由含钒矿石和含钒中间物料生产五氧化二钒的方法

摘要

一种由含钒矿石和含钒中间物料生产五氧化二钒的方法，将含钒矿石和含钒中间物料磨细至90～95％到80～200目，将磨细矿粉与硫酸混合均匀进行硫酸化预处理，硫酸化后物料进行水浸出，浸出液用石灰石粉中和到pH＝1.5～2.5，再经明胶和3号絮凝剂进行脱硅处理，脱硅后进行陈化与分离，对脱硅液进行萃取，萃取剂为P204，萃取级数8～10级，萃取后饱和有机相进行反萃，反萃剂为稀硫酸，反萃级数10～12级，反萃后含钒水溶液经碳酸氢铵沉淀得到偏钒酸铵产品，偏钒酸铵经煅烧可得合格的冶金级或工业级五氧化二钒产品。

说明书

技术领域

本发明属于用含钒矿石和含钒中间物料生产五氧化二矾的方法。

背景技术

从含钒矿石和含钒中间物料中提取钒或钒的氧化物，目前所采用的工艺主要是焙烧浸出法或全湿法工艺。焙烧法包括钠盐焙烧、钙盐焙烧和无盐焙烧等，其目的是使矿石中钒发生氧化，易于被溶液浸出，然后采用萃取、离子交换等方法使钒分离出来。该工艺相对较成熟，具有操作简便等优点，但其缺点也很明显，因为焙烧会产生如二氧化硫、氯气等有害气体，在当今环境下，其对环境的污染破坏显得尤为突出。此外还存在钒回收率低、生产成本较高等不足。全湿法工艺是用酸或碱直接从矿石中浸出钒，然后也采用萃取、离子交换等分离钒，具有投资少等优点，但大部分资料显示，全湿法工艺的钒回收率不高，造成资源浪费和生产成本的增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种从含钒矿石和含钒中间物料中生产五氧化二钒的方法，该方法克服了现有从含钒矿石和含钒中间物料中提取钒的冶炼方法的不足，生产过程不产生污染性气体及污染物、钒回收率高、生产过程中无污水排放，大大降低生产成本。

实现本发明的步骤是：将含钒矿石和含钒中间物料磨细至90～98％到-80～-200目；将磨细矿粉与硫酸混合均匀进行硫酸化预处理，硫酸比例控制在10～40％，控制硫酸化温度150～400℃，硫酸化时间为30～120min；硫酸化后物料进行水浸出，控制条件固液比1∶(1～3)，浸出温度40～90℃，浸出时间30～90min后进行液固分离，钒的浸出率可达94％；浸出液用石灰石粉中和到pH＝1.5～2.5，然后用明胶和3号絮凝剂进行脱硅处理，条件为：温度20～60℃，时间1～12h，明胶浓度30～120mg/L，3号絮凝剂浓度30～120mg/L；脱硅后进行陈化与分离，对脱硅液进行萃取，萃取剂为P204，萃取条件：O/A＝1∶1，温度：常温，振荡时间：3～10min，P204浓度20％(V/V％)，pH＝2，萃取级数8～10级，钒能99％被萃取，效果明显。萃取后饱和有机相进行反萃，反萃剂为稀硫酸，反萃条件：O/A＝10∶1，温度常温，振荡时间3min，反萃级数10～12级，钒能99％被反萃。含钒水溶液经碳酸氢铵沉淀得到偏钒酸铵产品，沉淀条件为：温度常温，pH＝7。偏钒酸铵经煅烧可得合格的冶金级或工业级五氧化二钒产品。煅烧条件为：温度250～400℃，气氛为空气。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

某石煤原矿含钒0.52％，经磨矿，98％过0.074mm筛。

将磨细过的矿石与硫酸混合，硫酸比例15％，加热至250℃，保温60min，然后用水浸出，浸出液固比为3∶1，浸出温度80℃，浸出时间60min，钒的浸出率为91％。浸出液用石灰石粉中和到pH＝1.5，再用明胶和3号絮凝剂进行脱硅处理，条件为：温度25℃，时间1h，明胶浓度60mg/L，3号絮凝剂浓度60mg/L；除硅后液用P20420％+煤油80％进行萃取，萃取条件为相比1∶1，温度为常温，振荡时间5min，经9级逆流萃取，钒的萃取率可达99％。萃取后饱和有机相用20％的稀硫酸进行反萃，反萃条件为O/A＝10∶1，温度常温，振荡时间5min，反萃级数11级，钒能99％被反萃。含钒水溶液经碳酸氢铵中和沉淀得到偏钒酸铵产品，沉淀条件为：温度常温，pH＝7。偏钒酸铵经煅烧，条件为：温度250℃，气氛为空气。得合格的工业级五氧化二钒产品，产品含五氧化二钒97.1％。

实施例2

某石煤原矿含钒0.64％，经磨矿，98％过0.074mm筛。

将磨细过的矿石与硫酸混合，硫酸比例20％，加热至300℃，保温30min，然后用水浸出，浸出液固比为3∶1，浸出温度40℃，浸出时间60min，钒的浸出率为95％。浸出液用石灰石粉中和到pH＝1.8，再用明胶和3号絮凝剂进行脱硅处理，条件为：温度30℃，时间2h，明胶浓度30mg/L，3号絮凝剂浓度60mg/L；除硅后液用P20420％+煤油80％进行萃取，萃取条件为相比1∶1，温度为常温，振荡时间3min，经8级逆流萃取，钒的萃取率可达99％。萃取后饱和有机相用20％的稀硫酸进行反萃，反萃条件为O/A＝10∶1，温度常温，振荡时间3min，反萃级数10级，钒能99％被反萃。含钒水溶液经碳酸氢铵中和沉淀得到偏钒酸铵产品，沉淀条件为：温度常温，pH＝7。偏钒酸铵经煅烧，条件为：温度250℃，气氛为空气。得合格的工业级五氧化二钒产品，产品含五氧化二钒97.3％。

实施例3

某石煤氧化矿含钒0.78％，经磨矿，98％过0.043mm筛。

将磨细过的矿石与硫酸混合，硫酸比例25％，加热至300℃，保温30min，然后用水浸出，浸出液固比为1∶1，浸出温度80℃，浸出时间60min，钒的浸出率为94％。浸出液用石灰石粉中和到pH＝2.0，再用明胶和3号絮凝剂进行脱硅处理，条件为：温度40℃，时间1h，明胶浓度80mg/L，3号絮凝剂浓度60mg/L；除硅后液用P20420％+煤油80％进行萃取，萃取条件为相比1∶1，温度为常温，振荡时间3min，经9级逆流萃取，钒的萃取率可达99％。萃取后饱和有机相用25％的稀硫酸进行反萃，反萃条件为O/A＝10∶1，温度常温，振荡时间3min，反萃级数11级，钒能99％被反萃。含钒水溶液经碳酸氢铵中和沉淀得到偏钒酸铵产品，沉淀条件为：温度常温，pH＝7。偏钒酸铵经煅烧，条件为：温度250℃，气氛为空气。得合格的冶金级五氧化二钒产品，产品含五氧化二钒98.2％。

实施例4

某含钒钛磁铁矿含钒0.78％，经磨矿，98％过0.074mm筛。

将磨细过的矿石与硫酸混合，硫酸比例20％，加热至300℃，保温60min，然后用水浸出，浸出液固比为3∶1，浸出温度40℃，浸出时间60min，钒的浸出率为95％。浸出液用石灰石粉中和到pH＝1.8，再用明胶和3号絮凝剂进行脱硅处理，条件为：温度30℃，时间2h，明胶浓度60mg/L，3号絮凝剂浓度100mg/L；除硅后液用P20420％+煤油80％进行萃取，萃取条件为相比1∶1，温度为常温，振荡时间3min，经9级逆流萃取，钒的萃取率可达99％。萃取后饱和有机相用25％的稀硫酸进行反萃，反萃条件为O/A＝10∶1，温度常温，振荡时间3min，反萃级数10级，钒能99％被反萃。含钒水溶液经碳酸氢铵中和沉淀得到偏钒酸铵产品，沉淀条件为：温度常温，pH＝7。偏钒酸铵经煅烧，条件为：温度250℃，气氛为空气。得合格的工业级五氧化二钒产品，产品含五氧化二钒97.5％。

实施例5

某含钒钛磁铁矿含钒1.13％，经磨矿，98％过0.074mm筛。

将磨细过的矿石与硫酸混合，硫酸比例20％，加热至300℃，保温30min，然后用水浸出，浸出液固比为2.5∶1，浸出温度40℃，浸出时间60min，钒的浸出率为95％。浸出液用石灰石粉中和到pH＝2.0，再用明胶和3号絮凝剂进行脱硅处理，条件为：温度25℃，时间3h，明胶浓度100mg/L，3号絮凝剂浓度100mg/L；除硅后液用P20420％+煤油80％进行萃取，萃取条件为相比1∶1，温度为常温，振荡时间3min，经8级逆流萃取，钒的萃取率可达99％。萃取后饱和有机相用20％的稀硫酸进行反萃，反萃条件为O/A＝10∶1，温度常温，振荡时间3min，反萃级数10级，钒能99％被反萃。含钒水溶液经碳酸氢铵中和沉淀得到偏钒酸铵产品，沉淀条件为：温度常温，pH＝7。偏钒酸铵经煅烧，条件为：温度250℃，气氛为空气。得合格的冶金级五氧化二钒产品，产品含五氧化二钒98.4％。

实施例6

某含钒废催化剂含钒1.52％，经磨矿，98％过0.074mm筛。

将磨细过的矿石与硫酸混合，硫酸比例20％，加热至350℃，保温30min，然后用水浸出，浸出液固比为3∶1，浸出温度80℃，浸出时间60min，钒的浸出率为95％。浸出液用石灰石粉中和到pH＝1.6，再用明胶和3号絮凝剂进行脱硅处理，条件为：温度50℃，时间1h，明胶浓度60mg/L，3号絮凝剂浓度60mg/L；除硅后液用P20420％+煤油80％进行萃取，萃取条件为相比1∶1，温度为常温，振荡时间3min，经8级逆流萃取，钒的萃取率可达99％。萃取后饱和有机相用20％的稀硫酸进行反萃，反萃条件为O/A＝10∶1，温度常温，振荡时间3min，反萃级数11级，钒能99％被反萃。含钒水溶液经碳酸氢铵中和沉淀得到偏钒酸铵产品，沉淀条件为：温度常温，pH＝7。偏钒酸铵经煅烧，条件为：温度250℃，气氛为空气。得合格的工业级五氧化二钒产品，产品含五氧化二钒97.8％。

实施例7

某石煤原矿含钒1.89％，经磨矿，98％过0.074mm筛。

将磨细过的矿石与硫酸混合，硫酸比例20％，加热至350℃，保温30min，然后用水浸出，浸出液固比为1.5∶1，浸出温度40℃，浸出时间60min，钒的浸出率为95％。浸出液用石灰石粉中和到pH＝1.8，再用明胶和3号絮凝剂进行脱硅处理，条件为：温度60℃，时间1h，明胶浓度60mg/L，3号絮凝剂浓度60mg/L；除硅后液用P20420％+煤油80％进行萃取，萃取条件为相比1∶1，温度为常温，振荡时间3min，经8级逆流萃取，钒的萃取率可达99％。萃取后饱和有机相用20％的稀硫酸进行反萃，反萃条件为O/A＝10∶1，温度常温，振荡时间3min，反萃级数10级，钒能99％被反萃。含钒水溶液经碳酸氢铵中和沉淀得到偏钒酸铵产品，沉淀条件为：温度常温，pH＝7。偏钒酸铵经煅烧，条件为：温度250℃，气氛为空气。得合格的冶金级五氧化二钒产品，产品含五氧化二钒98.3％。

实施例8

某含钒废催化剂含钒2.32％，经磨矿，98％过0.074mm筛。

将磨细过的矿石与硫酸混合，硫酸比例25％，加热至300℃，保温60min，然后用水浸出，浸出液固比为3∶1，浸出温度80℃，浸出时间60min，钒的浸出率为91％。浸出液用石灰石粉中和到pH＝1.9，再用明胶和3号絮凝剂进行脱硅处理，条件为：温度50℃，时间6h，明胶浓度80mg/L，3号絮凝剂浓度90mg/L；除硅后液用P20420％+煤油80％进行萃取，萃取条件为相比1∶1，温度为常温，振荡时间5min，经9级逆流萃取，钒的萃取率可达99％。萃取后饱和有机相用20％的稀硫酸进行反萃，反萃条件为O/A＝10∶1，温度常温，振荡时间5min，反萃级数11级，钒能99％被反萃。含钒水溶液经碳酸氢铵中和沉淀得到偏钒酸铵产品，沉淀条件为：温度常温，pH＝7。偏钒酸铵经煅烧，条件为：温度250℃，气氛为空气。得合格的工业级五氧化二钒产品，产品含五氧化二钒97.1％。

实施例9

某含钒废催化剂含钒3.45％，经磨矿，98％过0.074mm筛。

将磨细过的矿石与硫酸混合，硫酸比例20％，加热至350℃，保温30min，然后用水浸出，浸出液固比为3∶1，浸出温度80℃，浸出时间40min，钒的浸出率为95％。浸出液用石灰石粉中和到pH＝1.8，再用明胶和3号絮凝剂进行脱硅处理，条件为：温度60℃，时间8h，明胶浓度60mg/L，3号絮凝剂浓度60mg/L；除硅后液用P20420％+煤油80％进行萃取，萃取条件为相比1∶1，温度为常温，振荡时间3min，经9级逆流萃取，钒的萃取率可达99％。萃取后饱和有机相用20％的稀硫酸进行反萃，反萃条件为O/A＝10∶1，温度常温，振荡时间3min，反萃级数11级，钒能99％被反萃。含钒水溶液经碳酸氢铵中和沉淀得到偏钒酸铵产品，沉淀条件为：温度常温，pH＝7。偏钒酸铵经煅烧，条件为：温度250℃，气氛为空气。得合格的冶金级五氧化二钒产品，产品含五氧化二钒98.9％。

实施例10

某含钒废催化剂含钒3.62％，经磨矿，98％过0.074mm筛。

将磨细过的矿石与硫酸混合，硫酸比例35％，加热至400℃，保温30min，然后用水浸出，浸出液固比为3∶1，浸出温度80℃，浸出时间60min，钒的浸出率为93％。浸出液用石灰石粉中和到pH＝1.8，再用明胶和3号絮凝剂进行脱硅处理，条件为：温度80℃，时间2h，明胶浓度30mg/L，3号絮凝剂浓度30mg/L；除硅后液用P20420％+煤油80％进行萃取，萃取条件为相比1∶1，温度为常温，振荡时间3min，经9级逆流萃取，钒的萃取率可达99％。萃取后饱和有机相用25％的稀硫酸进行反萃，反萃条件为O/A＝10∶1，温度常温，振荡时间3min，反萃级数11级，钒能99％被反萃。含钒水溶液经碳酸氢铵中和沉淀得到偏钒酸铵产品，沉淀条件为：温度常温，pH＝7。偏钒酸铵经煅烧，条件为：温度250℃，气氛为空气。得合格的工业级五氧化二钒产品，产品含五氧化二钒97.7％。

实施例11

某含钒钛磁铁矿含钒4.18％，经磨矿，98％过0.074mm筛。

将磨细过的矿石与硫酸混合，硫酸比例30％，加热至300℃，保温30min，然后用水浸出，浸出液固比为3∶1，浸出温度80℃，浸出时间60min，钒的浸出率为95％。浸出液用石灰石粉中和到pH＝1.8，再用明胶和3号絮凝剂进行脱硅处理，条件为：温度60℃，时间4h，明胶浓度30mg/L，3号絮凝剂浓度30mg/L；除硅后液用P20420％+煤油80％进行萃取，萃取条件为相比1∶1，温度为常温，振荡时间3min，经8级逆流萃取，钒的萃取率可达99％。萃取后饱和有机相用20％的稀硫酸进行反萃，反萃条件为O/A＝10∶1，温度常温，振荡时间3min，反萃级数10级，钒能99％被反萃。含钒水溶液经碳酸氢铵中和沉淀得到偏钒酸铵产品，沉淀条件为：温度常温，pH＝7。偏钒酸铵经煅烧，条件为：温度250℃，气氛为空气。得合格的工业级五氧化二钒产品，产品含五氧化二钒97.4％。

实施例12

某含钒钛磁铁矿含钒4.18％，经磨矿，98％过0.074mm筛。

将磨细过的矿石与硫酸混合，硫酸比例20％，加热至300℃，保温30min，然后用水浸出，浸出液固比为3∶1，浸出温度40℃，浸出时间60min，钒的浸出率为95％。浸出液用石灰石粉中和到pH＝2.0，再用明胶和3号絮凝剂进行脱硅处理，条件为：温度30℃，时间6h，明胶浓度30mg/L，3号絮凝剂浓度30mg/L；除硅后液用P20420％+煤油80％进行萃取，萃取条件为相比1∶1，温度为常温，振荡时间3min，经9级逆流萃取，钒的萃取率可达99％。萃取后饱和有机相用20％的稀硫酸进行反萃，反萃条件为O/A＝10∶1，温度常温，振荡时间3min，反萃级数10级，钒能99％被反萃。含钒水溶液经碳酸氢铵中和沉淀得到偏钒酸铵产品，沉淀条件为：温度常温，pH＝7。偏钒酸铵经煅烧，条件为：温度250℃，气氛为空气。得合格的工业级五氧化二钒产品，产品含五氧化二钒97.6％。

实施例13

某石煤原矿含钒4.18％，经磨矿，98％过0.074mm筛。

将磨细过的矿石与硫酸混合，硫酸比例15％，加热至300℃，保温30min，然后用水浸出，浸出液固比为3∶1，浸出温度40℃，浸出时间60min，钒的浸出率为95％。浸出液用石灰石粉中和到pH＝1.8，再用明胶和3号絮凝剂进行脱硅处理，条件为：温度40℃，时间6h，明胶浓度30mg/L，3号絮凝剂浓度30mg/L；除硅后液用P20420％+煤油80％进行萃取，萃取条件为相比1∶1，温度为常温，振荡时间3min，经8级逆流萃取，钒的萃取率可达99％。萃取后饱和有机相用20％的稀硫酸进行反萃，反萃条件为O/A＝10∶1，温度常温，振荡时间3min，反萃级数10级，钒能99％被反萃。含钒水溶液经碳酸氢铵中和沉淀得到偏钒酸铵产品，沉淀条件为：温度常温，pH＝7。偏钒酸铵经煅烧，条件为：温度250℃，气氛为空气。得合格的工业级五氧化二钒产品，产品含五氧化二钒97.5％。

实施例14

某含钒钛磁铁矿含钒4.87％，经磨矿，98％过0.074mm筛。

将磨细过的矿石与硫酸混合，硫酸比例15％，加热至300℃，保温60min，然后用水浸出，浸出液固比为3∶1，浸出温度80℃，浸出时间60min，钒的浸出率为95％。浸出液用石灰石粉中和到pH＝1.8，再用明胶和3号絮凝剂进行脱硅处理，条件为：温度40℃，时间8h，明胶浓度60mg/L，3号絮凝剂浓度60mg/L；除硅后液用P20420％+煤油80％进行萃取，萃取条件为相比1∶1，温度为常温，振荡时间3min，经8级逆流萃取，钒的萃取率可达99％。萃取后饱和有机相用20％的稀硫酸进行反萃，反萃条件为O/A＝10∶1，温度常温，振荡时间3min，反萃级数11级，钒能99％被反萃。含钒水溶液经碳酸氢铵中和沉淀得到偏钒酸铵产品，沉淀条件为：温度常温，pH＝7。偏钒酸铵经煅烧，条件为：温度250℃，气氛为空气。得合格的冶金级五氧化二钒产品，产品含五氧化二钒98.1％。