[发明专利]含钒石煤矿和萤石联合制取五氧化二钒的方法

说明书

技术领域

本发明属于钒的湿法冶金技术，特别是对含钒石煤矿直接湿法浸出分离钒的冶炼技术。

背景技术

石煤是由菌藻类低等生物在浅海还原环境下形成高度质的可燃矿产，其特点是高灰份，低热值、外观如黑石，故又称黑色页岩。石煤中含有钒、磷、铜、铀等有价金属，其中含钒的石煤是唯一的钒单一矿物资源，因而，也就成为重要的钒资源。

含钒石煤的矿物组成复杂，钒的赋存状态通常认为有三种形式：(1)V(III)呈类质同象形式存在于粘土矿物二八面体夹心层中，部分取代Al(III)，这种硅铝酸盐结构较为稳定。通常石煤中V(III)难以被水、酸或碱溶解，除非破坏粘土矿物晶体结构；(2)以单矿物形式存在，如钒钛矿、钒铁矿、钛钒石榴石、钒云母等。(3)呈金属有机络合物，石煤中有少部分钒呈钒卟啉形式存在，该有机化合物十分稳定。为了使钒从不同组成的矿物中释放出来就必须破坏其结构，并使不溶于酸的三价钒氧化成可溶于酸的四价或五价钒。

目前，在现有技术中，为了使石煤中的低价钒转变为可溶的高价钒，采用焙烧的方法，因而石煤焙烧的目的是使石煤中的低价不溶性钒尽可能多的转化为五价钒，并与钠盐结合生成水溶性钒酸盐，或者与钙盐结合生成可溶于硫酸溶液或碳酸盐溶液的钒酸钙。石煤提钒使用的添加剂主要有钠盐(以NaCl为主，极少使用Na₂CO₃和Na₂SO₄)、钙盐(如CaO、CaCO₃等)、钙盐+食盐的混合添加剂和不加任何添加剂焙烧四种。由于石煤原料的成分和物相复杂多变，需要根据具体的原料经过试验选择焙烧添加剂的种类、浸出方法和技术参数。因此，不同的原料往往需要采用不同的工艺。相对而言，以NaCl为添加剂进行氧化钠化焙烧再经水浸或酸浸提钒的工艺对石煤原料的适应性较强，其缺点是焙烧烟气含有Cl₂、HCl等有害气体，污染治理相对困难，严重污染大气环境。目前石煤提钒厂的焙烧设备基本上都是平窑、回转窑和沸腾炉。典型的石煤提钒工艺流程有如下几种：(1)钠盐氧化焙烧—水浸—酸沉粗钒—碱溶铵盐沉钒，(2)钠化焙烧—水浸—渣酸浸—离子交换，(3)无盐焙烧—酸浸—溶剂萃取法，(4)酸浸—中间盐法，(5)钙化焙烧—硫酸浸出—溶剂萃取，(6)钙化焙烧—碳铵浸取—离子交换，(7)分段溶解法—氧化—离子交换，(8)酸浸—萃取。各种工艺都有其优点，也存在一些固有的缺陷。