專(zhuān)利名稱(chēng)：一種從石煤釩礦流化床燃燒灰渣中提取釩的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
涉及ー種采用硫酸銨焙燒法從石煤釩礦流化床燃燒灰渣中提取釩的方法，屬于化エ冶金領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
釩是重要的戰(zhàn)略物資，它具有高熔點(diǎn)及容易變形加工等許多優(yōu)良的理化特性和機(jī)械性能，因而廣泛應(yīng)用于近代エ業(yè)技術(shù)中的鋼鐵、國(guó)防尖端技術(shù)、化學(xué)エ業(yè)以及輕紡エ業(yè)等 領(lǐng)域。我國(guó)釩資源主要賦存在石煤中，從石煤中提釩是我國(guó)釩資源利用的ー個(gè)重要發(fā)展方向。石煤亦是ー種低熱值燃料，其發(fā)熱量約4000kJ/kg飛000kj/kg。日前，石煤綜合利用的エ藝通常為采用循環(huán)流化床鍋爐產(chǎn)生蒸汽發(fā)電、從鍋爐灰渣中提取五氧化ニ釩、提釩尾渣生產(chǎn)建筑材料。從石煤釩礦流化床燃燒灰渣中提取五氧化ニ釩有兩類(lèi)方法第一類(lèi)方法是直接酸浸(包括自熱拌酸熟化)，采用85°C以上的高溫，約20%的硫酸浸出，時(shí)間約20h。然后從浸出液中用溶劑萃取或離子交換エ藝回收釩，釩的總回收率最高達(dá)74%。第二類(lèi)方法是將石煤灰渣進(jìn)行二次焙燒(如鈉化焙燒、鈣化焙燒、低鈉焙燒等)，然后用水、酸或堿浸出焙燒物料，再用溶劑萃取或離子交換エ藝從浸出液中回收釩，V2O5的總回收率達(dá)70. 7%。直接酸浸エ藝酸耗高，能耗高，生產(chǎn)成本高，設(shè)備防腐要求高。該エ藝僅適應(yīng)于釩主要以吸附狀態(tài)存在于高嶺石、伊利石的石煤釩礦。二次焙燒的焙燒溫度均在800°C、50°C之間，焙燒時(shí)間均在2h以上，在エ業(yè)生產(chǎn)上，只有平窯能基本滿(mǎn)足焙燒エ藝的要求，但平窯占地面積大，勞動(dòng)條件差，操作不穩(wěn)定，焙燒轉(zhuǎn)化率低，金屬回收率低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模エ業(yè)生產(chǎn)。面前現(xiàn)有的石煤提釩エ藝不僅釩的回收率只有約50-74%，焙燒過(guò)程的溫度高達(dá)8000C ^9500C，焙燒時(shí)間較長(zhǎng)，無(wú)法找到滿(mǎn)足エ藝條件要求的大型焙燒設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種對(duì)環(huán)境友好，能耗低的簡(jiǎn)單實(shí)用的從石煤釩礦流化床燃燒灰渣提取釩的方法，該方法具有焙燒溫度低，容易在エ業(yè)生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)，回收率高，且加入的輔助原料可循環(huán)利用的特點(diǎn)。本發(fā)明的技術(shù)方案將石煤釩礦流化床燃燒灰渣與硫酸銨混合粉磨，得到的粉料在300°C飛00°C下焙燒后，向焙燒料中加入稀硫酸浸出，得到的含釩、鋁的浸出液經(jīng)提取分離釩后得到提釩液及提釩后液；由提釩后液中分離得到鋁化合物后，得到提鋁廢水，由提鋁廢水中回收硫酸銨，回收的硫酸銨再循環(huán)利用。本發(fā)明優(yōu)選石煤釩礦流態(tài)化燃燒灰渣與硫酸銨按質(zhì)量比為I :0. Π. 5的比例混合進(jìn)行粉磨，6(Γ90%混磨料的粒度小于O. 043mm為宜。所述的粉磨后的粉料焙燒時(shí)間為ltT5h。將焙燒料在40°C 80°C下加入質(zhì)量百分比濃度彡10%稀硫酸攪拌浸出。優(yōu)選的稀硫酸的質(zhì)量百分比濃度為4 10%。
采用稀硫酸攪拌浸出的時(shí)間為O. 5tT3h，稀硫酸質(zhì)量為焙燒料的f 2倍。所述的含釩、鋁的浸出液經(jīng)提取分離釩是按常規(guī)的離子交換法或溶劑萃取法提取。所述鋁化合物是銨明礬、氫氧化鋁或氧化鋁。所述焙燒過(guò)程中產(chǎn)生煙氣則加入到提取分離鋁化合物的步驟中，進(jìn)ー步回收利用。本發(fā)明的エ藝過(guò)程包括以下幾個(gè)步驟I)將石煤釩礦流化床燃燒灰渣與硫酸銨按質(zhì)量比1:0. Π. 5配料后進(jìn)入粉磨設(shè) 備中粉磨；2)將粉磨后的粉料置于焙燒設(shè)備中經(jīng)30(T500°C下焙燒lh_5h ；3)將焙燒料放入反應(yīng)器中，加入稀硫酸，加熱、攪拌O. 5^3h后過(guò)濾，得到浸出液；4)從浸出液中用常規(guī)エ藝提取V2O5 ；5)從提釩后液中按常規(guī)エ藝提取鋁化合物；6)本發(fā)明還利用焙燒煙氣作為提鋁輔助原料，達(dá)到進(jìn)一步循環(huán)利用的目的。 7 )從提鋁廢水中回收硫酸銨；8)回收的硫酸銨再返回粉磨エ序配料。本發(fā)明實(shí)施的具體エ藝過(guò)程為將石煤釩礦流化床燃燒灰渣與硫酸銨按I: O. Π. 5 (Wt)配料后進(jìn)入粉磨設(shè)備(如球磨機(jī))中粉磨，控制粉磨料中有60、0%的粒度小于O. 043mm。將粉磨后的粉料放入焙燒爐(如外熱式回轉(zhuǎn)窯)中在30(T50(TC下焙燒lh-5h后冷卻，向焙燒料中加入重量為廣2倍的稀硫酸(其質(zhì)量百分比濃度< 10%)，加熱至4(T80°C下攪拌浸出O. 5 3h，過(guò)濾，得到含釩、鋁的浸出液；(采用常規(guī)方法如離子交換法或溶劑萃取法)從浸出液中提取釩，最終得到V2O5 ；再?gòu)慕鲆禾徕C后的提釩后液中(按常規(guī)エ藝)提取鋁化合物；將提鋁后的廢水濃縮、冷卻結(jié)晶，得到硫酸銨；回收得到的硫酸銨再返回粉磨エ序配料，循環(huán)使用。本發(fā)明基本原理f凡的原子半徑為132pm，招的原子半徑為143pm，兩者十分接近。在石煤f凡礦中，釩以類(lèi)質(zhì)同相存在于硅鋁酸鹽一云母類(lèi)、高嶺石中。硫酸銨加熱到100°c以上便開(kāi)始分解放出氨氣，有利于硫酸銨與鋁硅酸鹽礦物的反應(yīng)，生成硫酸鋁銨，硫酸鋁銨在280°c以上即可分解成硫酸鋁和氨。硫酸銨在熱分解時(shí)，有SO3產(chǎn)生，SO3是強(qiáng)氧化劑，能在低溫下(30(T50(TC)將3價(jià)釩氧化到4價(jià)，在用稀硫酸浸出時(shí)，4價(jià)釩與酸作用產(chǎn)生VOSO4進(jìn)入溶液，鋁以硫酸鋁形態(tài)進(jìn)入溶液。本發(fā)明通過(guò)低溫焙燒石煤釩礦流化床燃燒灰渣這ー關(guān)鍵技術(shù)，大大降低焙燒溫度，節(jié)能減耗。本發(fā)明和已有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果I.可同時(shí)回收石煤釩礦中的釩和鋁，釩和鋁的浸出分別達(dá)88%和91%以上，釩的回收率較已有エ藝高10個(gè)百分點(diǎn)以上；2.低溫焙燒石煤釩礦流化床燃燒灰渣，大大降低焙燒溫度，節(jié)約能源，易于實(shí)現(xiàn)大型エ業(yè)化生產(chǎn)(可用外熱式回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行);3.低溫焙砂只需稀硫酸即可浸出，減少了硫酸的消耗，抑制了硅的浸出，減少了脫娃負(fù)擔(dān)；4.用提取釩、鋁的廢水及焙燒煙氣回收制備硫酸鋁，試劑得到循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)廢水、廢氣零排放，環(huán)境友好。綜上所述，本發(fā)明方法的焙燒溫度只有30(T50(TC，較已有的鈉化、鈣化、低鈉焙燒溫度降低約一半，不僅能耗明顯降低，而且容易在エ業(yè)生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)，解決了石煤提釩大型化生產(chǎn)線缺乏合適焙燒設(shè)備的大問(wèn)題。本方法用已有技術(shù)較容易地從浸出液中提取釩和鋁，其浸出率分別在88%、91%以上，均高于已有方法。從提取釩、鋁的廢水中回收硫酸銨，再返回配料，輔助材料消耗少，加工費(fèi)用低，環(huán)境友好。


附圖為本發(fā)明的具體エ藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)ー步描述，以下實(shí)施例g在說(shuō)明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)ー步限定。實(shí)施例I湖南湘中礦業(yè)公司流化床燃燒灰渣含V2O5L 25% Al2038. 23%，將該灰洛與硫酸銨按質(zhì)量比為I :1. I混合粉磨至69%的粒度小于O. 043mm后，在380°C下焙燒2h，在80°C下用2倍焙燒料重量的3%H2S04溶液浸出3h，釩的浸出率為90. 1%，鋁的浸出率達(dá)93. 1%。實(shí)施例2將實(shí)例I的流化床燃燒灰渣與硫酸銨按質(zhì)量比為I :0. 9混合粉磨至90%的粒度小于O. 043mm后，在500°C下焙燒lh，在90°C下用2倍焙燒料重量的10%H2S04溶液浸出O. 5h，釩的浸出率為88. 9%，鋁的浸出率達(dá)91. 8%。實(shí)施例3廣西某釩業(yè)公司流化床燃燒灰渣含Al20318. 2%V2051. 43%，將爐灰與硫酸銨按質(zhì)量比為I :1. 5混磨至60%粒度小于O. 043mm后，在400°C下熔燒3h，70°C下用I. 8倍焙燒料重量的5%硫酸溶液浸出O. 5h，釩的浸出率達(dá)88. 7%，鋁的浸出率達(dá)90. 9%。實(shí)施例4湖北通城某礦業(yè)公司流化床燃燒灰渣，含Al2O3 6. 93% V2O5L 12%，將該灰渣與硫酸銨按質(zhì)量比為I :0. 4混合粉磨至72%的粒度小于O. 043mm，將粉磨料在360°C下熔燒5h，用2倍焙燒料重量的2%的稀硫酸在60°C下浸出lh，釩、鋁浸出率分別為87. 9%,90. 3%。實(shí)施例5湖南湘西某礦業(yè)公司流化床燃燒灰渣，含Al2O3 9. 01%、V2O5 I. 31%，將該灰渣與硫酸酸銨按質(zhì)量比為I :1. O混合粉磨至80%的粒度小于O. 043mm，將粉磨料在420°C下熔燒3. 0h，在50°C下用I. 5倍焙燒料重量的4%的稀硫酸攪拌浸出I. 5h，釩、鋁浸出率分別為90. 3%, 92. 1%。實(shí)施例6將實(shí)施例5的流化床燃燒灰渣與回收制備的硫酸銨按質(zhì)量比為1:1.2混合粉磨至90%的粒度小于O. 043mm，將粉磨料在500°C下熔燒I. 0h，在40°C下用I. 2倍焙燒料重量的10%的 稀硫酸攪拌浸出2h，釩、鋁浸出率分別為91. 1%、92. 8%。
權(quán)利要求
1.一種從石煤釩礦流化床燃燒灰渣中提取釩的方法，其特征在于將石煤釩礦流化床燃燒灰渣與硫酸銨混合粉磨，得到的粉料在300°c飛00°C下焙燒后，向焙燒料中加入稀硫酸浸出，得到的含釩、鋁的浸出液經(jīng)提取分離釩后得到提釩液及提釩后液；由提釩后液中經(jīng)提取分離鋁化合物后，得到提鋁廢水，由提鋁廢水中回收硫酸銨，回收的硫酸銨再循環(huán)利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于將石煤釩礦流態(tài)化燃燒灰渣與硫酸銨按質(zhì)量比為I :0. Π. 5的比例混合進(jìn)行粉磨，60 90%混磨料的粒度小于O. 043mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的粉磨后的粉料焙燒時(shí)間為ltT5h。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于將焙燒料在40°C 80°C下加入質(zhì)量百分比濃度< 10%稀硫酸攪拌浸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述的稀硫酸的質(zhì)量百分比濃度為4 10%。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于采用稀硫酸攪拌浸出的時(shí)間為O.5tT3h，稀硫酸質(zhì)量為焙燒料的Γ2倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的含釩、鋁的浸出液經(jīng)提取分離釩是按常規(guī)的離子交換法或溶劑萃取法提取。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或6所述的方法，其特征在于所述鋁化合物是銨明礬、氫氧化鋁或氧化鋁。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或6所述的方法，其特征在于所述焙燒過(guò)程中產(chǎn)生煙氣則加入到提取分離鋁化合物的步驟中。
全文摘要
本發(fā)明是一種從石煤釩礦流化床燃燒灰渣中提取釩的方法，工藝過(guò)程主要包括將石煤釩礦流化床燃燒灰渣與硫酸銨一起粉磨，將粉磨料進(jìn)行低溫焙燒，焙燒產(chǎn)物采用稀硫酸浸出，其浸出液可以采用常規(guī)方法依次制取V2O5及鋁化合物，提鋁后溶液制備硫酸銨，得到的硫酸銨再返回粉磨工序循環(huán)利用。本發(fā)明提供一種低溫焙燒石煤釩礦流化床燃燒灰渣，再用稀硫酸浸出以提取釩的方法。該方法的焙燒溫度只有300~500℃，較已有的鈉化、鈣化、低鈉焙燒溫度降低約一半，不僅能耗明顯降低，而且容易在工業(yè)生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)，解決了石煤提釩大型化生產(chǎn)線缺乏合適焙燒設(shè)備的大問(wèn)題。本方法用已有技術(shù)較容易地從浸出液中提取釩和鋁，其浸出率分別在88%、91%以上，均高于已有方法。從提取釩、鋁的廢水中回收硫酸銨，再返回配料，輔助材料消耗少，加工費(fèi)用低，環(huán)境友好。
文檔編號(hào)C22B34/22GK102732736SQ201210256100
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月23日
發(fā)明者蔡晉強(qiáng), 陳愛(ài)良 申請(qǐng)人:中南大學(xué)