[发明专利]一种从石煤钒矿中提取五氧化二钒的方法及其专用设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种从石煤钒矿中提取五氧化二钒的方法及其专用设备。

背景技术

钒为高熔点稀有金属，具有许多优良性能，为重要的工业原料，在冶金、化工等行业广泛应用。随着我国现代化建设的高速发展，对钒及其化合物的需求量越来越大，但我国钒矿资源分散且品位不高，主要包括与铁钛共生的钒钛磁铁矿，以及与碳共生的石煤钒矿。有资料称，我国目前的石煤钒矿中的钒储量几乎与世界已经查明的其他类含钒矿物的钒矿资源储量相当，即中国石煤钒矿的钒储量与世界非石煤钒矿资源总储量相当。但是，我国石煤钒矿的资源能够达到工业开采品位(V₂O₅％≥0.8％)的比例不大，且其中大部分以低价钒的形式(V²⁺、V³⁺)存在于矿物结构当中。

石煤钒矿中的钒主要为低价钒形式，尤其是以酸碱都很难溶的三价钒化合物(V³⁺)存在于矿石之中。传统的石煤提钒方法，如钠化法(又称钠盐焙烧钒酸钠水浸法)存在收率低和污染环境等缺陷，其使用受到限制。目前，人们采用空白焙烧、钙化焙烧、中间盐法等方法以解决石煤钠化提钒过程中氯气和氯化氢气体所致的环境污染，但存在转化率不高、SO₂污染和含氨氮废水的处理困难、工序自动化不足、收率低下等问题，难以在实际生产中推广使用。比如，中国发明专利申请200610031913.5中公开了一种从石煤钒矿中提取五氧化二钒的方法，该工艺使用熟石灰为固硫剂和NH₃-N废水吸收剂，以减少SO₂和NH₃-N废水污染，但存在石煤钒矿提取率不高，石煤钒矿提钒工艺中的三废(废气、废水和废渣)未能加以综合治理和循环利用等缺陷。

因此，研究石煤钒矿提钒的新方法，以及如何有效治理反应副产物和三废，使其易于收集和便于循环利用，降低低价钒的转化成本，成为石煤提钒企业的首要任务。

发明内容

本发明针对石煤钒矿中V³⁺赋存比例大的特点，采用流化床氧化转型-酸浸萃取提钒方法(又称流化氧化转型酸浸萃取提钒方法、流化沸腾氧化转型酸浸萃取提钒方法、流化床氧化转型酸浸萃取提钒方法或流化床沸腾氧化转型酸浸萃取提钒方法)，从石煤矿中提取五氧化二钒，本方法具有高收率、低成本、环保等特点。

因此，本发明的目的在于提供一种流化床氧化转型-酸浸萃取提钒方法，包括矿石粉碎、矿粉的氧化转型处理、浸出、过滤、滤液的前处理、萃原液的萃取-反萃取、沉钒和V₂O₅的制备，其特征在于，所述的氧化转型处理为流化床氧化转型处理。

进一步，所述的矿石粉碎是指，粉碎石煤钒矿(又称石煤矿)，控制矿粉粒径不低于60目，优选矿粉粒径为-60目～200目，优选粉碎方式为柱磨。

进一步，所述的流化床氧化转型处理(又称流态化氧化转型处理)，即在高温条件下，优选为600℃-1000℃条件下，更优选为800℃-950℃条件下，粒径为60-200目的矿粉在流化床(又称流态化沸腾反应炉)中进行氧化转化处理，将低价钒转化为V⁴⁺或V⁵⁺，优选流化床配有超细粉末收集装置，更优选流化床内至少布有一级台阶，优选为多级台阶，最优选多级台阶位于高温氧化区，并从进料口到出料口逐级降低，以延长矿粉在流化床中周期性的沸腾、停留和浮动氧化时间，利于矿粉的充分氧化，提高其氧化转化率和浸出率。

进一步，所述的浸出是指，在经氧化转型处理后的矿粉中加入稀酸溶液，搅拌，将矿粉中的固相钒转化为液相钒，以利于钒的分离提取，得浸出液。优选组成所述酸溶液的物质选自硫酸、盐酸、硝酸的任一种或其组合，更优选为硫酸，如V⁴⁺与稀硫酸反应生成硫氧钒酰，V⁵⁺与硫酸反应生成(VO₂)₂SO₄；还优选所用的浸出设备为防腐衬里浸出槽。

进一步，所述浸出液的过滤是指采用本领域熟知的过滤手段过滤浸出液，以实现固液分离，优选使用膜过滤技术过滤浸出液，更优选为自动反洗膜过滤技术过滤浸出液，以截留浸出液中粒径≥0.1μm的固体微粒，得清亮的滤液。