l O ，钒的浸出率 可以达到5 3 ．4 4 ％，可能是N a C l O ，的加入使得低价 钒大量转换为高价钒易于浸出，而不能转换的钒大 多以三价存在；H 0 的加入导致钒浸出结果变差， 其原因有待进一步研究。 2 焙烧一酸浸试验做了两 种工艺研究，钙化焙烧条件下钒的浸出率为 3 0 ．5 3 ％。相比较直接酸浸钒浸出率有所提高，但效果 不明显，空白焙烧后酸浸条件下，钒的浸出率达到 9 2 ．4 9 ％，空白焙烧一酸浸工艺结果较好。 2 ．1 ．2 碱浸与水浸 万方数据 2 0 0 6 年第3 期刘利军等陕西某碳硅质钒矿提钒工艺研究 2 9 碱浸常采用钙化焙烧，即在焙烧工艺中加人氧 化钙。浸出在碳酸盐碱液中进行，形成碳酸钙沉淀和 钒酸钠盐。试验采用的浸液为1 0 ％碳酸钠溶液；水浸 采用空白焙烧。其它条件同酸浸，结果见表3 。 表3 碱浸与水浸试验结果／％ T a b3R e s u l t so fa l k a l i - l e a c h i n ga n dw a t e r - l e a c h i n g c o n t r a s tt e s t ／％ 试验结果表明，该矿空白焙烧一水浸条件下浸出 率达到7 7 ．9 1 ％，浸出结果明显优于碱浸工艺。 通过三种焙烧一浸出工艺试验对比可以看出，该 碳硅质钒矿采用空白焙烧直接酸浸和水浸都可以达 到满意的浸出效果，尽管水浸有助于消除铁、镁等杂 质，但考虑到酸浸浸出率高于水浸大约1 5 ％，试验采 用空白焙烧一酸浸方案经济效果更优。 2 ．2 工艺条件研究 2 ．2 ．1 焙烧温度影响 。在提钒工艺中，钒矿的焙烧温度一般在7 5 0 ～ 9 0 0 。C ，试验选取焙烧温度范围为6 5 0 ～9 5 0 。C ，其结果 见图1 。 6 5 0 7 0 0 7 5 0 8 0 08 5 0 9 0 09 5 0 温度／℃ 图1 焙烧温度对浸出率的影响 F i g 1E f f e c t o fr o a s t i n gt e m p e r a t u r eo nt h e l e a c h i n gr a t e 从图1 可以看出该矿最佳焙烧温度为8 0 0 。C ，温 度较低时，低价钒氧化不充分；温度超过8 0 0 。C 时，浸 出率下降是由于部分熟料被烧结，使得钒浸出难度 加大。 2 ．2 ．2 焙烧时间影响 焙烧时间选择为1 、1 ．5 、2 h ，其结果见图2 。 从图2 可以看出，最佳焙烧时间为1 ．6 h ，时间 过长时不仅增加能耗，还导致烧结的产生。 9 4 9 2 堡 彗9 0 燃 8 8 8 6 1 ．01 ．21 ．41 ．61 ．82 ．O 时间／h 图2 焙烧时间对浸出率的影响 F i g2 E f f e c t o fr o a s t i n gt i m eO i lt h el e a c h i n gr a t e 2 ．2 ．3 磨矿细度的影响 磨矿细度选取一7 4 1 x m 5 0 ％、6 0 ％、7 0 ％、8 0 ％做 曲线，结果见图3 。 9 5 9 0 零 窦8 5 螂8 。 7 5 5 05 56 06 57 07 5 8 0 磨矿细度／一7 4 肛m ％ 图3 磨矿细度对浸出率的影响 F i g3 E f f e c to fg r i n d i n gf i n e n e s so nt h el e a c h i n gr a t e 从图3 可以看出，磨矿细度对浸出率影响很 大，随着细度的加大，浸出率增大，当一7 4 1 山m 达到 7 0 ％时，浸出率不再增大．最佳磨矿细度为一 7 4 1 x m 7 0 ％。 2 ．2 ．4 酸用量对浸出率的影响 试验选取含氧化剂的浓硫酸掺量值为4 ％6 ％、 8 ％、1 2 ％做曲线，试验结果见图4 。 9 0 冰8 0 褂 蔷 燃7 0 6 0 4681 01 2 硫酸用量／％ 图4 硫酸用量对浸出率的影响 F i g4 E f f e c to fs u l f u r i ca c i do nt h el e a c h i n gr a t e ∞ 帅 ∞ 加 ∞ ∞ ∞ 堡讲习燃 万方数据 3 0 霄色金属 选矿部分 2 0 0 6 年第3 期 从图4 可以看出，酸用量为6 ％，钒的浸出率达 到9 4 ．0 3 ％，用量为1 2 ％时，浸出率为9 4 ．3 9 ％，增加 值不大，从经济和浸出指标考虑，硫酸最佳用量为 6 ％。 2 ．2 ．5 浸出温度影响 浸出温度试验结果见图5 。 9 5 ．0 9 4 ．5 冰 薄9 4 o 赂9 3 ．5 9 3 ．0 3 04 05 06 07 08 09 0 浸出温度／℃ 图5 浸出温度对浸出率的影响 F i g5 E f f e c to fl e a c h i n gt e m p e r a t u r eo nt h el e a c h i n gr a t e 从图5 可以看出，该矿在常温3 0 ℃，浸出效果良 好，浸出率为9 3 ．3 6 ％，6 0 0 C ，浸出率最大为9 5 ．3 0 ％。 从工艺、能耗和浸出率三方面考虑，一般常温即可。 3 萃取一沉钒一煅烧工艺研究 萃取采用磷酸、磷酸酯及煤油，反萃取采用 1 ．5 M 的浓硫酸，两段萃取一反萃取后萃取率可达到 9 7 ．6 9 ％，萃取段数少，萃取效果明显；沉钒时加入氨 水调节p H 氧化沉钒，沉钒率达到9 8 ．2 8 ％；进行1 ～ 3 h 煅烧即可获得五氧化二钒最终产品。 4 结论 1 ．该钒矿矿石成分简单，主要以S i O 为主，钒 大部分赋存在黏土矿中，杂质含量低。因此，焙烧一浸 出及除杂工艺相对简单。 2 ．该钒矿可以采用空白焙烧一常温酸浸及空白 焙烧一水浸工艺，但前者浸出率更高。空白焙烧一酸浸 无污染，其最佳工艺参数为焙烧温度8 0 0 。C ，焙烧时 间1 ．6 h ，磨矿细度一7 4 1 x m 7 0 ％，最佳浸出酸用量6 ％。 在此工艺及参数下，浸出率为9 3 ．3 6 ％。 3 ．经过空白焙烧一酸浸、萃取一沉钒一煅烧提钒， 最终的钒回收率大于7 4 ％，五氧化二钒品位大于 9 8 ％，符合产品标准。 参考文献 [ 1 ] 邹晓勇，彭清静，欧阳玉祝，等．高硅低钙钒矿的钙化焙烧 工程E J3 ．过程工程学报2 0 0 1 ，1 2 1 8 9 2 1 9 2 ． S T U D Yo NP R o C E S ST E C H N O L o G Y o FS I L I C A C H A R C o A LB A S E DV A N A D I U Mo R E L ／UL i j u n l ，ⅡJ i b i l ，B I NZ h i y o 时，W E IY a r u l 口．N o r t h w e s tN o n f e r r o u sG e o l o g i c a lE x p l o r a t i o nB u r e a n , X i ’a n7 10 0 5 4 ．C h i n a ； 2 ．H u n a nI n s t i t u t ef o rN o n - f e r r O U SM e t a lR e s e a r c h , C h a n g s h a4 10 0 1 5 , C h i n a A B S T R A C T T h ep a p e rc o m p r e h e n s i v ei n t r o d u c e r o a s t i n g a n d l e a c h i n gt e c h n o l o g y o fs i l i c aa n dc h a r c o a lb a s e d v a n a d i u mo r e ．T h et e s tr e s u l t ss h o w ．t h el e a c h i n gr a t ei s u pt o9 3 ．0 6 ％，t h ef i n a lr e c o v e yr a t eu pt o7 4 ％， t h ep r o d u c tg r a d eu pt o9 8 ％．I ti sc a nb eu s e di n p r a c t i c e ． K E YW O R D S v a n a d i u mo r e ；s i l i c aa n dc h a r c o a lb a s e do r e ；r o a s t i n g ；l e a c h i n g 万方数据