專利名稱：催化循環(huán)法制取五氧化二釩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及釩的氧化物提取方法，具體提供了一種用催化循環(huán)浸取技術(shù)從含鋁釩
礦中提取五氧化二釩、氧化鋁或從石煤礦中提取五氧化二釩的方法。
背景技術(shù)：
我國重慶、湖南、湖北、貴州等省區(qū)蘊藏著大量品味較低的石煤礦(五氧化二釩含量多在0.2% 1.0%之間)，這些石煤礦中的釩大多是以穩(wěn)定的三價釩為主，提取五氧化二釩的難度較大。幾十年來國內(nèi)外專家對低含量的釩礦提煉做了許多研究和生產(chǎn)實踐，在成本和環(huán)保方面一直未得到非常滿意的效果。 申請?zhí)枮镃N90105503. 4的專利公開了一種從含釩石煤礦中提取五氧化二釩的方法，工藝較為繁瑣，提取過程需消耗大量的酸、堿和有機物。申請?zhí)枮镃N91102560. X的專利公開了一種氫氟酸分解石煤生產(chǎn)五氧化二釩的方法，該方法的缺點是氫氟酸成本高、毒性大，對生產(chǎn)設(shè)備要求也極高。申請?zhí)枮镃N200510032012. 3的專利公開了一種從釩礦石中提取五氧化二釩的技術(shù)，該方法在稀酸浸取、釩液凈化和離子交換工序過程中原料沒有循環(huán)回收利用，不僅會造成環(huán)境污染，而且需消耗大量酸、堿、鹽等化工原料，生產(chǎn)成本較高。申請?zhí)枮镃N200710049170.9的專利公開了一種從石煤礦中提取五氧化二釩的工藝，該方法克服了上述三種方法的一些缺點，但酸浸工程采用流水浸泡的方式需大量的硫酸溶液，使用大型弱堿型離子交換樹脂吸附偏釩酸根成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
1、要解決的技術(shù)問題 本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種高效清潔的提取五氧化二釩的方法，該方法特點是浸取液循環(huán)回收利用，釩轉(zhuǎn)化率高，在生產(chǎn)過程中酸、堿、鹽等化工原料消耗極少。同時，該方法綜合利用一條工藝生產(chǎn)線生產(chǎn)出五氧化二釩、氧化鋁等多種產(chǎn)品，經(jīng)濟效益較好。 2、技術(shù)方案 該方法工藝流程敘述如下 a、催化焙燒將礦石粉碎打細至60 100目。稱取質(zhì)量為礦石粉總質(zhì)量10-20%的水，在水中加入質(zhì)量為礦石總質(zhì)量0. 05 0. 1%催化劑攪拌溶解，催化劑的主要成份為過氧化鈉、高錳酸鈉、高錳酸鉀、過硫酸銨、過碳酸鈉。它們之間可以兩種或幾種按照同等質(zhì)量比例混合使用，也可以單獨使用。將溶液滲入礦石粉中攪拌混合均勻，將礦石粉制成直徑為15 25mm的球狀顆粒。將球狀顆粒放入焙燒爐中，在300 749。C溫度下焙燒2 8小時。 b、低溫浸取配制好循環(huán)浸取液，其配制比例為高氯酸質(zhì)量百分比濃度為5 20%，過硫酸質(zhì)量百分比濃度為2 62%，硝酸質(zhì)量百分比濃度為5 70%，鹽酸質(zhì)量百分比濃度為為3 48%。將焙燒后的球狀礦石和循環(huán)浸取液混合均勻，球狀礦石顆粒和循環(huán)浸取液混合的體積比為1 : 0. 5 3，在50 ll(TC溫度下浸取反應(yīng)6 30小時。
c、一次蒸發(fā)提鋁反應(yīng)完畢后，用將固體濾渣和液體分離，用少量清水洗滌濾渣后，加入生石灰中和濾渣，濾渣用作建筑材料或其他用處。清洗濾渣的液體經(jīng)過濾后送回b工序用于配置循環(huán)浸取液。對過濾后的母液I進行蒸發(fā)濃縮，蒸發(fā)出的冷凝液送回b工序用于配置循環(huán)浸取液，當(dāng)蒸發(fā)出的冷凝液比重為1. 10 1. 40時，對剩余母液I進行冷卻，使母液I溫度降至0 1(TC，鋁鹽以結(jié)晶形式析出。將晶漿進行真空過濾，過濾后的固體用鋁鹽清洗液清洗3 4次，再用鋁鹽除鐵劑清洗鋁鹽晶體直至無色。將清洗后的鋁鹽晶體進行加溫分解，在400 50(TC溫度條件下持續(xù)8 12小時，冷卻后取出氧化鋁晶體，粉碎包裝后即成產(chǎn)品。鋁鹽晶體加熱分解時產(chǎn)生的冷凝液返回浸取工序用于配置循環(huán)浸取液。
d、二次蒸發(fā)提釩對c工序中鋁鹽晶漿過濾后產(chǎn)生的母液II進行蒸發(fā)濃縮，蒸發(fā)出的冷凝液送回b工序用于配置循環(huán)浸取液。當(dāng)蒸發(fā)后的剩余母液II和五氧化二釩晶體體積比為l : l時，停止蒸發(fā)濃縮。對晶漿進行冷卻，使晶漿溫度降至5 3(TC，大部分五氧化二釩以結(jié)晶形式析出。對晶漿進行真空過濾，將五氧化二釩晶體進行提純后送入烘箱干燥，即得工業(yè)級五氧化二釩產(chǎn)品。真空過濾后的液體返回母液II中繼續(xù)蒸發(fā)濃縮。
e、以石煤礦為原料生產(chǎn)工藝過程與用含鋁釩礦生產(chǎn)工藝過程基本相同，但工藝流程相對簡單，其生產(chǎn)過程如下將礦石粉碎打細至60 100目。稱取質(zhì)量為礦石粉總質(zhì)量10 20%的水，在水中加入質(zhì)量為礦石總質(zhì)量0. 05 0. 1%催化劑攪拌溶解。將溶液滲入礦石粉中攪拌混合均勻，用成型機將礦石粉制成直徑為15 25mm的球狀顆粒。將球狀顆粒在300 749t:溫度下焙燒3 8小時。之后將焙燒后的球狀礦石顆粒和循環(huán)浸取液混合均勻，球狀礦石顆粒和循環(huán)浸取液加入量的體積比為1 : 0. 5 3，在50 ll(TC溫度下浸取反應(yīng)6 30小時。反應(yīng)完畢后，用將固體濾渣和液體進行真空分離，用少量清水洗滌分離后濾渣，加入生石灰中和濾渣，濾渣用作建筑材料或其他用處。清洗液經(jīng)過濾后送回b工序用于配置循環(huán)浸取液。對真空分離后的母液I進行蒸發(fā)濃縮，蒸發(fā)出的冷凝液送回b工序用于配置循環(huán)浸取液。當(dāng)蒸發(fā)后的剩余母液II和五氧化二釩晶體體積比為1 : l時，停止蒸發(fā)濃縮。對晶漿進行冷卻，使晶漿溫度降至5 30°C ，大部分五氧化二釩以結(jié)晶形式析出。將晶漿進行真空過濾后得五氧化二釩晶體，對五氧化二釩晶體進行提純后送入烘箱干燥，即得工業(yè)級五氧化二釩產(chǎn)品。真空過濾后的液體返回母液II中繼續(xù)蒸發(fā)濃縮。
3、有益效果 與其它的提釩方法相比，本發(fā)明整個工藝過程液體全循環(huán)回收使用，無廢液排放。焙燒爐采用催化法焙燒礦石，除煤煙外無有害氣體排出。廢渣經(jīng)水洗和生石灰中和后成為中性固體物料，可用作建筑材料或修路。在五氧化二釩提純過程中產(chǎn)生的少量廢渣經(jīng)中和、水洗后可排放，具有清潔、環(huán)保的特點。同時，本發(fā)明在使用含鋁礬土提取五氧化二釩過程中可在一條工藝生產(chǎn)線上生產(chǎn)兩種以上的產(chǎn)品，既充分利用資源又產(chǎn)生了更大的經(jīng)濟效益。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合實例對本方法作進一步說明。
實施例1 :稱取600g五氧化二釩含量在0. 8%的含鋁釩礦(A1203質(zhì)量百分比含量為15. 0% )，磨細至60目，在120毫升水中加入1. 5ml質(zhì)量百分比含量為50% Mn(N03)2溶液，混合攪拌均勻，用手搓成直徑為1. 5 2cm的球狀顆粒，分兩層放在蜂窩煤爐上方的煅燒爐中，將煅燒爐內(nèi)的溫度控制在460 55(TC范圍內(nèi)，焙燒5 6個小時。冷卻后將礦石球取出，置于2000ml的全玻蒸餾瓶中，加入1500ml的浸取液(高氯酸質(zhì)量百分比含量為5%，鹽酸質(zhì)量百分比含量為2%，硝酸質(zhì)量百分比含量為30% )，用電熱套對蒸餾瓶進行加溫，將瓶內(nèi)溫度控制在80 106t:持續(xù)16個小時。反應(yīng)完畢后將全玻蒸餾瓶至于常溫下冷卻4-5小時，之后用濾紙將液體和固體進行分離，將液體置于另一 2000ml的全玻蒸餾瓶中，將全玻璃蒸餾器放入電熱套中。將全玻蒸餾瓶蛇形冷凝管的冷卻水管打開，將電熱套的加熱開關(guān)打開，將全玻蒸餾瓶中的溶液煮至沸騰，蛇形管排出的冷凝液用1000ml燒杯盛裝。用比重計測定冷凝液的比重，當(dāng)比重達到1. 10 1. 40時，停止加溫。待全玻蒸餾瓶冷卻后將蒸餾瓶內(nèi)的母液裝入1500ml的燒杯中，將燒杯置于0 l(TC的冰柜中冷卻，每10分鐘攪拌一次。當(dāng)鋁鹽結(jié)晶大部分析出，將固液混合體放入500ml的砂芯漏斗中，砂芯漏斗下方放置一 1000ml抽濾瓶，將液體抽濾至抽濾瓶中，然后用溫度為3(TC質(zhì)量百分比濃度為5%的HN03溶液清洗砂芯漏斗中的晶體直至晶體變?yōu)闊o色，再用質(zhì)量百分比濃度為50X丙酮溶液清洗、抽濾晶體3 4次。稱取鋁鹽總量為560g，經(jīng)計算提出A1203質(zhì)量為礦石總質(zhì)量的8. 94% (即200T礦石可產(chǎn)Al20317. 88噸)。抽濾后的濾液送入2000ml全玻蒸餾瓶再次升溫，將濾液蒸發(fā)濃縮，蒸發(fā)出的蒸汽經(jīng)蛇形冷凝器冷凝后放入燒杯中循環(huán)使用。蒸發(fā)5 6小時后停止蒸發(fā)，將母液盛放在燒杯中放入冰柜中，當(dāng)母液降溫度至15t:時，五氧化二釩晶體析出，將晶漿過濾后，晶體經(jīng)提純后在400 60(TC條件下進行干燥，冷卻后包裝稱得五氧化二釩產(chǎn)品2. 5g，取樣分析五氧化二釩含量為98. 6% (質(zhì)量百分比濃度)。
實施列2 :稱取2000g五氧化二釩含量在0. 88%的礦石(A1203質(zhì)量百分比含量為15. 0% )，磨細至60目，在400毫升水中加入3g高錳酸鉀和3g過氧化鈉，將礦石和催化劑混合攪拌均勻，用手搓成直徑為1. 5 2cm的球狀顆粒，分兩層放蜂窩煤爐上方的煅燒爐中，將煅燒爐內(nèi)的溫度控制在550 70(TC范圍內(nèi)，焙燒5 6個小時。冷卻后將礦石球取出，置于5000ml的全玻蒸餾瓶中，加入3500ml的浸取液(鹽酸質(zhì)量百分比含量為3 % ，硝酸質(zhì)量百分比含量為20%，過硫酸質(zhì)量百分比含量為4% )，用電熱套對蒸餾瓶加溫，將瓶內(nèi)溫度控制在80 ll(TC持續(xù)24個小時。反應(yīng)完畢后將全玻蒸餾瓶至于常溫下冷卻2-3小時，冷卻后用濾紙將液體和固進行分離，將液體置于另一 5000ml的全玻蒸餾瓶中，將全玻璃蒸餾器放入電熱套中。將全玻蒸餾瓶蛇形冷凝管的冷卻水管打開，電熱套的加熱開關(guān)打開，將全玻蒸餾瓶中的溶液煮至沸騰，蛇形管排出的冷凝液用3000ml燒杯盛裝。用比重計測定冷凝液的比重，當(dāng)比重達到1. 10 1. 40時，停止加溫。待全玻蒸餾瓶冷卻后將母液裝入2000ml的燒杯中，將燒杯置于0 5t:的冰箱中冷卻，每10分鐘攪拌一次。當(dāng)鋁鹽結(jié)晶大部分析出，將固液混合體放入1000ml的砂芯漏斗中，砂芯漏斗下方放置一 2000ml抽濾瓶，將液體抽濾至抽濾瓶中，然后用溫度為3(TC質(zhì)量百分比濃度為40%的HN03溶液清洗砂芯漏斗中的晶體直至晶體變?yōu)闊o色。再用質(zhì)量百分比濃度為70%丙酮溶液清洗、抽濾晶體3 4次。稱取鋁鹽總量為1800g。抽濾后的濾液送入5000ml全玻蒸餾瓶升溫，將濾液蒸發(fā)濃縮，蒸發(fā)出蒸汽經(jīng)冷凝器冷凝后放入2000ml燒杯中循環(huán)使用。蒸發(fā)5 6小時后停止蒸發(fā)，將母液盛放在少杯中放入冰柜中，當(dāng)母液降溫度至15 2(TC，五氧化二釩晶體析出，將晶漿過濾分離后，晶體經(jīng)提純后在30(TC條件下干燥，冷卻后稱得五氧化二釩產(chǎn)品12. 6g，取樣分析五氧化二釩含量為99. 2% (質(zhì)量百分比濃度)。 實施列3 :稱取1200克80目的石煤礦粉(五氧化二礬含量為1. 50% )，加入2. 6克過碳酸鈉和2. 6g過碳酸銨溶于200毫升水中，將此溶液與礦石粉混合制成直徑1. 5 2. 0厘米球型顆粒，置于煅燒爐內(nèi)將溫度控制在650 749度煅燒5 6小時，取出冷卻后置于5000毫升全玻燒瓶中，加入2500毫升的浸取液(硝酸質(zhì)量百分比含量為50%，過硫酸質(zhì)量百分比含量為10% )，在90 110溫度煮6 12小時。冷卻后用濾紙將固體和液體分離，將濾液置于3000毫升全玻燒瓶中蒸發(fā)濃縮，蒸發(fā)出的冷疑液循環(huán)使用。蒸發(fā)7 8小時后將液體與固體五氧化二釩分離，固體五氧化二礬經(jīng)提純干燥后得15克五氧化二礬產(chǎn)品，經(jīng)分析五氧化二釩質(zhì)量百分濃度為99. 5%。
權(quán)利要求
一種用催化循環(huán)浸取技術(shù)從含鋁釩礦中提取五氧化二釩、氧化鋁或從石煤礦中提取五氧化二釩的方法，其特征是將礦石粉碎成粉末后，將水、催化劑和礦石混合均勻后制成球形顆粒，送入焙燒爐中焙燒；從焙燒爐中取出球形顆粒，用循環(huán)浸取液進行浸??；將浸取后的液體與球形顆粒分離，對分離后的母液I進行蒸發(fā)濃縮，母液I蒸發(fā)濃縮時產(chǎn)生的冷凝液返回浸取工序中配置循環(huán)浸取液；對蒸發(fā)濃縮后的母液I進行冷卻降溫，鋁鹽以結(jié)晶的形成析出，將結(jié)晶從母液I中分離，用鋁鹽清洗液清洗鋁鹽晶體3～4次，再用鋁鹽除鐵劑清洗鋁鹽晶體3～4次，之后對鋁鹽晶體進行煅燒，即得工業(yè)級三氧化二鋁；過濾后產(chǎn)生的母液II經(jīng)再次蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、提純、過濾、烘干后制成工業(yè)級五氧化二釩，母液II蒸發(fā)濃縮時產(chǎn)生的冷凝液返回浸取工序中配置循環(huán)浸取液。如果以石煤礦為原料，則直接將浸取礦石后的母液I經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、提純、過濾、干燥后制得五氧化二釩。不需蒸發(fā)提鋁工序。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用催化循環(huán)浸取技術(shù)從含鋁釩礦中提取五氧化二釩、 氧化鋁或從石煤礦中提取五氧化二釩的方法，其特征在于在礦石中加入占礦石總質(zhì)量 0. 05 0. 1%的催化劑，其主要成份為過氧化鈉、高錳酸鈉、高錳酸鉀、硝酸錳、過硫酸銨、 過碳酸鈉。它們之間可以兩種或幾種按照同等質(zhì)量比例混合使用，也可以單獨使用。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用催化循環(huán)浸取技術(shù)從含鋁釩礦中提取五氧化二釩、氧 化鋁或從石煤礦中提取五氧化二釩的方法，其特征在于球形礦石顆粒送< 入焙燒爐中焙燒 的溫度為300 749。C，焙燒的時間為2 8小時。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用催化循環(huán)浸取技術(shù)從含鋁釩礦中提取五氧化二釩、氧 化鋁或從石煤礦中提取五氧化二釩的方法，其特征在于加入礦石中的循環(huán)浸取液為高氯 酸、過硫酸、硝酸、鹽酸和水的混合物，其配制比例為高氯酸質(zhì)量百分比濃度為5 20%， 過硫酸質(zhì)量百分比濃度為2 62%，硝酸質(zhì)量百分比濃度為5 70%，鹽酸質(zhì)量百分比濃 度為為2 48%。它們之間可以按以上百分比混合使用，也可以單獨使用。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用催化循環(huán)浸取技術(shù)從含鋁釩礦中提取五氧化二釩、氧 化鋁或從石煤礦中提取五氧化二釩的方法，其特征在于焙燒后的球狀礦石顆粒和循環(huán)浸 取液混合的體積比為1 : 0. 5 3。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用催化循環(huán)浸取技術(shù)從含鋁釩礦中提取五氧化二釩、氧 化鋁或從石煤礦中提取五氧化二釩的方法，其特征在于礦石顆粒在循環(huán)浸取液中浸取的 溫度控制在50 ll(TC內(nèi)，浸取反應(yīng)時間為6 30小時。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用催化循環(huán)浸取技術(shù)從含鋁釩礦中提取五氧化二釩、氧 化鋁或從石煤礦中提取五氧化二釩的方法，其特征在于提鋁鹽過程中蒸發(fā)濃縮母液時產(chǎn) 生的冷凝液比重達到1. 10 1. 40時停止蒸發(fā)濃縮。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用催化循環(huán)浸取技術(shù)從含鋁釩礦中提取五氧化二釩、氧化鋁或從石煤礦中提取五氧化二釩的方法，其特征在于鋁鹽清洗液為質(zhì)量百分比濃度40 70%的硝酸溶液，鋁鹽除鐵劑為質(zhì)量百分比濃度90 100%的丙酮溶液。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用催化循環(huán)浸取技術(shù)從含鋁釩礦中提取五氧化二釩、氧 化鋁或從石煤礦中提取五氧化二釩的方法，其特征在于對蒸發(fā)濃縮后母液I進行冷卻的 溫度為0 l(TC，對蒸發(fā)濃縮后母液II進行冷卻的溫度為5 30°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用催化循環(huán)浸取技術(shù)從含鋁釩礦中提取五氧化二釩、氧化鋁或從石煤礦中提取五氧化二釩的方法。將含礦石粉碎后加入少量催化劑和水制成球狀顆粒送入焙燒爐中，在300-749℃條件下焙燒2-8小時。之后在50-110℃條件下對球狀顆粒用循環(huán)浸取液進行浸取。浸取后的母液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、煅燒后制成三氧化二鋁，冷卻時產(chǎn)生的冷凝液用于配置循環(huán)浸取液。提取鋁鹽后的母液經(jīng)第二次蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾后，再提純、干燥即制得工業(yè)級五氧化二釩。如果以石煤礦為原料，直接將浸取礦石后的母液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、提純、過濾、干燥后制得五氧化二釩。本發(fā)明浸取液循環(huán)使用，具有清潔、經(jīng)濟等特點。
文檔編號C01G31/00GK101723456SQ20081004643
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者喻中甫, 喻思皓 申請人:喻中甫