一種含釩礦物熟化提釩方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于濕法冶金領(lǐng)域中的浸礦技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種從含釩礦物中提取 V2〇5的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 釩是一種非常重要的戰(zhàn)略資源。釩主要用于鋼鐵工業(yè)及陶瓷工業(yè)，在航天工業(yè)、核 工業(yè)、生物制藥和釩電池等方面都有新的應(yīng)用。從含釩礦物中提釩基本采用鈉鹽焙燒-溶劑 萃取-銨鹽沉淀工藝流程，該工藝收率一般只有45%~50%，且焙燒過(guò)程產(chǎn)生HC1和Cl 2等有 害氣體，環(huán)境污染十分嚴(yán)重，已被國(guó)家明令禁止。
[0003] 近年來(lái)，濃酸熟化提釩工藝由于其清潔高效的特點(diǎn)，越來(lái)越被研究者重視。 CN1049642A號(hào)中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種"石煤灰渣硫酸拌酸加溫熟化水浸提取五氧化二釩 工藝流程"。CN101157981A號(hào)中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種"銀礦提釩冶煉中控制雜質(zhì)硅被浸出 的方法"。CN101260464A號(hào)中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)公開(kāi)了 "一種石煤提f凡礦石分解方法"，而非專(zhuān)利文 獻(xiàn)也公開(kāi)了 "石煤提釩低溫硫酸化焙燒礦物分解工藝"（劉萬(wàn)里，《中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)》2009 年05期，P943~Ρ948)ΧΝ101921912Α號(hào)中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)與《浸礦技術(shù)》(P536)都提出了含釩礦 物增強(qiáng)酸擴(kuò)散作用的二段熟化浸出方法。CN102191388A號(hào)中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)在"濃酸二段熟化 石煤提釩工藝"中提出了二段熟化強(qiáng)化浸出的方法。以上這些熟化工藝對(duì)礦物粒度要求較 高，一般需要細(xì)磨處理，而且溶液中Fe浸出較多，后續(xù)氧化中和過(guò)程中Fe將會(huì)析出帶走損失 ?凡。
[0004] 傳統(tǒng)的濕法冶金中離不開(kāi)物料的細(xì)磨，選冶聯(lián)合流程更是如此，為了達(dá)到高效的 提取，必須將浸出物料磨細(xì)到足夠小的粒度，使浸出物料中的有價(jià)組分與浸出劑有足夠的 接觸界面，保證浸出反應(yīng)進(jìn)行完全。幾十年來(lái)，濕法冶金領(lǐng)域內(nèi)降低能源消耗、簡(jiǎn)化流程操 作的研究也主要集中在優(yōu)化磨礦作業(yè)方面。另外，由于礦石磨細(xì)所帶來(lái)的固液分離問(wèn)題，始 終是困擾濕法冶金操作的難題。再者，環(huán)境保護(hù)的要求日趨嚴(yán)格，細(xì)磨后尾渣不能滿(mǎn)足資源 化利用對(duì)粒度的要求，廢渣綜合利用一直難以解決。
[0005] 上述這三方面的問(wèn)題，即能耗高、操作繁雜、環(huán)境危害突出，是當(dāng)前提釩濕法冶金 中最突出的基本問(wèn)題，無(wú)論從確保效率，降低能耗等直接經(jīng)濟(jì)因素看，還是從環(huán)境保護(hù)的間 接經(jīng)濟(jì)因素看，礦石的磨細(xì)作業(yè)都是當(dāng)前濕法冶金領(lǐng)域內(nèi)一系列問(wèn)題的癥結(jié)所在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工藝流程簡(jiǎn)單、節(jié)能 降耗、操作方便、綠色環(huán)保、釩浸出率高、酸耗量低且適于工業(yè)化應(yīng)用的含釩礦物濃酸熟化 浸出的方法。
[0007] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種含釩礦物熟化提釩新方法， 包括以下步驟：
[0008] (1)首先對(duì)含釩礦物進(jìn)行粗破，粗破后得到的礦粉粒度< 5mm;
[0009] (2)向步驟(1)所得的粗礦粉中加入水和濃硫酸拌勻，并加入磷酸；
[0010] (3)將步驟(2)所得的拌和料進(jìn)行高溫熟化至少24h;
[0011] (4)將步驟(3)所得的熟料用水浸出，經(jīng)液固分離后得到含釩浸出溶液和浸出渣。 [00 12]所述步驟⑴中粗破后得到的礦粉在2~5mm粒度范圍內(nèi)的質(zhì)量>40%。
[0013] 所述步驟(2)中水的添加量為含釩礦物質(zhì)量的6%~10%，硫酸的添加量為含釩礦 物質(zhì)量的10 %~20 %。這里的硫酸添加量是指加入硫酸溶液后反應(yīng)體系中純硫酸所占百分 比。
[0014] 所述步驟(2)中磷酸加入量為含釩礦物質(zhì)量的1 %~2%。這里的磷酸添加量是指 加入磷酸溶液后反應(yīng)體系中純磷酸所占百分比。
[0015] 所述步驟(3)中熟化時(shí)間為24h~72h。
[0016]所述步驟(3)中熟化溫度為80°C~160°C。
[0017] 所述步驟⑷中用水浸出的時(shí)間控制為〇.5h~4h，7K浸時(shí)的液固比2 1:1。
[0018] 上述本發(fā)明的技術(shù)方案主要基于以下原理:含釩礦物中大部分釩以三價(jià)態(tài)類(lèi)質(zhì)同 象形式取代云母中的Al3+、Ti 3+、Fe3+等進(jìn)入礦物晶格中，釩被硅酸鹽包裹，要使釩氧化轉(zhuǎn)化， 必須破壞其微觀結(jié)構(gòu)。在濃硫酸熟化過(guò)程中，酸與礦物發(fā)生如下反應(yīng)：
[0019] MSi〇3+H2S〇4+H2〇=MS〇4 · 2H20+Si02
[0020] (]\^￥3+、厶13+、113+、卩6 3+等離子）
[0021 ]礦物被分解形成水合硫酸鹽，同時(shí)使硅酸轉(zhuǎn)化為難溶的Si02，釩裸露出來(lái)被空氣 氧化，三價(jià)銀轉(zhuǎn)化成易溶性的四價(jià)隹凡。
[0022] 本發(fā)明方法打破常規(guī)思路（即磨礦細(xì)度越細(xì)，浸出效果越好)所用原料只需要進(jìn)行 粗破，礦粉粒度< 5mm，尤其是2~5mm粒度范圍內(nèi)的質(zhì)量>40 %即可滿(mǎn)足釩浸出要求，只是 由于礦物顆粒較大，故反應(yīng)過(guò)程比細(xì)磨處理時(shí)的浸出時(shí)間稍長(zhǎng)，但此舉并不影響本發(fā)明方 法的經(jīng)濟(jì)性，反而能夠大大降低磨礦能耗，操作簡(jiǎn)便，綠色環(huán)保，有利于尾渣的處理。同時(shí)在 熟化拌酸過(guò)程中加入一定量的磷酸，可對(duì)提釩有促進(jìn)作用，同時(shí)降低浸出溶液中Fe的含量。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0024] (1)本發(fā)明處理粗顆粒含釩礦物，大幅降低能耗，同時(shí)利于浸出，廢渣更易處理。
[0025] (2)本發(fā)明熟化過(guò)程中加入磷酸，抑制了Fe的浸出，同時(shí)提高了釩浸出率。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明方法的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和具體優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不因此而 限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0028] 實(shí)施例1:
[0029] 某地含釩礦物，原礦主要化學(xué)成分C 9.60%、Si02 64·43%、Α12〇3 6.10%、V2〇5 0.98%，采用如圖1所示的本發(fā)明的方法對(duì)含釩礦物進(jìn)行處理，具體包括以下步驟：
[0030] 先將含釩礦物破碎細(xì)磨至粒度在5mm以下，且2~5mm粒級(jí)范圍的礦物量占55%，加 入水和85%的磷酸，使得反應(yīng)體系中水占含釩礦物質(zhì)量的8%，磷酸占1 %，拌勻，再加入 98 %的濃硫酸，使得反應(yīng)體系中硫酸占含釩礦物質(zhì)量的16 %，拌勻，然后將拌和料在105°C 熟化溫度下熟化一段時(shí)間（熟化時(shí)間的變化如下表1所示）。將所得的熟料以液固比2:1的水 浸出2h，液固分離后，測(cè)定浸出溶液中釩的濃度，并計(jì)算釩的浸出率，同時(shí)在同等條件下進(jìn) 行實(shí)驗(yàn)編號(hào)5,實(shí)驗(yàn)5未加磷酸，其結(jié)果如表1所示。
[0031] 表1實(shí)施例1中不同熟化時(shí)間下的釩浸出
[0032]
[0033] 從表1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，粗顆粒礦熟化時(shí)間必須有足夠的時(shí)間保證反應(yīng)完全， 熟化過(guò)程是滲透-反應(yīng)-滲透的過(guò)程，因此處理粗顆粒礦物一般比細(xì)磨礦物(一般細(xì)磨到80-100目，細(xì)磨礦物熟化時(shí)間8-12小時(shí)）熟化時(shí)間長(zhǎng)2倍以上，本實(shí)驗(yàn)原料需要24小時(shí)以上。從 實(shí)驗(yàn)編號(hào)4、5可以看出，熟化時(shí)添加少量磷酸，對(duì)釩浸出有一定的促進(jìn)作用。
[0034] 實(shí)施例2:
[0035] 某地含釩礦物，原礦化學(xué)成分主要包括C 14.00%、Si02 59.88%、Al2〇3 6.72%、 V2〇5 1.10%，采用如圖1所示本發(fā)明的方法對(duì)該含釩礦物進(jìn)行處理，具體包括以下步驟：
[0036] 先將含釩礦物破碎細(xì)磨至粒度在5mm以下，且2~5mm粒級(jí)范圍的礦物量占55%，加 入水和85%的磷酸，使得反應(yīng)體系中水占含釩礦物質(zhì)量的8%，磷酸占1 %，拌勻，再加入 98%的濃硫酸，使得反應(yīng)體系中硫酸占含釩礦物質(zhì)量的16%，然后將拌和料在105°C熟化溫 度下熟化一段時(shí)間（熟化時(shí)間的變化如下表2所示）。將所得的熟料以液固比2:1的水浸出 2h，液固分離后，測(cè)定浸出溶液中釩的濃度，并計(jì)算釩的浸出率，其結(jié)果如表2所示。
[0037] 同時(shí)在同等條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)編號(hào)7,實(shí)驗(yàn)7所用原料全部細(xì)磨至0.15mm以下，并不 添加磷酸。
[0038] 表2:實(shí)施例2中粗細(xì)顆粒對(duì)比下釩浸出率
[0039]
[0040]從表2實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，粗細(xì)粒礦物熟化，只有熟化時(shí)間足夠，釩浸出率都能相 差不大，但細(xì)顆粒含釩礦物熟化浸出時(shí)不添加磷酸，則溶液中Fe含量大幅升高，這對(duì)后續(xù)氧 化中和處理非常麻煩，除鐵過(guò)程造成大量釩的損失。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種含釩礦物熟化提釩方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 首先對(duì)含釩礦物進(jìn)行粗破，粗破后得到的礦粉粒度< 5mm; (2) 向步驟(1)所得的粗礦粉中加入水和濃硫酸拌勻，并加入磷酸； (3) 將步驟(2)所得的拌和料進(jìn)行高溫熟化至少24h; (4) 將步驟(3)所得的熟料用水浸出，經(jīng)液固分離后得到含釩浸出溶液和浸出渣。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含釩礦物熟化提釩方法，其特征在于:所述步驟（1)中粗 破后得到的礦粉在2~5mm粒度范圍內(nèi)的質(zhì)量>40%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含釩礦物熟化提釩方法，其特征在于:所述步驟(3)中熟 化時(shí)間為24h~72h。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種含釩礦物熟化提釩方法，其特征在于:所述步驟(3)中 熟化溫度為80°C~160°C。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含釩礦物熟化提釩方法，其特征在于:所述步驟(2)中水 的添加量為含釩礦物質(zhì)量的6%~10%，硫酸的添加量為含釩礦物質(zhì)量的10%~20%。6. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種含釩礦物熟化提釩方法，其特征在于:所述步驟(2)中 磷酸加入量為含釩礦物質(zhì)量的1 %~2 %。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含釩礦物熟化提釩方法，其特征在于:所述步驟(4)中用 水浸出的時(shí)間控制為〇. 5h~4h，水浸時(shí)的液固比2 1:1。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種含釩礦物熟化提釩方法，包括以下步驟：先將含釩礦物粗破；然后往所得的礦粉中加入一定量的水、磷酸和濃硫酸混合均勻；把拌酸混合后的物料在一定高溫下進(jìn)行熟化；將得到的熟料在常溫常壓下用水浸出，經(jīng)液固分離后得到浸出液和浸出渣。通過(guò)采用粗顆粒礦物并加磷酸熟化，使釩能與細(xì)磨礦物浸出一致，并同時(shí)抑制了礦物中鐵的浸出，可避免后續(xù)中和氧化釩損失。因此，本發(fā)明針對(duì)粗破的含釩物料進(jìn)行提釩，節(jié)約了細(xì)磨的能耗，同時(shí)能抑制鐵的浸出，簡(jiǎn)化后續(xù)處理工序，比現(xiàn)有的熟化提釩方法具有顯著的優(yōu)勢(shì)。
【IPC分類(lèi)】C22B34/22, C22B3/08, C22B3/06
【公開(kāi)號(hào)】CN105483398
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610020963
【發(fā)明人】郭友謙, 寧順明, 任建國(guó), 佘宗華, 徐輝, 吳江華, 王喜昌, 邢學(xué)永, 邢積光, 梁保平, 劉國(guó)政, 韓其磊, 徐永先
【申請(qǐng)人】永順縣通大礦業(yè)有限公司
【公開(kāi)日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2016年1月13日