[发明专利]一种从石煤钒矿流化床燃烧灰渣中提取钒的方法

说明书

技术领域：

涉及一种采用硫酸铵焙烧法从石煤钒矿流化床燃烧灰渣中提取钒的方法，属于化工冶金领域。

背景技术：

钒是重要的战略物资，它具有高熔点及容易变形加工等许多优良的理化特性和机械性能，因而广泛应用于近代工业技术中的钢铁、国防尖端技术、化学工业以及轻纺工业等领域。

我国钒资源主要赋存在石煤中，从石煤中提钒是我国钒资源利用的一个重要发展方向。石煤亦是一种低热值燃料，其发热量约4000kJ/kg~6000kJ/kg。日前，石煤综合利用的工艺通常为：采用循环流化床锅炉产生蒸汽发电、从锅炉灰渣中提取五氧化二钒、提钒尾渣生产建筑材料。从石煤钒矿流化床燃烧灰渣中提取五氧化二钒有两类方法：第一类方法是直接酸浸（包括自热拌酸熟化），采用85℃以上的高温，约20%的硫酸浸出，时间约20h。然后从浸出液中用溶剂萃取或离子交换工艺回收钒，钒的总回收率最高达74%。第二类方法是将石煤灰渣进行二次焙烧（如钠化焙烧、钙化焙烧、低钠焙烧等），然后用水、酸或碱浸出焙烧物料，再用溶剂萃取或离子交换工艺从浸出液中回收钒，V₂O₅的总回收率达70.7%。直接酸浸工艺酸耗高，能耗高，生产成本高，设备防腐要求高。该工艺仅适应于钒主要以吸附状态存在于高岭石、伊利石的石煤钒矿。二次焙烧的焙烧温度均在800℃~950℃之间，焙烧时间均在2h以上，在工业生产上，只有平窑能基本满足焙烧工艺的要求，但平窑占地面积大，劳动条件差，操作不稳定，焙烧转化率低，金属回收率低，无法实现大规模工业生产。

面前现有的石煤提钒工艺不仅钒的回收率只有约50-74%，焙烧过程的温度高达800℃~950℃，焙烧时间较长，无法找到满足工艺条件要求的大型焙烧设备。

发明内容：

本发明的目的是为了克服上述已有技术的不足，提供一种对环境友好，能耗低的简单实用的从石煤钒矿流化床燃烧灰渣提取钒的方法，该方法具有焙烧温度低，容易在工业生产中实现，回收率高，且加入的辅助原料可循环利用的特点。

本发明的技术方案：将石煤钒矿流化床燃烧灰渣与硫酸铵混合粉磨，得到的粉料在300℃~500℃下焙烧后，向焙烧料中加入稀硫酸浸出，得到的含钒、铝的浸出液经提取分离钒后得到提钒液及提钒后液；由提钒后液中分离得到铝化合物后，得到提铝废水，由提铝废水中回收硫酸铵，回收的硫酸铵再循环利用。

本发明优选石煤钒矿流态化燃烧灰渣与硫酸铵按质量比为1：0.4~1.5的比例混合进行粉磨，60~90%混磨料的粒度小于0.043mm为宜。

所述的粉磨后的粉料焙烧时间为1h~5h。

将焙烧料在40℃~80℃下加入质量百分比浓度≤10%稀硫酸搅拌浸出。优选的稀硫酸的质量百分比浓度为4～10%。

采用稀硫酸搅拌浸出的时间为0.5h~3h，稀硫酸质量为焙烧料的1~2倍。

所述的含钒、铝的浸出液经提取分离钒是按常规的离子交换法或溶剂萃取法提取。

所述铝化合物是铵明矾、氢氧化铝或氧化铝。

所述焙烧过程中产生烟气则加入到提取分离铝化合物的步骤中，进一步回收利用。

本发明的工艺过程包括以下几个步骤：

1）将石煤钒矿流化床燃烧灰渣与硫酸铵按质量比1:0.4~1.5配料后进入粉磨设备中粉磨；

2）将粉磨后的粉料置于焙烧设备中经300~500℃下焙烧1h-5h；

3）将焙烧料放入反应器中，加入稀硫酸，加热、搅拌0.5~3h后过滤，得到浸出液；

4）从浸出液中用常规工艺提取V₂O₅；

5）从提钒后液中按常规工艺提取铝化合物；

6）本发明还利用焙烧烟气作为提铝辅助原料，达到进一步循环利用的目的。

7）从提铝废水中回收硫酸铵；

8）回收的硫酸铵再返回粉磨工序配料。

本发明实施的具体工艺过程为：