[发明专利]一种综合回收含钒硅质页岩中钒、铝、钾、硅的选冶联合工艺

说明书

本发明是一种以低品位含钒硅质页岩为原料，综合回收其中钒、铝、钾、硅有价组分的选矿冶金领域。其步骤是以低品位含钒硅质页岩为原料，先将含钒硅质页岩用浮选方法脱硅，钒精矿与过量的石灰石、碳酸钠均匀混合后在回转窑中高温焙烧，得到铝酸钾、铁酸钾、偏钒酸钙、原硅酸钙、二氧化碳等产物，将烧结产物在稀碱溶液中进行溶出，溶出液经脱硅净化后，在密闭容器中通入回转窑产生的二氧化碳气体进行碳化反应，析出Al(OH)₃沉淀，脱铝溶液在酸性条件下水解沉淀得到粗钒，将粗钒用碱溶解，加入氯化铵得到偏钒酸铵，最后溶液为富钾、富钠溶液，经分步蒸发得到钾碱、钠碱。本发明彻底解决了石煤浸出渣堆存产生的环境污染问题。

技术领域

本发明是一种以低品位含钒硅质页岩为原料，综合回收其中钒、铝、钾、硅有价组分的选矿冶金领域。

技术背景

含钒硅质页岩，简称石煤，是我国独有的特色含钒资源。含钒硅质页岩中主要含钒矿物为含钒白云母、钒云母，脉石矿物主要有石英、长石、方解石等。该类型钒矿在我国储量极为丰富，矿石中有价组分较多，例如钒、铝、钾等，具有较高的综合利用价值和极好的开发前景。矿石的特点是含钒品位低，石英、方解石等含量较高，用传统的冶炼方法提钒成本高，经济效益低。

我国对含钒硅质页岩资源的研究始于20世纪60年代初期，70年代开始广泛采用氯化焙烧-水浸工艺和钙化焙烧-水浸工艺提钒。其中氯化焙烧-水浸工艺流程简单，生产成本低，适用于低钙石煤，但是焙烧过程会产生氯气、氯化氢等有害气体，对生态环境污染严重。相比较，钙化焙烧适用于高钙石煤矿，该工艺环境污染小，浸出渣不含钠盐，富含钙，有利于渣的综合回收。钙化焙烧过程中，石煤中的钒与钙剂生成钒酸钙，钒酸钙可以与酸、碱反应后将钒浸出。但是钙化焙烧工艺一般仅考虑到钒的回收，没有考虑到石煤中其他金属的回收利用，例如硅、钾、铝等元素，造成了资源的浪费。同时，由于其没有考虑到其他元素的回收，导致其钙化焙烧时，其所用CaO的质量一般为仅为矿石质量的6-8％。

到目前为止，还未见关于综合回收含钒硅质页岩中钒、铝、钾、硅的选冶联合工艺的相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种硅质含钒页岩选冶联合工艺，综合回收其中的钒、钾、铝、硅等资源。

本发明一种综合回收含钒硅质页岩中钒、铝、钾、硅的选冶联合工艺；包括下述步骤：

步骤一初步脱硅

将硅质含钒页岩破碎磨矿至-200目占45％-55％细度，得到待选矿浆，对待选矿浆进行浮选，得到钒精矿和脉石；所述待选矿浆的pH为2-5，所述待选矿浆中固液质量比为1：2.5-1:3.5，浮选时所用捕收剂为阳离子捕收剂，所用分散剂选自六偏磷酸钠、氟硅酸钠、水玻璃中的至少一种；

步骤二高钙碱性焙烧

测量步骤一所得钒精矿中氧化铝、二氧化硅的量，根据摩尔比，碳酸钠：钒精矿中氧化铝＝0.7-1.3:1配取碳酸钠；根据根据摩尔比，Ca：矿石中二氧化硅＝1.8-2.1，配取石灰和/或石灰石；将配取的碳酸钠、石灰和/或石灰石以及步骤一所得钒精矿混合均匀后，在850-950℃进行高温焙烧至少2h，得到待浸出产物；

步骤三再次脱硅

将步骤二所得待浸出产物置于碱溶液中进行浸出；得到浸出液和浸出残渣；浸出时，控制浸出温度为80-85℃、液固质量比为1:1-3:1、浸出时间大于等于0.5h，

步骤四碳化处理

将步骤三所得浸出液置于容器中，在密闭条件下，鼓入二氧化碳气体，在气压为1-1.2MPa、温度为60-80℃的条件下搅拌反应至少2小时，静置，过滤，得到碳化余液和氢氧化铝沉淀；

步骤五析钒