一种从石煤钒矿中提钒的焙烧工艺

摘要

一种从石煤钒矿中提钒的焙烧方法，本发明将石煤原料初步破碎，然后将矿料与钙盐混合，配入矿石量5～15％的钙盐，混合进入球磨，把混合矿粉粉碎至100目≥80％，制成直径为10mm左右的球粒作为焙烧原料或直接将球磨的得到的矿粉作为焙烧原料，采用数控马弗炉进行两段焙烧，控制一段焙烧温度为700～800℃，保温时间为1～2h，炉内气氛为氧气充足；二段焙烧温度保持在850～950℃，保温时间为2～5h，炉内气氛为缺氧。将焙砂在稀酸下常温浸出，本发明五氧化二钒的进出率可以达到82％以上。

说明书

技术领域

本发明涉及从石煤矿中提取五氧化二钒所采用的焙烧工艺。

背景技术

我国南方石煤矿分布较广泛，石煤储量为61818亿吨是我国钒钛磁铁矿中V₂O₅储量的217倍。因此，从石煤中提钒成为了我国利用钒资源的一个重要发展方向。石煤矿的发现促使石煤提钒工艺也在不断的改进中，传统的钠盐焙烧法转化率较高，但是产生的氯气和氯化氢严重污染环境。现在的焙烧工艺从添加剂上考虑可分为：(1)钙盐添加剂；(2)食盐、钙盐二元添加剂；(3)无氯多元添加剂；(4)无盐焙烧法。其中无盐焙烧法浸出率普遍较低。

发明内容

从石煤矿中提取五氧化二钒焙烧制度上大致可分为一段转炉焙烧和两段分炉焙烧。本发明意在方便节能的基础上形成一种新型焙烧制度，提高五氧化二钒的转化浸出率。

本发明的目的旨在提供一种从石煤钒矿中提钒的焙烧工艺，可有效地对焙烧过程进行控制，提高浸出率，整个工艺制备简单方便节能，更重要的是本发明的工艺可以较好地符合环保的要求。

本发明的目的是通过下述方式实现的：

本发明的工艺为：将石煤原矿石破碎，加入矿石重量5～15％的钙盐，磨成矿粉直接作为焙烧原料或是将矿粉制球作为焙烧原料；将焙烧原料进行两段式焙烧：第一段焙烧在700℃～800℃，焙烧时空气气流速度为10～60L/min，保温时间为1～2h；第二段焙烧则是在第一段焙烧后，继续升温到达第二段焙烧温度850～950℃，焙烧时空气的气流速度为1～20L/min，保温时间为2～5h；将焙烧得到的熟料球或粉状焙砂分别磨碎，用稀酸进行常温搅拌浸出。

所述石煤原矿石破碎是采用对辊粉碎至不少于80％的矿石至100目。

所述矿粉制球的粒径为8-12mm。

所述的第一段焙烧与第二段焙烧均在同一数控马弗炉内进行。

用质量浓度为3～5％的酸下进行常温搅拌浸出，浸出时间优选为2～3h。

本发明具体工艺过程如下：

1原物料准备

①「将从矿山采集的不同采矿点的石煤原矿样按一定比例混合，使其中钒(以五氧化二钒计)含量≥0.6％。分别经过手工破碎——大鄂破碎——小鄂破碎。

②配入矿石量5～15％的钙盐，混合均匀后，采用对辊粉碎至100目≥80％。将得到的矿粉一组制球，粒径为10mm左右，烘干；另外一组样品直接取矿粉。

2焙烧

根据石煤矿的特点，上述得到的焙烧原料采用数控马弗炉进行两段焙烧工艺实现对焙烧制度的控制。焙烧一段工艺：氧化脱碳；焙烧二段工艺：形成易溶钒化合物。

①第一段焙烧

将焙烧原料放入数控马弗炉中，然后升温进行第一段焙烧，工艺条件为：焙烧温度为700℃～800℃，保温时间为1～2h。控制炉内气氛为(氧气充足)，使碳和有机物充分氧化分解。焙烧时空气气流速度为10～60L/min。

②第二段焙烧

将第一段焙烧后的物料在原高温炉内，以再升温到达第二段焙烧温度850～950℃，严格控制炉内气氛条件为缺氧(二氧化碳分压大于等于氧气分压，)，保温时间为2～5h。焙烧时空气的气流速度为1～20L/min。

3低酸浸出

将焙烧得到的熟料球或粉状焙砂分别磨碎，在质量浓度为3～5％稀酸下进行常温搅拌浸出，浸出时间为2～3h。

上述方法得到的焙烧物料用于常温低酸浸出提钒，焙砂中五氧化二钒浸出率达到82％以上。

本发明通过控制第一段焙烧时炉内富氧气氛，保证一段焙烧后矿渣中的炭和有机质完全氧化分解。且在同炉内进行两段焙烧，可以充分利用一段焙烧形成的二氧化碳气氛，无需后续焙烧另外进气。

所述的制球与直接粉状焙烧所得到的五氧化二钒浸出率基本相同。

本发明从解决含钒石煤矿氧化焙烧过程中的技术难点出发，通过对高温下存在的物相进行研究，对焙烧物料的焙烧制度进行控制，包括焙烧阶段和焙烧气氛的控制，实现了钒向易溶化合物的转化，对提高浸出率有显著作用。此外，该焙烧工艺对矿物中的硫有明显的固定作用，并且浸出工艺方便节能，体现了新型环保技术工艺的要求。

具体实施例

以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。

实施例1：

湖南某地三个矿点石煤混合矿样(I)，对三个矿样进行了岩矿鉴定分析，每个样品分别磨制了两个光片与两个薄片。岩矿鉴定分析结果表明三个矿样的性质相近，矿石的主要矿物有：以高岭石、伊利石为主的粘土矿物、有机碳质、石英(碎屑状石英、化学沉积石英、热液石英)；次要矿物有黄铁矿、重晶石；微量矿物有硬锰矿、铜蓝、蓝辉铜矿、黄铜矿、闪锌矿、碎屑状白云母、绢云母、绿泥石、硬石膏、金红石、白钛石、锆石等。未见明确的钒矿物。

取样20kg，五氧化二钒理论含量1.2％，全部破碎至2～3mm，加钙盐混合后进行球磨至100目＞＝80％。将得到的矿粉一部分制球，粒径为10mm左右，烘干。

焙烧采用数控马弗炉进行两段式焙烧制度，将制球物料和粉状物料分别入炉焙烧。2h升温至第一段焙烧温度，温度选择750℃±50℃，焙烧保温时间为1h，焙烧时气流速度为10～60L/min，此段保证物料能够充分脱碳，同时保证先分解的部分碳酸钙能固定此温度下硫铁矿分解产生的硫。进入第二段焙烧：0.5h升温至900℃，焙烧时气流速度为1～20L/min，保温3h，之后空气中骤冷。将球料焙砂磨碎，取100g，用浓度为4％的稀硫酸进行浸出，浸出液固比2∶1，在常温下搅拌浸出3h，固液分离后，检测浸出液中五氧化二钒的浸出率为83.35％。

实施例2

取上述混合矿样(I)，经初步破碎和加钙盐球磨后直接用粉状进料焙烧，焙烧制度与实例1相同，将粉状焙砂直接用浓度为4％的稀酸进行浸出，浸出液固比2∶1，在常温下搅拌浸出3h，固液分离后，检测浸出液中五氧化二钒的浸出率为82.77％。