專利名稱：從含釩煤矸石礦物中提取偏釩酸銨和白炭黑及煤粉的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種稀有金屬釩的濕法冶金提取技術，特別涉及一種從含釩煤矸石礦物中綜合提取偏釩酸銨的方法。
背景技術：
我國的釩資源比較豐富，其中含釩煤矸石礦物是一種主要釩資源。而現(xiàn)有的從含釩煤矸石礦物中提取生產(chǎn)偏釩酸銨的方法有焙燒法和硫酸直接浸出兩種。其中焙燒法的生產(chǎn)步驟是將原料礦物破碎球磨后，加鈉鹽或者加氧化鈣于80(TC -120(TC溫度下進行焙燒，再經(jīng)稀硫酸浸出。另一種硫酸直接浸出方法是將原料礦物破碎球磨后，置于稀硫酸中， 在90°C-95°C條件下經(jīng)20小時直接浸出。這兩種方法最后都是由稀硫酸浸出，浸出的產(chǎn)物再經(jīng)過濾、凈化、用二 -(2-乙基己基)磷酸I^14進行分級逆流萃取、反萃、氯化銨沉淀偏釩酸銨等工序，所提取的釩的總提取率僅在35-55%之間。上述兩種提取方法存在如下問題1、采用鈉鹽焙燒，因鈉鹽在焙燒時產(chǎn)生大量的有害氣體，排到空氣中污染環(huán)境。2、礦物資源的利用率低，釩的總提取率比較低，其中含 14-16%的煤炭成份無法回收。3、最主要的問題是余下的尾礦廢渣占原料礦物的98%以上， 沒能得到利用，大大浪費了原料礦物，且不易處理，污染環(huán)境。4、在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的廢水沒有循環(huán)使用，污染周圍環(huán)境，更污染水源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是解決現(xiàn)有技術中存在的上述問題，提供一種從含釩煤矸石礦物中提取偏釩酸銨和白炭黑及煤粉的方法，使用該方法從含釩煤矸石礦物中提取偏釩酸銨， 能夠使原料礦物綜合利用，不產(chǎn)生廢渣和廢氣，產(chǎn)生的廢水可循環(huán)利用，減少了環(huán)境的污
^fe ο為完成上述目的，本發(fā)明的技術解決方案是一種從含釩煤矸石礦物中提取偏釩酸銨和白炭黑及煤粉的方法，其包括以下步驟1、將含釩煤矸石礦物破碎，球磨至150-200目的生礦粉；2、將上述生礦粉與4-5摩爾/克 升的氫氧化鈉水溶液按照礦粉重量與氫氧化鈉水溶液體積的比為1 1-2的比例，放入混料器內(nèi)混合攪拌調(diào)漿；3、將上述漿料輸入反應罐內(nèi)在95_100°C的溫度條件下，攪拌熟化4_8小時后停止反應，冷卻到40-50°C ；4、將上述冷卻后的熟化漿料用泥漿泵輸入高壓反應釜內(nèi)，反應釜內(nèi)的壓力在 0. 7-0. 8MPa，溫度在180-200°C的條件下，攪拌反應2_4小時后停止反應，冷卻至40_50°C得反應物；5、將步驟4中的反應物輸送到板框壓濾機內(nèi)進行過濾、淋洗，濾出的渣子即是副產(chǎn)品含有硅酸鈣、硅酸鎂、硅酸鋁和少量的氫氧化鐵沉淀物的煤粉，濾液是硅酸鈉、偏釩酸鈉的混合液，其PH值大于14;
6、將上述濾液輸入分離塔內(nèi)，保持溫度在35-40°C的條件下，通入二氧化碳(X)2氣體，攪拌，當PH值達到8. 5-9時，白炭黑完全沉淀，陳化至少4小時后，進行板框過濾、淋洗， 得到的固體濾餅為白炭黑，濾液為PH值在8. 5-9的偏釩酸鈉和碳酸鈉清液；7、將上述的白炭黑固體濾餅放入洗滌罐中，加入固液比為1 3、溫度在80_85°C 的熱水，洗滌2-3次后，進行噴霧干燥，經(jīng)強氣流細化器細化后，得到粉體材料白炭黑；8、將步驟6中的偏釩酸鈉和碳酸鈉濾液輸入萃取槽內(nèi)，按體積百分比計算，采用 15-20%的氯化三烷基甲胺隊63、5-10%的仲辛醇、70-80%的磺化煤油組成的陰離子萃取劑分級逆流萃取，萃取段流出的萃取余液為要循環(huán)利用的含碳酸鈉的“廢水”，剩余的為負載有機相；9、經(jīng)步驟8中分級逆流萃取后的負載有機相，用濃度為100-150克/升的碳酸銨水溶液進行分級逆流反萃，相比0/A = 8-10/1，經(jīng)反萃后的空白有機相經(jīng)相比為0/A = 5/1 的0. 5N的稀鹽酸2級再生后，返回步驟8循環(huán)使用，剩余反萃液中含有釩；10、將上述含釩的反萃液用鹽酸調(diào)PH值到1-1. 5后，加入氯酸鈉NaClO3氧化劑， 加熱到90-95°C攪拌60-90分鐘，冷卻至室溫，析出偏釩酸銨，用不銹鋼離心機甩干脫水，得成品偏釩酸銨；11、步驟10甩干偏釩酸銨后剩余的液體含有少量主要成分是氯化銨的釩，再進一步地蒸發(fā)濃縮后，返回步驟10中所用的反萃液中；12、步驟8中的要循環(huán)利用的“廢水”含有90-120克/升的碳酸鈉，將該“廢水” 蒸發(fā)濃縮至含碳酸鈉150-180克/升的碳酸鈉母液；將生石灰CaO用水熟化成氫氧化鈣 Ca(OH)2,配成含CaO 200-250克/升的石灰乳；將碳酸鈉母液輸入苛化槽中，啟動攪拌機后，緩慢地加入上述的石灰乳，苛化反應2-3小時后停止攪拌，輸入到板框壓濾機內(nèi)進行板框壓濾、淋洗，濾液為濃度為12-15 %的氫氧化鈉水溶液，將該氫氧化鈉水溶液進一步濃縮到40-50 %，返回步驟2中循環(huán)利用，所得濾餅為碳酸鈣。本發(fā)明通過上述步驟1、2、3后，在步驟4中礦物進行分解，將含釩煤矸石礦物中嵌布的石英石SiO2與氫氧化鈉NaOH和水H2O反應生成硅酸鈉Na2SiO3 · mH20,釩云母石 [V· 2 (Mg ·Α1] 7Si03與氫氧化鈉NaOH和水H2O反應生成硅酸鎂MgSiO3、硅酸鋁Al2OSiO4、偏釩酸鈉NaVO3、硅酸鈉Na2SiO3 · mH20，鈣釩榴石(Ca · Mg · 2V)4Si03 · FeS與氫氧化鈉NaOH 和水H2O反應生成硅酸鈣Ca · SiO3、硅酸鎂MgSiO3、氫氧化鐵！^ (OH)2、偏釩酸鈉NaVO3和硅酸鈉Na2SiO3 · mH20 ；偏釩酸鈉NaVO3、硅酸鈉Na2SiO3 · mH20為溶液，而硅酸鈣、硅酸鎂和硅酸鋁及少量的氫氧化鐵沉淀物與含釩煤矸石在此環(huán)境條件下不參與反應的煤粉之中，通過步驟5的過濾、淋洗將上述產(chǎn)物分離，渣子是含有硅酸鈣、硅酸鎂、硅酸鋁和少量的氫氧化鐵沉淀物的副產(chǎn)品煤粉，濾液是硅酸鈉、偏釩酸鈉的混合液，通過步驟6的分離，硅酸鈉 Na2SiO3 · mH20、偏釩酸鈉NaVO3與二氧化碳(X)2反應生成沉淀物白炭黑SiO · H20、偏釩酸鈉 NaVO3、碳酸鈉Na2CO3和水，分離，濾餅經(jīng)步驟7分離形成白炭黑，濾液經(jīng)步驟8的萃取、步驟 9的反萃、步驟10的處理、步驟11的循環(huán)使用，生成最終產(chǎn)物偏釩酸銨，步驟8產(chǎn)生的含有碳酸鈉的“廢水”經(jīng)步驟12的處理返回步驟2中循環(huán)利用，所得濾餅為副產(chǎn)品碳酸鈣。本發(fā)明與現(xiàn)有的從含釩煤矸石礦物中提取偏釩酸銨的方法比較具有如下優(yōu)點1、本發(fā)明采用綜合利用法從含釩煤矸石礦物中提取偏釩酸銨，得到副產(chǎn)品白炭黑、煤粉和碳酸鈣，釩的總提取率可穩(wěn)定在87%以上，產(chǎn)品純度大于99. 5%。
2、傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)每噸偏釩酸銨需用礦源170-200噸，要留存殘渣160-190 噸(按不含水的干渣計算)。本發(fā)明沒有尾渣，沒有廢氣，所以沒有尾渣的堆積，不會造成對環(huán)境的危害，礦物被分解的非常徹底，副產(chǎn)品也能全部得到應用，達到了凈化礦資源，不浪費礦資源的要求。3、本發(fā)明生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的“廢水”經(jīng)過處理后可循環(huán)使用，達到零排放，不會對環(huán)境和水資源造成污染。4、本發(fā)明有較高的經(jīng)濟收益。如生產(chǎn)1噸偏釩酸銨用原料礦源125噸，得到副產(chǎn)品白炭黑72噸、煤粉50噸(依據(jù)某地含釩煤矸石礦物的分析數(shù)據(jù))。按照目前的市場含稅價偏釩酸銨120000元/噸，白炭黑(工業(yè)級)1800元/噸，煤粉250元/噸計算，提取原料礦源125噸，產(chǎn)值是1X 120000+72X1800+50X12500 = 262100元，而傳統(tǒng)工藝處理 170-200噸含釩煤石巖礦物得到1噸偏釩酸銨，其總產(chǎn)值為120000元。本發(fā)明的經(jīng)濟效益大大提高。
具體實施例方式下面的實施例具體試驗采用了湖北省鄖縣地區(qū)的含釩煤石巖礦物，該含釩煤石巖礦物的基本化學組成成分見表1。表1樣品基本化學組成成分分析結(jié)果
權利要求
1. 一種從含釩煤矸石礦物中提取偏釩酸銨和白炭黑及煤粉的方法，其特征在于其包括以下步驟(1)將含釩煤矸石礦物破碎，球磨至150-200目的生礦粉；(2)將上述生礦粉與4-5摩爾/克·升的氫氧化鈉水溶液按照礦粉重量與氫氧化鈉水溶液體積的比為1 1-2的比例，放入混料器內(nèi)混合攪拌調(diào)漿；(3)將上述漿料輸入反應罐內(nèi)在95-100°C的溫度條件下，攪拌熟化4-8小時后停止反應，冷卻到40-50°C ；(4)將上述冷卻后的熟化漿料用泥漿泵輸入高壓反應釜內(nèi)，反應釜內(nèi)的壓力在 0. 7-0. 8MPa，溫度在180-200°C的條件下，攪拌反應2_4小時后停止反應，冷卻至40_50°C得反應物；(5)將步驟4中的反應物輸送到板框壓濾機內(nèi)進行過濾、淋洗，濾出的渣子即是副產(chǎn)品含有硅酸鈣、硅酸鎂、硅酸鋁和少量的氫氧化鐵沉淀物的煤粉，濾液是硅酸鈉、偏釩酸鈉的混合液，其PH值大于14;(6)將上述濾液輸入分離塔內(nèi)，保持溫度在35-40°C的條件下，通入二氧化碳(X)2氣體， 攪拌，當PH值達到8. 5-9時，白炭黑完全沉淀，陳化至少4小時后，進行板框過濾、淋洗，得到的固體濾餅為白炭黑，濾液為PH值在8. 5-9的偏釩酸鈉和碳酸鈉清液；(7)將上述的白炭黑固體濾餅放入洗滌罐中，加入固液比為1 3、溫度在80-85°C的熱水，洗滌2-3次后，進行噴霧干燥，經(jīng)強氣流細化器細化后，得到粉體材料白炭黑；(8)將步驟6中的偏釩酸鈉和碳酸鈉濾液輸入萃取槽內(nèi)，按體積百分比計算，采用 15-20%的氯化三烷基甲胺隊63、5-10%的仲辛醇、70-80%的磺化煤油組成的陰離子萃取劑分級逆流萃取，萃取段流出的萃取余液為要循環(huán)利用的含碳酸鈉的“廢水”，剩余的為負載有機相；(9)經(jīng)步驟8中分級逆流萃取后的負載有機相，用濃度為100-150克/升的碳酸銨水溶液進行分級逆流反萃，相比0/A = 8-10/1，經(jīng)反萃后的空白有機相經(jīng)相比為0/A = 5/1的 0. 5N的稀鹽酸2級再生后，返回步驟8循環(huán)使用，剩余反萃液中含有釩；(10)將上述含釩的反萃液用鹽酸調(diào)PH值到1-1.5后，加入氯酸鈉NaClO3氧化劑，加熱到90-95°C攪拌60-90分鐘，冷卻至室溫，析出偏釩酸銨，用不銹鋼離心機甩干脫水，得成品偏釩酸銨；(11)步驟10甩干偏釩酸銨后剩余的液體含有少量主要成分是氯化銨的釩，再進一步地蒸發(fā)濃縮后，返回步驟10中所用的反萃液中；(12)步驟8中的要循環(huán)利用的“廢水”含有90-120克/升的碳酸鈉，將該“廢水”蒸發(fā)濃縮至含碳酸鈉150-180克/升的碳酸鈉母液；將生石灰CaO用水熟化成氫氧化鈣 Ca(OH)2,配成含CaO 200-250克/升的石灰乳；將碳酸鈉母液輸入苛化槽中，啟動攪拌機后，緩慢地加入上述的石灰乳，苛化反應2-3小時后停止攪拌，輸入到板框壓濾機內(nèi)進行板框壓濾、淋洗，濾液為濃度為12-15%的氫氧化鈉水溶液，將該氫氧化鈉水溶液進一步濃縮到40-50 %，返回步驟2中循環(huán)利用，所得濾餅為碳酸鈣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種從含釩煤矸石礦物中提取偏釩酸銨和白炭黑及煤粉的方法，將礦物破碎球磨后，與氫氧化鈉水溶液混合攪拌調(diào)漿；將漿料輸入反應罐內(nèi)攪拌熟化后輸入壓力在0.7-0.8MPa，溫度在180-200℃的反應釜內(nèi)攪拌反應，對反應物進行過濾、淋洗后濾出的渣子即是煤粉，濾液再輸入分離塔，通入二氧化碳氣體進行分離、再過濾、淋洗，得到的固體濾餅為白炭黑，濾液經(jīng)萃取、反萃，加入氯酸鈉處理析出偏釩酸銨，萃取時產(chǎn)生的“廢水”經(jīng)濃縮、與石灰乳反應后，濾液再循環(huán)利用，所得濾餅為碳酸鈣。本發(fā)明在提取偏釩酸銨的同時，得到副產(chǎn)品白炭黑、煤粉和碳酸鈣，釩的總提取率可穩(wěn)定在87％以上，產(chǎn)品純度大于99.5％。其沒有尾渣，不產(chǎn)生廢氣，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的“廢水”經(jīng)過處理后可循環(huán)使用，達到零排放。
文檔編號C22B34/22GK102226237SQ201110121680
公開日2011年10月26日 申請日期2011年5月12日 優(yōu)先權日2011年5月12日
發(fā)明者楊曉宇, 楊暖, 楊舒越 申請人:楊暖