專利名稱：一種用過氧化物燒結(jié)礦石及爐渣提釩的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從含釩的礦石及爐渣中提釩的冶煉方法，具體地說，本發(fā)明涉及一種用過氧化物作氧化劑或熔劑燒結(jié)分解各種含釩礦石及各種釩的爐渣，從中提取釩及其化合物的方法，該方法包括用過氧化鈉或過氧化鉀或過氧化鈣或過氧化鎂或過氧化鋅或過氧化鋁或過氧化鋇或過氧化氫作氧化劑或熔劑燒結(jié)或熔融含釩礦石及含釩爐渣，這種含釩爐渣包括石煤發(fā)電后的爐渣、冶煉廠的廢渣，燒結(jié)物或熔融物經(jīng)粉碎—浸取—凈化提純—富集—銨鹽沉釩—灼燒—熔煉等一系列工藝步驟提釩制取各種釩的化合物、金屬釩、碳化釩、氮化釩、含釩合金及含釩鋼材的過程。
關(guān)于從礦石中提釩的方法，最關(guān)鍵的技術(shù)是礦石的分解，而最佳的分解方法應(yīng)該在分解過程中不產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，有較高的分解率和浸出率，同時能降低或保持合適的生產(chǎn)成本。因此，長期以來，國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)人員一直在不懈地研究這一課題。根據(jù)現(xiàn)有工藝技術(shù)和已公布的專利、科技文獻(xiàn)介紹，目前已應(yīng)用的含釩礦石的分解方法有以下幾種一是酸溶法，即直接用硫酸浸取分解礦粉；二是鈉鹽焙燒，即用氯化鈉與礦粉一起焙燒，用稀堿或稀酸浸??；三是低鹽焙燒，即用少量氯化鈉加純堿與礦粉一起焙燒，用水浸??；四是鈣化焙燒，即用石灰與礦粉一起焙燒，用稀酸浸取。上述四種方法雖然都較成熟可行，但在生產(chǎn)實踐中還存在以下主要問題(1)鈉鹽焙燒或低鹽焙燒過程中因氯化鈉和礦石的分解產(chǎn)生大量的HCl、Cl2、SO2、SO3等有毒有害氣體，嚴(yán)重污染環(huán)境、腐蝕設(shè)備；(2)酸溶法耗用大量的硫酸，浸取后又需消耗大量的堿中和過量的酸，浪費(fèi)原料、增加成本；(3)鈣化焙燒用大量石灰，浸取后產(chǎn)生大量的鈣渣沉淀物，增加廢渣處理量，同時鈣渣帶走部份被吸附的釩，降低了釩的回收率。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的弱點，提供一種在燒結(jié)分解過程中不產(chǎn)生有毒有害氣體，并能高效分解礦石及爐渣，提高釩的浸出率的清潔的燒結(jié)提釩方法，使釩冶煉大幅度減輕對環(huán)境的影響，提高釩的回收率，從而降低生產(chǎn)成本。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是將已經(jīng)過脫炭或未經(jīng)脫炭的含釩石煤或其它含釩礦石及爐渣粉碎，然后加入過氧化鈉或過氧化鉀或過氧化鈣或過氧化鎂或過氧化鋅或過氧化鋁或過氧化鋇或過氧化氫混勻，于500～900℃進(jìn)行燒結(jié)或熔融，使礦石中難浸出的三價釩和四價釩氧化為易浸出的五價釩，同時將二價鐵氧化為易于沉淀分離的三價鐵。再將燒結(jié)物或熔融物冷卻、粉碎、水浸取，使釩溶解進(jìn)入溶液，然后用化學(xué)沉淀法分離、富集、或離子交換或溶劑萃取工藝凈化提純、富集，被富集的釩溶液用于制取各種釩的化合物、金屬釩、碳化釩、氮化釩、及含釩合金。具體工藝條件及步驟如下1、含釩石煤的脫炭將含釩石煤在立窯或其他形狀的焙燒爐中于800～1100℃充分燃燒，將其中的碳氧化成CO2和CO揮發(fā)除去。
2、生料粉碎將已燃燒脫炭或未燃燒脫炭的含釩石煤或其他含釩礦石或含釩的爐渣(以下簡稱生料)用球磨機(jī)或其他粉碎機(jī)粉碎至5mm以下的粒度的生料粉，最好能通過120～200目篩網(wǎng)。
3、配料根據(jù)不同生料粉加入5～100％的過氧化物，在攪拌機(jī)中充分混勻。
4、燒結(jié)或熔融將已加入過氧化物的配料送入500～900℃的回轉(zhuǎn)窯或平窯或立窯或流化床加熱爐或反射式加熱爐中燒結(jié)或熔融10～100分鐘，不同礦粉，燒結(jié)時間有所不同，可根據(jù)具體礦種預(yù)先進(jìn)行燒結(jié)時間試驗，確定最佳的燒結(jié)時間，燒結(jié)完畢，出爐冷卻。
5、熟料粉碎將冷卻的燒結(jié)物或熔融物(以下簡稱熟料)用球磨機(jī)或其他粉碎機(jī)粉碎成5mm以下粒度的熟料粉，最好能通過80～120目篩網(wǎng)。
6、浸取將熟料粉按固液比為1∶1～1∶4(最佳為1∶2～1∶3)的比例加入50℃以上(最佳為80～100℃)的熱水中攪拌浸取0.5～5小時(最佳為2～3小時)，使可溶性釩全部浸出進(jìn)入溶液，靜置澄清1小時以上待過濾。
7、過濾洗滌先將靜置澄清的上層清液抽入真空過濾機(jī)或離心過濾機(jī)或板框壓濾機(jī)過濾，再將下層帶渣的漿液放出過濾，并用熱水洗滌濾餅3～5次，濾干，濾渣堆存待檢驗，濾液即為釩溶液，以下可按化學(xué)沉淀法分離、富集或離子交換或溶劑萃取工藝凈化提純、富集、銨鹽沉釩、灼燒偏釩酸銨制取五氧化二釩及各種含釩制品。
本發(fā)明與現(xiàn)有從礦石中提釩的方法相比，具有以下優(yōu)點(1)用過氧化物作氧化劑或熔劑，燒結(jié)過程中不產(chǎn)生有毒有害氣體。(2)能將低價態(tài)的釩全部轉(zhuǎn)化為易浸出的五價釩，現(xiàn)有方法的浸出率只能達(dá)到70～80％，本發(fā)明可達(dá)到93～95％，可提高20～25％。(3)現(xiàn)有方法的總回收率在50～60％，本發(fā)明的總回收率可達(dá)到85％左右，可提高20～30％，同時有效地提高了釩礦資源的利用率。
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但不是對本發(fā)明的限定。
本實施例選用過氧化鈉作氧化劑，投入700kg含釩石煤提取五氧化二釩，工藝條件和步驟如下1.將含釩石煤粉碎，全部通過150目篩網(wǎng)，取樣分析V2O5含量為1.24％，在900～1000℃的回轉(zhuǎn)窯中燃燒2.5小時脫炭，冷卻。
2.在已脫炭的礦粉(以下簡稱生料粉)中加入300kg工業(yè)過氧化鈉，充分混勻，置反射爐中燒結(jié)，從常溫升至700℃并保持1.5小時，出爐冷卻。
3.將冷卻的塊狀燒結(jié)物粉碎成熟料粉，過80目篩網(wǎng)，加入已盛有1800L沸水的鐵制攪拌糟中保溫浸取2.5小時，靜置澄清2小時。
4.先抽取上層清液在離心過濾機(jī)中過濾，然后過濾下層漿液，濾完后用熱水洗滌濾餅4次，每次加水20L，最后甩干，洗液并入濾液。
5.將以上濾液通過大孔徑弱堿性陰離子樹脂吸附VO3-，再用1MNaOH溶液洗脫VO3-得到純凈的釩酸鈉溶液。
6.在攪拌下，向純的釩酸鈉溶液中加入30％的精制氯化銨溶液沉淀出偏釩酸銨晶體，并過量30％，控制溶液中殘留V2O5在50mg/L以下，過濾，用5％氯化銨溶液洗滌沉淀3次，取出沉淀于105℃的干燥柜中烘干，得到干燥純凈的偏釩酸銨，既可包裝銷售，也可繼續(xù)加工成下游產(chǎn)品。
7.將偏釩酸銨送入灼燒爐中緩慢升溫至300℃保持1小時，再升至550℃保持2小時，最后降至450℃保持1小時出爐，得到合格的五氧化二釩產(chǎn)品7291g，取樣分析純度為98.93％。
8.根據(jù)上述實施例對浸出率、總回收率進(jìn)行了如下分析(1)共投入700kg含釩石煤，取樣分析V2O5含量為1.24％，相當(dāng)8680gV2O5；(2)對廢渣烘干后取樣分析V2O5含量為0.07％，浸出率為93.2％；(3)收得純五氧化二釩產(chǎn)品7291g，總回收率83.99％。
權(quán)利要求
1.一種用過氧化物燒結(jié)礦石及爐渣提釩的方法，其特征在于用過氧化物作氧化劑或熔劑燒結(jié)或熔融含釩礦石或含釩爐渣，經(jīng)浸取提釩制取釩化合物或金屬釩或含釩合金或含釩鋼材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用過氧化物燒結(jié)礦石及爐渣提釩的方法，其特征在于所述過氧化物包括過氧化鈉或過氧化鉀或過氧化鈣或過氧化鎂或過氧化鋅或過氧化鋁或過氧化鋇或過氧化氫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用過氧化物燒結(jié)礦石及爐渣提釩的方法，其特征在于用過氧化物燒結(jié)或熔融含釩礦石及爐渣的溫度為500～900℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用過氧化物燒結(jié)礦石及爐渣提釩的方法，其特征在于燒結(jié)的爐渣包括石煤發(fā)電后的爐渣或各種冶煉廠的廢渣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用過氧化物燒結(jié)礦石及爐渣提釩的方法，其特征在于提取的釩包括釩的化合物或釩的氧化物或金屬釩或碳化釩或氮化釩或含釩合金或含釩鋼材。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用過氧化物燒結(jié)礦石及爐渣提釩的方法，它包括用過氧化鈉或過氧化鉀或過氧化鈣或過氧化鎂或過氧化鋅或過氧化鋁或過氧化鋇或過氧化氫作氧化劑或熔劑燒結(jié)或熔融含釩礦石及爐渣，燒結(jié)過程不產(chǎn)生有害氣體，經(jīng)浸取提釩制取釩化合物、金屬釩，含釩合金及含釩鋼材。本發(fā)明工藝設(shè)備簡單，環(huán)境污染小、提取回收率高，適合從各種礦石和爐渣中提釩。
文檔編號C22B3/04GK1952192SQ200510032279
公開日2007年4月25日 申請日期2005年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月18日
發(fā)明者孫世凡 申請人:孫世凡