[发明专利]一种含钒石煤矿中有价元素的溶出方法

说明书

本发明公开了一种含钒石煤矿中有价元素的溶出方法，通过将制备好的矿粉进行酸溶反应，使含钒石煤矿所含的铝、铁、钒及硅元素浸出；反应完成后经过滤得到含有铝、铁、钒及硅盐类的酸溶出液；酸溶出液残渣洗涤后，送至碱处理工序，进行碱溶反应，使酸溶残渣中的硅元素转化为水溶性硅酸盐；碱溶反应后经过滤收得碱溶出液和碱溶残渣，碱溶残渣为用作燃料的煤炭，碱溶出液为硅酸盐溶液；得到硅酸盐溶液送至白炭黑生产工序，采用碳沉析工艺制得白炭黑，将产生碳酸盐溶液送至碱溶剂再生工序中，经处理后收得碱溶剂返回碱处理工序循环使用。与现有技术相比，本发明所提供的方法以奠定石煤矿全元素综合利用的基础，达到提高资源综合利用水平的目的。

技术领域

本发明涉及湿法冶金技术领域，具体涉及一种含钒石煤矿中有价元素的溶出方法。

背景技术

石煤是一种含钒多金属矿物，通常含有SiO2 50~75%、Al2O3 7~17%、K2O 2~5%、V2O5 0.15~3.5%，其物相主要为碳、石英、云母类矿物、黄铁矿、褐铁矿、磷石灰、方解石以及其它铝硅酸盐等矿物，具有可观的综合利用前景。其中石煤矿中的SiO2可以用来制备用途广泛的硅化合物，如白炭黑、速溶硅酸钠、五水偏硅酸钠等；Al2O3可以用来制备氢氧化铝、氧化铝、硫酸铝、聚合氯化铝、聚合硫酸铝等；同时，可以提取其中的Fe制备铁矿粉，也可以用来制备草酸亚铁、高纯氧化铁、氧化铁颜料及聚合硫酸铁等；提取其中的V可以制备偏钒酸铵、五氧化二钒等。如对其进行充分分解，既能消除既能消除石煤矿分解残渣造成的环境负担，又能生产出符合市场需要的附加值较高的相关产品，具有良好的环境效益和经济效益。

有效提取上述有价元素，实现对含钒石煤矿的综合利用，首先要解决对含钒石煤矿的分解问题，这是对其进行全元素综合利用的前提。

石煤是一种低品位多金属共生的碳页岩（高变质的腐泥煤或藻煤），其成分除含有机碳外，主要为SiO2，物相主要为碳、石英、云母类矿物、黄铁矿、褐铁矿、磷石灰、方解石以及其它铝硅酸盐等矿物等，但是硅、铁、铝、钒等元素嵌容于各物相晶格中，其中的SiO2虽可与碱反应，但不与酸反应；金属元素与酸反应，但又不与碱反应，直接以无机酸或碱进行分解都存在一定的困难，分解率受到限制，出现一些问题：如果单纯地以碱去分解其中的SiO2，那么由于硅酸盐晶格中嵌容有金属元素，SiO2化学活性较低，分解率有限；如果直接以酸去分解，又由于SiO2的包覆而致酸解率较低。因此，如何实现含钒石煤矿中各有价元素分解，提高有价元素浸出率，是实现石煤资源全元素综合利用的基础。

近几年来，国内有关方面对以含钒石煤矿的分解进行了一些研究。主要有干法、湿法两种。

钠盐焙烧工艺是最早采用的干法钒浸出工艺，但由于其产生大量Cl2、HCl等有害气体，造成二次环境污染，已被停用。后续逐渐发展了钙化焙烧、空白焙烧、低温硫酸化焙烧等多种火法浸出工艺，钙化焙烧对矿石选择性强，空白焙烧的浸出回收率低，大规模工业应用受到限制。低温硫酸化焙烧在焙烧活化处理过程加入硫酸，对工艺设备要求高，且钒以非晶态形式存在时效果才较为理想。高温焙烧作为传统的高氧化技术虽能破坏含钒硅酸盐矿物晶格提高产能，但高温产生大量能耗的同时也增大了工业运行的成本和风险，火法焙烧处理后仍需浓酸溶出，工序复杂且经济效益不明显。

专利文献CN103421964A公开了一种从含钒石煤中浸取钒的方法，其技术方案是：首先将含钒石煤经破碎磨矿至粒径小于0.074mm占65~85wt%，制得含钒石煤粉矿；再将浸出剂与所述含钒石煤粉矿按液固质量比为（2.5~5）：1，在80~100℃条件下搅拌浸出1~4h，进行一段固液分离，得到的一段浸出液用于后溪净化富集，一段浸出渣用于二段酸溶工艺；然后配制体积浓度为10~25%的H2SO4于搅拌浸出槽中，按液固质量比为（0.8~2）：1加入占一段苏按浸出渣1~7wt%的CaF2，在80~100℃条件下搅拌浸出4~8h，二段固液分离，得到的二段浸出液为一段酸溶用浸出剂，二段浸出渣为最终尾渣。上述专利文献方法虽然进行了两级酸溶，但浸出过程加入CaF2，对是含钒煤矿中其它元素分离造成了影响，且最终尾渣会造成环境污染。