[发明专利]一种提高石煤钒矿中钒浸出率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及湿法冶金技术领域，具体地说是一种提高石煤钒矿中钒的浸出率的方法。

背景技术

钒金属由于质地坚硬，熔点高，无磁性，韧性较好，因而其用途十分广泛。钒金属最大用途在于炼制高强度合金钢，含钒合金钢，具有强度大，韧性好，耐磨耐腐蚀等特点，其产量在日益扩大，目前约占到了钒用量的80%以上。此外钒金属还是多种合金的重要组成部分，如钒（80）铬（15）钛（5）合金、钛6铝4钒合金等等，都有着十分优异的理化性能，含钒的超导材料也有着优异的性能，V₃Ga合金被作为高效的超导材料。除此外，含钒化合物V₂O₅、NH₄VO₃、NaVO₃及KVO₃在化学工业及冶金工业中也有广泛的用途，可作为生产合成氨的作催化剂、陶瓷的着色剂、显影剂、干燥剂及生产高纯氧化钒或钒铁的原料。钒的矿石主要是钒钛磁铁矿，国外主要从钒钛磁铁矿、钒土矿、含钒铀矿、沥青页岩、石油等矿物中提取钒，国内主要是从攀枝花的钒钛磁铁矿和石煤中来提取钒。另外从石煤钒矿中来提取也是钒的一个重要来源。在我国有着十分丰富的石煤钒矿资源，含碳量少、发热值低的劣质无烟煤，又是一种低品位多金属共生矿，其储量占到了国内钒储量的90%以上，但由于提取技术及提取成本的限制，产量较低。 

石煤钒矿一般采用加食盐焙烧—水浸取或酸浸—沉淀粗钒—粗钒碱溶—沉偏钒酸铵—热分解的工艺来提取五氧化二钒。该工艺流程简短，操作简单，成本较低，但会产出大量的HCl、Cl₂等污染环境的废气，存在回收率低于45%，已被国家列入淘汰的生产工艺。此外，还有无盐焙烧法、钙盐焙烧法、酸浸法、碱浸法等提取方法，但大都存在转化率低、回收成本高等问题。

发明内容

本发明采用氢氟酸作为助浸剂来提高钒的浸出率，由于此类石煤钒矿为高硅高碳型的矿体，二氧化硅的含量占到70%左右，且因石煤钒矿的硬度大和各矿物间排列致密，大量的二氧化硅及碳包裹吸附了钒，因二氧化硅、碳与硫酸、氯酸钠等都不反应，使得被包裹的钒无法释放出来与硫酸反应，导致了浸出率偏低，因此本发明采用加入氢氟酸，利用氢氟酸中氟化氢的强穿透性和与钒的优先络合性，能与二氧化硅反应而破坏包裹钒的硅的性质，使被二氧化硅包裹的钒的氧化物能够与氢氟酸反应，形成氟络离子而进入到溶液中，而得到较好的浸出效果，因而能大大提高此类石煤钒矿中钒的浸出率。

本发明一种提高石煤钒矿中钒浸出率的方法，该方法是通过将石煤钒矿粉碎，用酸浸出后将浸出液净化，经萃取、反萃、沉钒后制得五氧化二钒的，其特征在于该方法具体是通过以下的工艺步骤实现的：

第一步，将石煤钒矿石破碎至粒度小于10mm后，再粉碎至粒度小于0.075mm的石煤钒矿粉；

第二步，在石煤钒矿粉中其重量的15～30%的质量百分含量为98%的工业硫酸和2～5%的质量百分含量为40%的氢氟酸，然后再加入钒矿粉重量1～2倍的水，搅拌均匀后静置陈化反应4～6h，使硫酸、氢氟酸与石煤钒矿充分接触反应；

第三步，陈化完成以后升温至95～100℃，以110～120转/分钟的速度搅拌浸出6～8小时，浸出过程中补充水以保持液固比恒定，浸出完后采用真空泵过滤，得到浸出液和浸出渣，；

第四步，浸出液净化后经萃取、反萃、沉钒后制得五氧化二钒。

上述第三步所得的浸出渣中再加入石煤钒矿粉重量0.5倍的水，升温至沸腾后，搅拌洗涤15min，静止2h，抽取出上清液后，重复洗涤2～3次，直至洗水的pH值为6～7，然后再用真空泵过滤，得到的滤液作为第二步中的浸出用水，浸渣则作为生产建筑用砖及水泥的原料。

本发明工艺中主要涉及的化学反应方程式如下：

（1）V₂O₅+10HF=2VF₅+5H₂O；

（2）VO₂+4HF=VF₄+2H₂O；

（3）V₂O₃+6HF=2VF₃+3H₂O；

（4）V₂O₃+NaClO₃ =V₂O₅ +NaClO；