專利名稱：含釩石煤提取五氧化二釩的焙燒添加劑及其應用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及稀有有色金屬冶金行業(yè)，具體的是涉及一種含釩石煤提取五氧化二釩的焙燒 添加劑及其應用方法。
背景技術(shù)：
含釩石煤提取五氧化二釩的傳統(tǒng)焙燒工藝的添加劑為添加礦量10. 15%的氯化鈉，由于 氯化鈉在高溫焙燒過程中分解釋出氯氣和氯化氫氣體，焙燒煙氣污染嚴重，且回收率低，生
產(chǎn)成本高，目前已完全淘汰?，F(xiàn)有的含釩石煤提取五氧化二釩的焙燒添加劑主要有以下幾種
1、 用0.5-2%的氯化鈉加4%碳酸鈉為復合添加劑，入平窯焙燒，該工藝水浸加水浸渣 酸浸回收率可達70%以上，生產(chǎn)成本約6-7萬元一噸精釩，該工藝的缺點是焙燒煙氣難以達 到國家排放標準，工業(yè)用水不能循環(huán)使用，需間隔一定時間排放一部分以保證工藝暢通；
2、 用2%的碳酸鈉為添加劑配以工業(yè)石灰或雙飛粉或單以工業(yè)石灰或雙飛粉為添加劑鈣 化焙燒，該工藝三廢治理極易，焙燒煙氣低于國家排放標準，該工藝回收率可達70%以上， 噸精釩生產(chǎn)成本6-7萬元。但該工藝存在著以下缺點A、爐溫要求在750-850'C，爐溫要求 嚴格，爐溫范圍窄小，難以控制，生產(chǎn)指標不穩(wěn)定，工業(yè)生產(chǎn)最高轉(zhuǎn)化率可達90%，低的只 有50%; B、硫酸耗量大，每噸精釩需15-20噸硫酸，生產(chǎn)成本高；C、當添加的為碳酸鈣或 氫氧化鈣時，在焙燒過程中可有效固硫，但是硫酸鈣可溶于酸性溶液中，對提釩的后續(xù)工藝 極為不利， 一是鈣離子可沉積在樹脂上填塞樹脂孔隙造成吸附效果差，二是硫酸鈣在PH值 2. 5吋，可沉淀造成調(diào)堿時的渣量大且消耗硫酸。
3、 空白氧化焙燒硫酸浸取提釩工藝，該工藝焙燒煙氣難以達標，對礦石的適應性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)提出一種含釩石煤提取五氧化二釩的焙燒添 加劑及其應用方法，采用該焙燒添加劑的工藝焙燒爐溫范圍廣，轉(zhuǎn)化率高，無污染，且成本 顯著降低。
本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用解決方案為 一種含釩石煤提取五氧化二釩的焙燒 添加劑，其特征在于包括有占含釩石煤添加礦量0.5-2%的鋇的化合物、金屬鋇粉或者鋇熔
劑，質(zhì)量計。
按上述方案，所述的鋇的化合物為氯化鋇、碳酸鋇、硫酸鋇、氧化鋇、過氧化鋇、硝酸 鋇、氫氧化鋇中的任意一種或者多種的混合，多種的混合時為任意配比。
按上述方案，還包括有占含釩石煤添加礦量1-2%的碳酸鈉或者占含釩石煤添加礦量1-2 %的石灰，質(zhì)量計。按上述方案，還包括有占含釩石煤添加礦量1_2%的碳酸鈉和占含釩石煤添加礦量1-2%
的石灰，質(zhì)量計。
一種權(quán)利要求1所述的焙燒添加劑的應用方法，其特征在于將占含釩石煤添加礦量0. 5-2 %的鋇的化合物或者金屬鋇粉或者鋇熔劑和含釩石煤混合入窯焙燒，控制爐溫700-1050度， 焙燒6-72小時，所得燒渣浸取回收釩。
按上述方案，所述入窯焙燒是將鋇的化合物或者金屬鋇粉或者鋇熔劑和含釩石煤以塊狀、 粒狀或粉狀混合成球入平窯、立窯焙燒、旋窯或回轉(zhuǎn)窯焙燒。
按上述方案，所述入窯焙燒方式是將鋇的化合物或者金屬鋇粉或者鋇熔劑和含釩石煤以 塊狀、粒狀或粉狀入旋窯或回轉(zhuǎn)窯焙燒。
按上述方案，所述的浸取方式是以水、稀純堿溶液或稀硫酸溶液為浸取劑池浸、堆浸或 攪拌浸取。
按上述方案，所述的稀硫酸溶液濃度為1-2%，質(zhì)量百分比計。 本發(fā)明的作用機理，僅以BaC03舉例
含釩石煤在焙燒過程中，當焙燒溫度達到黃鐵礦(石煤中硫的主要存在形態(tài))著火溫度 366-437'C時，硫的蒸氣分解壓較小，黃鐵礦按下式分解
2FeS2+ll/202= Fe203+4S02<1>3FeS2+802= Fe304+6S02〈2〉 在工業(yè)生產(chǎn)中黃鐵礦的分解主要在預熱層按〈1〉、 〈2〉式反應完成。 當焙燒溫度高于565'C時則按下式分解
2FeS2=2FeS+2S<3> S+02=S02〈4> <1>-<4>式所生成的二氧化硫在有三氧化鐵作催化劑時，二氧化硫氧化為三氧化硫
2S02+02=2S03
所生成的三氧化硫與上層物料中加入的碳酸鋇、碳酸鈉、石灰反應生成硫酸鋇、硫酸鈉、 硫酸鈣。
S03+BaC03=BaS04+C02t 〈6> S03+Na2C03=Na2S04+C02t 〈7> S03+Ca(0H)2=CaS04+H20 〈8> 從而取到了固硫作用。
當添加的為氯化鋇和氫氧化鋇時將按下式反應
2S03+2BaCl2+02=2BaS04+2Cl2個〈9〉
S03+Ba(OH)2+02+BaS04+H20 〈10〉 當所生成的硫酸鋇或添加的硫酸鋇在一定的焙燒溫度下與炭起還原反應將鋇還原為金B(yǎng)aS04+C=Ba+S02+C02 〈11〉 若是氧化礦不含硫，添加的為碳酸鋇，焙燒溫度低于80(TC，則難完成上述反應，其轉(zhuǎn)浸
率與空白焙燒一致。
所生成的金屬鋇或直接添加的金屬鋇，在724'C時熔化成液態(tài)滲透入礦石中與含釩伊利 石、高嶺石、釩云母中的硅反應，生成低熔點的硅鋇渣。
A12(V2)03 2Si02 FeO 2仏0(伊利石)+Ba+02 + Al203+Ba0 Si02+Fe203+H20〈12〉 A12(V2)03 2Si02 2H20(高嶺石)+Ba+02 + Al203+BaO Si02+H20〈13> K2(Na2)Al203 2V203 6Si02 2&0(釩云母)+Ba+02 + K20(Na20)+Al203+BaO Si02+H20〈14〉 是金屬鋇破壞了含釩伊利石、高嶺石、釩云母的晶格結(jié)構(gòu)將釩釋放出來。 當添加的為碳酸鋇，焙燒溫度大于80(TC時，有炭存在下，碳酸鋇將分解為氧化鋇
BaC03+C +8&0+0)2個<15> 當焙燒溫度大于80(TC或更高時，碳酸鋇可直接分解為氧化鋇
BaC03+BaO+C02個<16> 所生成的氧化鋇在高溫下也能與礦石中的硅起反應生成硅鋇渣，也能破壞含釩伊利石， 高嶺石，釩云母的晶格結(jié)構(gòu)將釩釋放出來，所以工業(yè)生產(chǎn)中控制焙燒溫度800-105CTC的轉(zhuǎn)浸 率要高于750-80(TC的轉(zhuǎn)浸率。
所生成的硅鋇化合物在高溫下進一步與炭反應生成硅鋇合金。
BaO Si02+C +BaSi+C02 〈17〉 所生成的硅鋇合金在高溫下與氧反應生成相應的氧化物。
BaSi+02 BaO+Si02<18> 氧化鋇在高溫下被炭還原為金屬鋇繼續(xù)參與上述反應， 一直至炭反應完全或溫度降低才 終止上述反應。
其鋇的氧化物與新釋放出來的四價釩氧化物反應生成穩(wěn)定的次釩酸鋇
BaO+V203BaV02 〈19〉 次釩酸鋇極易溶于稀硫酸，生成藍色的釩酰酸
BaV02+H2S04 +BaS04+ (VO) S04+H20 <20> 一部分低價釩進一步氧化生成高價五氧化二釩
V203+02+V205<21〉 或與加入的碳酸鈉和石灰反應生成相應的偏釩酸鈉和偏釩酸鈣。 V203+NaC03+02+NaV03+C02<22〉VA+CaO+02+CaV03 <23〉 上述所生成的釩酸鹽都極易溶入硫酸，只需極低的酸濃度就能浸取完全，且浸取時間短， 浸取速度快。當采取極低的酸濃度浸取時，其它雜質(zhì)的溶解甚微。所以浸取液純凈，耗酸量 極低。
當在焙燒過程中另添加一定量的純堿時，因鈉離子比鋇離子要活潑得多，在一定溫度下 保持足夠的時間，次釩酸鋇將轉(zhuǎn)化為偏釩酸鈉。
BaV02+NaC03+02 + BaC03+NaV03<24〉 從而實現(xiàn)了水浸提釩。
當焙燒過程另添加一定量的石灰時，大部分釩將按〈23〉式反應生成偏釩酸鈣，可用純堿 或稀硫酸浸取回收。
本發(fā)明的有益效果在于-
1) 本發(fā)明對含釩石煤提取五氧化二釩的廠家現(xiàn)有的設(shè)備無需進行變動和改造，只需改變 添加劑就能用現(xiàn)成的設(shè)備設(shè)施進行生產(chǎn)，水浸、堿浸或酸浸提取五氧化二釩；
2) 本發(fā)明含釩石煤添加鋇的化合物、金屬鋇粉或者鋇熔劑和碳酸鈉等，在焙燒過程中與 礦石中的硫反應生成硫酸鋇，可有效固硫，焙燒煙氣低于國家排放標準；
3) 本發(fā)明的焙燒溫度為700-1050度，爐溫范圍寬，易控制；
4) 本發(fā)明的轉(zhuǎn)浸率高，焙燒渣水浸回收率為50-70%，堿浸回收率為60-80%，稀硫浸 取回收率可達80-96%以上；
5) 本發(fā)明的焙燒渣，采用酸浸所需的硫酸濃度只需1-2% (質(zhì)量)，浸取液雜質(zhì)含量低， PH值易控制，尾水中和量少，尾水可循環(huán)使用，工業(yè)用水零排放；
6) 本發(fā)明的焙燒渣用稀硫酸酸浸耗酸量低，每噸燒渣只需20-50 kg硫酸(純)，浸取速 度快，常溫靜止浸取只需24小時可浸取完全；
7) 本發(fā)明的水浸、堿浸，生產(chǎn)成本為5-6萬元/噸精釩，酸浸的生產(chǎn)成本4-5萬元/噸精釩。
具體實施例方式
下面對本發(fā)明的工藝作進一步詳細說明 實施例1:
選取含釩石煤粉碎至80目，控制其固定炭含量3.2%，按含釩石煤礦量0.8% (質(zhì)量) 加入碳酸鋇，混合，制成粒徑15-25mm的小球，將其入平窯1050度焙燒6小時，燒渣品位 1.284%，用2.0% (質(zhì)量百分比濃度)的稀硫酸(其中，含釩石煤燒渣與稀硫酸固液比l: 2， 質(zhì)量)釆取池浸方式浸取經(jīng)過焙燒的含釩石煤，浸取液PH值2.5，酸溶釩11.38kg/T，其轉(zhuǎn)浸率88. 62%，浸取液經(jīng)D201樹脂吸附，用飽和氯化鈉+5% (質(zhì)量百分比濃度)氫氧化鈉解吸， 解吸液經(jīng)凈化，加氯化銨沉釩得偏釩酸銨，熱解得到五氧化二釩。其余提取五氧化二釩步驟 參照現(xiàn)有技術(shù)。(例如，專利公開號為CN101182596，發(fā)明名稱為"一種從石煤釩礦中提取五 氧化二釩的方法"的專利申請。下同) 實施例2:
選取含釩石煤粉碎至80目，控制其固定炭含量3.3%，按含釩石煤礦量1% (質(zhì)量)加 入硫酸鋇和含釩石煤礦量1% (質(zhì)量)加入碳酸鈉配料混合，制成粒徑15-25mm的小球，將 其入平窯800度焙燒18小時，燒渣品位1. 205%，用5% (質(zhì)量百分比濃度)的純堿(其中， 含釩石煤燒渣與純堿固液比1: 1，質(zhì)量)采取池浸方式浸取經(jīng)過焙燒的含釩石煤，堿溶釩9.47 kg/T，其轉(zhuǎn)浸率78.59%，其余步驟同實施例l。
實施例3:
選取含釩石煤粉碎至80目，控制其固定炭含量3.4%，按含釩石煤礦量1.0% (質(zhì)量) 加入碳酸鋇和含釩石煤礦量1% (質(zhì)量)加入碳酸鈉配料混合，制成粒徑15-25mra的小球， 將其入平窯900度焙燒12小時，燒渣品位1.231%，用1.66% (質(zhì)量百分比濃度)的稀硫酸 (其中，含釩石煤燒渣與稀硫酸固液比l: 2，質(zhì)量)采取池浸方式浸取經(jīng)過焙燒的含釩石煤， 浸取液ra值2.5，酸溶釩11.09 kg/T、轉(zhuǎn)浸率90.09%,其余步驟同實施例1。
實施例4:
選取含釩石煤不粉碎，粗破控制至過25mm篩至少占50%,控制其固定炭含量6. 5_7. 0% ， 按含釩石煤礦量1% (質(zhì)量)加入碳酸鋇和含釩石煤礦量1% (質(zhì)量)加入碳酸鈉配料混合， 將其入回轉(zhuǎn)窯800度焙燒12小時，燒渣品位1. 222%，用1. 66% (質(zhì)量百分比濃度)的稀硫 酸(其中，含釩石煤燒渣與稀硫酸固液比l: 2，質(zhì)量)采取堆浸噴淋的方式浸取經(jīng)過焙燒的 含釩石煤，浸取液PH值2.5，酸溶釩11.00kg/T，其轉(zhuǎn)浸率90.01%，其余步驟同實施例1。
實施例5:
選取含釩石煤不粉碎，粗破控制至過25咖篩至少占50%，控制其固定炭含量6. 5-7.0%, 按含釩石煤礦量1.8% (質(zhì)量)加入硝酸鋇，混合，將其入旋窯700度焙燒28小時，燒渣品 位1.284%，用1.66% (質(zhì)量百分比濃度)的稀硫酸(其中，含釩石煤燒渣與稀硫酸固液比 1: 2，質(zhì)量)采取池浸方式浸取經(jīng)過焙燒的含釩石煤，酸溶釩11.55kg/T，其轉(zhuǎn)浸率90.0%， 其余步驟同實施例l。
實施例6:
選取含釩石煤不粉碎，粗破控制至過25mm篩至少占50%，控制其固定炭含量6. 5-7. 0%， 按含釩石煤礦量1% (質(zhì)量)加入硫酸鋇、含釩石煤礦量1.8% (質(zhì)量)加入碳酸鈉和含釩石煤添加礦量1.8% (質(zhì)量)的石灰配料混合，成球，將其入平窯800度焙燒12小時，燒渣品 位1.205%，用5%(質(zhì)量百分比濃度)的純堿(其中，含釩石煤燒渣與純堿固液比1: 1，質(zhì) 量)采取池浸方式浸取經(jīng)過焙燒的含釩石煤，堿溶釩9.47 kg/T，其轉(zhuǎn)浸率78.59%，其余 步驟同實施例1。 實施例7:
選取含釩石煤粉碎至80目，控制其固定炭含量3.4%，按含釩石煤礦量1% (質(zhì)量)加 入鋇熔劑，混合，制成粒徑15-25mm的小球，將其入平窯800度焙燒48小時，燒渣品位1.211 %，用1.36% (質(zhì)量百分比濃度)的稀硫酸(其中，含釩石煤燒渣與稀硫酸固液比1: 2，質(zhì) 量)采取堆浸噴淋的方式浸取經(jīng)過焙燒的含釩石煤，浸取液PH值2.5，酸溶釩11.29kg/T、 轉(zhuǎn)浸率93.23%，其余步驟同實施例l。
實施例8:
選取含釩石煤不粉碎，粗破控制至過25mm篩至少占50%，控制其固定炭含量6.5-7.0 %，按含釩石煤礦量1% (質(zhì)量)加入碳酸鋇和含釩石煤礦量1% (質(zhì)量)加入碳酸鈉配料混 合，將其入回轉(zhuǎn)窯800度焙燒72小時，燒渣品位1.225%，用1. 36% (質(zhì)量百分比濃度)的 稀硫酸(其中，含釩石煤燒渣與稀硫酸固液比l: 2，質(zhì)量)采取堆浸噴淋的方式浸取經(jīng)過焙 燒的含釩石煤，浸取液PH值2.5，酸溶釩10.50kg/T，其轉(zhuǎn)浸率85.71%，其余步驟同實施 例1。
實施例9:
選取含釩石煤粉碎至80目，控制其固定炭含量3.3%，按含釩石煤礦量1% (質(zhì)量)加 入硫酸鋇和碳酸鋇的混合物，以及含釩石煤礦量1% (質(zhì)量)加入碳酸鈉配料混合，制成粒 徑15-25mm的小球，將其入平窯800度焙燒18小時，燒渣品位1. 215%，用5% (質(zhì)量百分比 濃度)的純堿(其中，含釩石煤燒渣與純堿固液比1: 1，質(zhì)量)采取池浸方式浸取經(jīng)過焙燒 的含釩石煤，堿溶釩9.27 kg/T,其轉(zhuǎn)浸率76.29%，其余步驟同實施例1。
實施例10:
選取含釩石煤粉碎至80目，控制其固定炭含量3.4%，按含釩石煤礦量1.0% (質(zhì)量) 加入碳酸鋇和氧化鋇的混合物混合，制成粒徑15-25mm的小球，將其入平窯900度焙燒12小 時，燒渣品位1.251%，用1.66% (質(zhì)量百分比濃度)的稀硫酸(其中，含釩石煤燒渣與稀 硫酸固液比l: 2，質(zhì)量)采取池浸方式浸取經(jīng)過焙燒的含釩石煤，浸取液PH值2.5，酸溶釩 11.10 kg/T、轉(zhuǎn)浸率88.73%，其余步驟同實施例l。
8
權(quán)利要求
1、一種含釩石煤提取五氧化二釩的焙燒添加劑，其特征在于包括有占含釩石煤添加礦量0.5-2％的鋇的化合物、金屬鋇粉或者鋇熔劑，質(zhì)量計。
2、 按權(quán)利要求1所述的含釩石煤提取五氧化二釩的焙燒添加劑，其特征在于所述的鋇的 化合物為氯化鋇、碳酸鋇、硫酸鋇、氧化鋇、過氧化鋇、硝酸鋇、氫氧化鋇中的任意一種或 者多種的混合，多種的混合時為任意配比。
3、 按權(quán)利要求1或2所述的含釩石煤提取五氧化二釩的焙燒添加劑，其特征在于還包括 有占含釩石'煤添加礦量1-2%的碳酸鈉或者占含釩石煤添加礦量1-2%的石灰，質(zhì)量計。
4、 按權(quán)利要求l所述的含釩石煤提取五氧化二釩的焙燒添加劑，其特征在于還包括有占 含釩石煤添加礦量1_2%的碳酸鈉和占含釩石煤添加礦量1-2%的石灰，質(zhì)量計。
5、 一種權(quán)利要求1所述的焙燒添加劑的應用方法，其特征在于將占含釩石煤添加礦量 0. 5-2%的鋇的化合物或者金屬鋇粉或者鋇熔劑和含釩石煤混合入窯焙燒，控制爐溫700-1050 度，焙燒12-72小時，所得燒渣浸取回收釩。
6、 按權(quán)利要求5所述的焙燒添加劑的應用方法，其特征在于所述入窯焙燒是將鋇的化合 物或者金屬鋇粉或者鋇熔劑和含釩石煤以塊狀、粒狀或粉狀混合成球入平窯、立窯焙燒、旋 窯或回轉(zhuǎn)窯焙燒。
7、 按權(quán)利要求5所述的焙燒添加劑的應用方法，其特征在于所述入窯焙燒方式是將鋇的 化合物或者金屬鋇粉或者鋇熔劑和含釩石煤以塊狀、粒狀或粉狀入旋窯或回轉(zhuǎn)窯焙燒。
8、 按權(quán)利要求5或6或7所述的焙燒添加劑的應用方法，其特征在于所述的浸取方式是 以水、稀純堿溶液或稀硫酸溶液為浸取劑池浸、堆浸或攪拌浸取。
9、 按權(quán)利要求5或6或7所述的焙燒添加劑的應用方法，其特征在于所述的稀硫酸溶液 濃度為1-2%，質(zhì)量百分比計。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含釩石煤提取五氧化二釩的焙燒添加劑及其應用方法，包括有占含釩石煤添加礦量0.5-2％的鋇的化合物、金屬鋇粉或者鋇熔劑，將鋇的化合物或者金屬鋇粉或者鋇熔劑和含釩石煤混合入窯焙燒，控制爐溫700-1050度，焙燒6-72小時，所得燒渣浸取回收釩。本發(fā)明的有益效果在于1)對現(xiàn)有的設(shè)備無需進行變動和改造即可進行生產(chǎn)；2)可有效固硫，焙燒煙氣低于國家排放標準；3)爐溫范圍寬，易控制；4)轉(zhuǎn)浸率高；5)酸浸所需的硫酸濃度只需1-2％；6)本發(fā)明的焙燒渣用稀硫酸酸浸耗酸量低；7)本發(fā)明的水浸、堿浸，生產(chǎn)成本為5-6萬元/噸精釩，酸浸的生產(chǎn)成本4-5萬元/噸精釩。
文檔編號C22B34/00GK101492775SQ20081004871
公開日2009年7月29日 申請日期2008年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月6日
發(fā)明者曹建德, 楊秋良, 哲 趙 申請人:楊秋良