一種含釩原料焙燒后熟料碳銨溶液浸出提釩的方法
【專利摘要】一種含釩原料焙燒后熟料碳銨溶液浸出提釩的方法，將含釩原料焙燒后熟料在碳銨溶液中浸出提釩，使釩以釩酸銨形式進入溶液，得到浸出渣和含釩液，含釩液可進而通過釩酸銨冷卻結(jié)晶分離、釩酸銨煅燒得到五氧化二釩產(chǎn)品。本方法采用碳銨溶液浸出技術(shù)，不使用鈉鹽，流程簡單，易于操作，釩提取率可達(dá)85-99％，無含鹽廢水產(chǎn)生。
【專利說明】一種含釩原料焙燒后熟料碳銨溶液浸出提釩的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于釩化工冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種含釩原料焙燒后熟料碳銨溶液浸出提釩的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]釩鈦磁鐵礦、釩渣、石煤等含釩原料傳統(tǒng)的提釩方法為焙燒-水浸/酸浸法提釩，其中含釩原料鈉化焙燒-水浸是提釩的主流方法。鈉化焙燒工藝的基本原理是以Na2C03、似(:1、似2504等鈉鹽為添加劑，通過高溫焙燒(750-850°C )將含釩原料中低價態(tài)的釩轉(zhuǎn)化為水溶性五價釩的鈉鹽，再對鈉化焙燒產(chǎn)物直接水浸，得到含釩的浸取液，后加入銨鹽制得多釩酸銨沉淀，經(jīng)還原焙燒后獲得釩的氧化物產(chǎn)品。鈉化焙燒工藝釩回收率低，單次焙燒釩回收率為70%左右，經(jīng)多次焙燒后釩的回收率也僅為80%，且需多次焙燒，能耗偏高；在焙燒過程中會產(chǎn)生有害的HClXl2等侵蝕性氣體，后續(xù)氨沉過程會得到高鹽度含氨氮廢水，含氨氮廢水不僅污染環(huán)境，而且治理代價較高。
[0003]為解決鈉化焙燒過程存在的廢氣污染，及因鈉鹽熔點低而產(chǎn)生的爐料結(jié)塊結(jié)圈等問題，鈣化焙燒-酸浸提釩作為一種較清潔的提釩工藝，受到了廣泛關(guān)注。該方法是使用石灰、石灰石、白云石等石灰質(zhì)原料替代鈉鹽添加劑進行釩渣高溫焙燒，使釩轉(zhuǎn)化為不溶于水的釩酸鈣，再用稀酸浸出，浸出液中的釩用水解沉釩法或離子交換法回收。該方法曾在蘇聯(lián)圖拉黑色冶金廠進行了工業(yè)應(yīng)用，近年來攀鋼集團(專利CN101161831A)又在產(chǎn)品除雜與凈化方面取得進展，并完成了中試。鈣化焙燒可避免傳統(tǒng)鈉化焙燒的氯/硫污染，但由于同樣受限于焙燒過程的傳質(zhì)障礙，鈣化焙燒的釩轉(zhuǎn)化率仍不足80%。
[0004]CN101899582A提出一種由釩渣提取五氧化二釩的方法，釩渣于800~1000°C焙燒，熟料經(jīng)過20~50%堿濃度的堿液堿浸，經(jīng)過除硅、冷卻結(jié)晶得到正釩酸鈉晶體，后經(jīng)過轉(zhuǎn)溶、酸性銨鹽沉釩得到釩酸銨。該方法存在雜質(zhì)難以脫除、過濾困難的問題，同時避免不了酸性氨氮廢水的問題，且其釩回收率低于90 %。
[0005]CN1082617A提出了對吹煉得到的高溫釩渣在900~1300°C直接吹氧進行處理，促使渣中的低價釩氧化成為五價釩，渣冷卻破碎后，在一定的溫度、堿濃度、氧分壓下浸出渣中的釩，該方法不必在釩渣降溫后再次高溫焙燒，能耗大為降低，并且避免了鈉化焙燒造成的環(huán)境污染，但存在金屬鐵無法回收，且釩回收率低的問題。
[0006]目前未見有使用碳銨溶液直接浸出含釩原料焙燒熟料的相關(guān)報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種含釩原料焙燒后熟料碳銨溶液浸出提釩的方法。 對于現(xiàn)有的焙燒熟料浸出方法，該方法釩浸出率高，浸出溫度低，浸出條件溫和，且含釩原料中其它雜質(zhì)不進入浸出液，后續(xù)釩酸銨分離簡單。焙燒過程因不使用鈉鹽，操作易于控制，不產(chǎn)生有害窯氣，且無含鹽廢水產(chǎn)生。
[0008]為達(dá)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):[0009]一種含釩原料焙燒后熟料碳銨溶液浸出提釩的方法，將含釩原料焙燒后熟料在碳銨溶液中浸出提釩，使釩以釩酸銨形式進入溶液，得到浸出渣和含釩液。含釩原料焙燒后其中的三價釩在焙燒過程轉(zhuǎn)化為可浸出的五價釩，五價釩可與碳銨溶液反應(yīng)生成釩酸銨，從而將釩從原料中提取出來。
[0010]作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述的方法，所述含釩原料為釩鈦磁鐵礦、石煤、釩渣或含釩催化劑中的I種或2種以上的混合物；其中含釩催化劑可以為使用前的催化劑也可以為使用后無法再次使用的催化劑；
[0011]作為優(yōu)選技術(shù)方案，本 發(fā)明所述的方法，所述焙燒為經(jīng)空白焙燒(即無添加劑焙燒)、鈣化焙燒中的I種或2種以上的組合。
[0012]作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述的方法，所述碳銨溶液指的是NH47HC03_/0H_、NH47CO32Voh-或 NH47HC03_/C03270H-溶液，意即可以是 NH4HCO3 溶液、(NH4) 2C03 溶液、NH4HCO3與(NH4)2CO3的混合溶液、氨水與NH4HCO3的混合溶液、氨水與(NH4)2CO3的混合溶液、氨水與NH4HCO3及(NH4)2CO3的混合液，也可通過在氨水中通入CO2氣體碳化后獲得。
[0013]作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述的方法，所述碳銨溶液的濃度以溶液中各離子的摩爾濃度計:NH:濃度為0.5~6mol/L, HCOf濃度為0.5~6mol/L, CO廣的濃度為0.5~5mol/L，可通過配加不同溶液組合得到。碳銨溶液中NH47HC03_/C0廣濃度低于0.5mol/L，則釩的提取率很低，NH4+/HC03_濃度高于6mol/L，C032_的濃度高于5mol/L，浸出時釩的浸出率基本不變，若再提高碳銨溶液濃度會大大增加提釩的成本，因此，本發(fā)明選擇碳銨溶液的濃度為:NH4+濃度為0.5~6mol/L, HCO3-濃度為0.5~6mol/L, CO32的濃度為0.5~5mol/L0
[0014]作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述的方法，所述浸出的溫度為常溫~150°C，例如為25 V、35°C、50 V、80°C、95°C、120°C、150°C等，溫度太低含釩原料焙燒后熟料中的釩浸出效率低，150°C時各種不同焙燒熟料釩的浸出率已經(jīng)很高，再升高浸出溫度沒有意義，因此，本發(fā)明選擇浸出溫度為常溫~150°C，優(yōu)選為50~95°C，再優(yōu)選為60~75°C。
[0015]作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述的方法，所述浸出的時間為0.5h以上，例如為lh、2h、3h、4h等，浸出時間太短如低于0.5h，釩的提取效率低，優(yōu)選為I~3h。
[0016]作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述的方法，所述浸出的過程中碳銨溶液與含釩原料焙燒后熟料的液固體積質(zhì)量比為2:1~10:lm3/t，例如為4:lm3/t、7:lm3/t、9:lm3/t等，液固比在2m3/t以下反應(yīng)液固傳質(zhì)差，難以實現(xiàn)，液固比在10m3/t浸出液中釩溶解量足夠，提高液固比已再沒有意義，優(yōu)選為3:1~6:lm3/t。
[0017]作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述的方法，包括如下步驟:將含釩原料焙燒后熟料在碳銨溶液中浸出提釩，碳銨溶液濃度為=NH4+濃度0.5~6mol/L，HC03_濃度0.5~6mol/L，C032_的濃度0.5~5mol/L，浸出溫度為常溫~150°C，浸出時間為0.5h以上，浸出過程中碳銨溶液與含釩原料焙燒后熟料的液固比為2:1~10: lm3/t，浸出后使釩以釩酸銨形式進入溶液，得到浸出渣和含釩液。
[0018]本發(fā)明相比傳統(tǒng)的焙燒熟料水浸/酸浸工藝，釩浸取率高，且雜質(zhì)不進入含釩液，可實現(xiàn)釩的簡單、清潔分離。
【具體實施方式】[0019]為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對本發(fā)明的具體限制。
[0020]實施例1
[0021]將V2O5含量為11.6%的釩渣在900°C經(jīng)空白焙燒后得到的熟料在NH4+濃度6mol/L，HC03_濃度6mol/L的碳銨溶液中浸出提釩，浸出溫度為95°C，浸出液固體積質(zhì)量比為10m3/t，浸出時間為3h，得到浸出渣和含釩液。浸出渣經(jīng)洗滌、烘干、稱重并分析殘渣的釩含量，釩渣中釩的回收率為94.2%。
[0022]實施例2
[0023]將V2O5含量為1.5%的釩鈦磁鐵礦在850°C經(jīng)鈣化焙燒后得到的熟料在NH4+濃度4mol/L, HC03_濃度lmol/L，C032_的濃度lmol/L的碳銨溶液中浸出提釩，浸出溫度為75°C，浸出液固體積質(zhì)量比為8m3/t，浸出時間為2h，得到浸出渣和含釩液。浸出渣經(jīng)洗滌、烘干、稱重并分析殘渣的釩含量，釩渣中釩的回收率為90.2%。
[0024]實施例3
[0025]將V2O5含量為14.7%的釩渣在800°C經(jīng)鈣化焙燒后得到的熟料在NH4+濃度5mol/L，HC03_濃度2mol/L，C032_的濃度lmol/L的碳銨溶液中浸出提釩，浸出溫度為150°C，浸出液固體積質(zhì)量比為5m3/t，浸出時間為2.5h，得到浸出渣和氨浸含釩液。浸出渣經(jīng)洗滌、烘干、稱重并分析殘渣的釩含量，釩渣中釩的回收率為93.4%。 [0026]實施例4
[0027]將V2O5含量為1.6%的石煤在800°C經(jīng)空白焙燒后得到的熟料在NH4+濃度2mol/L，HC03_濃度lmol/L的碳銨溶液中浸出提釩，浸出溫度為120°C，浸出液固體積質(zhì)量比為6m3/t，浸出時間為3h，得到浸出渣和氨浸含釩液。浸出渣經(jīng)洗滌、烘干、稱重并分析殘渣的釩含量，釩渣中釩的回收率為88.2%。
[0028]實施例5
[0029]將V2O5含量為1.2 %的石煤在950°C經(jīng)鈣化焙燒后得到的熟料在NH4+濃度6mol/L，HC03_濃度6moI/L的碳銨溶液中浸出提銀，浸出溫度為85 °C，浸出液固比為5m3/t，浸出時間為2h，得到浸出渣和氨浸含釩液。浸出渣經(jīng)洗滌、烘干、稱重并分析殘渣的釩含量，石煤中釩的回收率為86.2%。
[0030]實施例6
[0031]將V2O5含量為7.5%的含釩催化劑在700°C經(jīng)空白焙燒后得到的熟料在NH4+濃度
0.5mol/L, HC03_濃度0.5mol/L的碳銨溶液中浸出提釩，浸出溫度為60°C，浸出液固比為7m3/t，浸出時間為4h，得到浸出渣和氨浸含釩液。浸出渣經(jīng)洗滌、烘干、稱重并分析殘渣的釩含量，釩渣中釩的回收率為89.1%。
[0032]實施例7
[0033]將V2O5含量為8.3%的含釩催化劑在800°C經(jīng)空白焙燒后得到的熟料在NH4+濃度5mol/L, HC03_濃度2mol/L，C032_的濃度2mol/L的碳銨溶液中浸出提釩，浸出溫度為75°C，浸出液固比為10m3/t，浸出時間為2h，得到浸出渣和氨浸含釩液。浸出渣經(jīng)洗滌、烘干、稱重并分析殘渣的釩含量，釩渣中釩的回收率為90.1%。
[0034]實施例8
[0035]將V2O5含量為1.5%的釩鈦磁鐵礦在850°C經(jīng)空白焙燒后得到的熟料在NH4+濃度2mol/L, HC03_濃度2mol/L的碳銨溶液中浸出提釩，浸出溫度為35°C，浸出液固比為6m3/t，浸出時間為lh，得到浸出渣和氨浸含釩液。浸出渣經(jīng)洗滌、烘干、稱重并分析殘渣的釩含量，釩渣中釩的回收率為92.1%。
[0036] 申請人:聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程才能實施。所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進，對本發(fā) 明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種含釩原料焙燒后熟料碳銨溶液浸出提釩的方法，其特征在于，將含釩原料焙燒后熟料在碳銨溶液中浸出提釩，使釩以釩酸銨形式進入溶液，得到浸出渣和含釩液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述含釩原料為釩鈦磁鐵礦、石煤、釩渣或含釩催化劑中的I種或2種以上的混合物；其中含釩催化劑可以為使用前的催化劑也可以為使用后無法再利用的催化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述焙燒為經(jīng)空白焙燒、鈣化焙燒中的I種或2種以上的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，所述碳銨溶液指的是NH4YHCO3-/0H_、NH4VCO32VOH-或 NH47HC03_/C03270H-溶液，意即可以是 NH4HCO3 溶液、(NH4) 2C03 溶液、NH4HCO3與(NH4)2CO3的混合溶液、氨水與NH4HCO3的混合溶液、氨水與(NH4)2CO3的混合溶液、氨水與NH4HCO3及(NH4)2CO3的混合液，也可通過在氨水中通入CO2氣體碳化后獲得。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的方法，其特征在于，所述碳銨溶液的濃度以溶液中各離子的摩爾濃度計:NH4+濃度為0.5~6mol/L, HCO3-濃度為0.5~6mol/L, C032_的濃度為0.5~5mol/L,可通過配加不同物質(zhì)組合得到。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的方法，其特征在于，所述的浸出溫度為常溫~150 °C，優(yōu)選為50~95 °C，再優(yōu)選為60~75°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的方法，其特征在于，所述的浸出時間為0.5h以上，優(yōu)選為I~3h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任 一項所述的方法，其特征在于，所述浸出過程中碳銨溶液與含釩原料焙燒后熟料的液固體積質(zhì)量比為2:1~10: lm3/t，優(yōu)選為3:1~6: lm3/t。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，包括如下步驟:將含釩原料焙燒后熟料在碳銨溶液中浸出提釩，碳銨溶液濃度為=NH4+濃度0.5~6mol/L，HC03_濃度0.5~6mol/L，C032_的濃度0.5~5mol/L，浸出溫度為常溫~150°C，浸出時間為0.5h以上，浸出過程中碳銨溶液與含釩原料焙燒后熟料的液固比為2:1~10: lm3/t，浸出后使釩以釩酸銨形式進入溶液，得到浸出渣和含釩液。
【文檔編號】C01G31/00GK104003442SQ201410220685
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月23日
【發(fā)明者】鄭詩禮, 杜浩, 王少娜, 張洋, 李猛 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所