[发明专利]一种石煤提钒铝、钾综合回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石煤提钒铝、钾综合回收方法。

背景技术

石煤是一种含钒多金属矿物资源，石煤中通常含有SiO₂ 50％-75％、Al₂O₃ 7％-17％、K₂O2％-5％、V₂O₅ 0.15％-3.5％，含V₂O₅大于0.8％的石煤可作为钒矿开采。石煤中的铝和钾主要以钾云母(KAl₂(Si₃Al)O10(OH)₂)和伊利石(K(Al，V)₂(Si，Al)₄O10(OH)₂)的形式存在。石煤提钒的常用工艺是硫酸浸出，目前从石煤酸浸溶液中提取钒的工艺有：

1)石煤硫酸浸出液→铵盐除铝→还原→萃取→反萃→氧化→铵盐沉钒→煅烧得精钒；

2)石煤硫酸浸出液→铵盐除铝→选择性氧化除铁→钒氧化→离子交换→解吸→铵盐沉钒→煅烧得精钒；

3)石煤硫酸浸出液→铵盐除铝→氧化沉钒铁化合物→碱浸→净化除杂→铵盐沉钒→煅烧得精钒。

石煤硫酸浸出液中一般含Al高达8～18g/L，为了避免Al对提钒工艺过程的干扰，石煤硫酸浸出液在提钒之前通常要加入氨或铵盐使溶液中的铝以硫酸铝铵矾(NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O)晶体形式除去。由于石煤硫酸浸出液的成分复杂，加上提钒工艺过程加入的化学试剂，提钒后液循环到一定程度不得不排放。因此，不管采用哪种工艺提取石煤硫酸浸出液中的钒都会产生氨氮废水，且石煤硫酸浸出液中的钾都没有得到有效回收利用。

发明内容

本发明的目的在于提供可避免氨氮废水产生，有效回收铝和钾，提高资源综合利用率，保护环境，降低生产成本的一种石煤提钒铝、钾综合回收方法。

本发明的技术方案包括以下步骤：在石煤硫酸浸出液中加入富钾物料除铝，使溶液中的铝以硫酸铝钾矾(即明矾)晶体形式析出，并确保结晶后液中K的浓度维持在0.1-15g/L；硫酸铝钾矾重结晶提纯(可得高纯明矾)；或硫酸铝钾矾转型后分别回收铝和钾，其中分离回收得到的含钾溶液可用作富钾物料返回除铝工序，也可以加入到硫酸铝钾矾转型过程中循环使用；除铝后液提钒后返回石煤酸浸工序循环使用。

所述的加入富钾物料除铝是指在石煤硫酸浸出液中加入K₂SO₄、KHSO₄、KOH、K₂CO₃、KHCO₃中的一种或几种，使溶液中的铝以硫酸铝钾矾(KAl(SO₄)₂·12H₂O)的形式结晶析出。

将所述的硫酸铝钾矾转型是将硫酸铝钾矾结晶物加水升温溶解，加入含钾酸度调节剂转型，调节pH值至4.0～8.0使溶液中的铝以氢氧化铝沉淀析出，过滤得氢氧化铝滤饼及硫酸钾和/或硫酸氢钾溶液。

所述的含钾酸度调节剂为KOH、K₂CO₃、KHCO₃中的一种或几种。

所述的加水升温溶解是指先按固液比1∶1～10g/ml加水，25～125℃搅拌使硫酸铝钾矾晶体溶解。

所述的氢氧化铝可以经煅烧得氧化铝，也可以加硫酸或盐酸溶解得硫酸铝或氯化铝。所述的硫酸钾和/或硫酸氢钾溶液：可直接返回石煤硫酸浸出液除铝工序用作富钾物料；也可以直接浓缩结晶得硫酸钾或硫酸氢钾；还可以是加碳酸钙或碳酸钡搅拌转型，过滤得石膏或硫酸钡，以及碳酸钾和/或碳酸氢钾溶液。

所述的煅烧是指氢氧化铝经800-1250℃煅烧1-5小时得氧化铝产品。

所述的硫酸钾和/或硫酸氢钾溶液加碳酸钙或碳酸钡搅拌转型是指按硫酸钙或硫酸钡形成化学反应计量数的0.5-5倍，加入碳酸钙或碳酸钡，0-100℃搅拌0.5-5小时，使溶液中的硫酸钾或硫酸氢钾转化成碳酸钾或碳酸氢钾，过滤得硫酸钙或硫酸钡固体，以及碳酸钾和/或碳酸氢钾溶液。

所述的碳酸钾和/或碳酸氢钾溶液直接返回石煤硫酸浸出液除铝工序用作富钾物料；或返回硫酸铝钾矾转型工序用作含钾酸度调节剂；或浓缩结晶得碳酸钾和/或碳酸氢钾，或加石灰苛化，过滤得碳酸钙和碱性含钾溶液。