[發明專利]高碳含釩石煤礦中提取五氧化二釩的焙燒預處理工藝及提取五氧化二釩的方法

有效

• 申請號: 201110389660.X
• 申請日: 2011-11-30
• 公開（公告）號: CN102399976A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 寧順明;張永利;李斯加;白鷹;李肇佳;朱伯軍;邢學永;趙云鵬;黃致高;佘宗華;劉建中;蒙在吉;陳文勇;封志敏
• 申請（專利權）人: 長沙礦冶研究院有限責任公司;肅北縣博倫礦業開發有限責任公司
• 主分類號: C22B1/02
• 分類號: C22B1/02;C22B34/22;C22B3/08;C22B3/24;C22B3/44
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 趙洪;楊斌

技術領域

本發明屬于稀有金屬冶煉技術領域，具體涉及一種石煤礦中提取五氧化二釩的預處理工藝及提取方法。

背景技術

石煤是一種存在于震旦系、寒武系、志留系古老地層中的基質腐蝕無煙煤，它是由菌類等低等級生物死亡后，在淺海還原條件下形成的，其主要特點是礦石密度大、結構致密、發熱量低、難以完全燃燒。石煤釩的品位與碳含量變化較大，一般V₂O₅的含量在0.13%～1.2%，含釩高的富礦V₂O₅的含量可達2%以上；碳含量在2%～20%。釩是一種重要的戰略物質資源，有著重要的用途，80%以上的釩應用在鋼鐵行業，用于制造各種用途的特殊鋼種。含釩品位達到0.8%以上的石煤可作為具有經濟開采價值的提釩原料。我國石煤資源豐富，已把石煤作為重要的提釩原料。

石煤中釩的提取技術主要可分為全濕法提取技術和焙燒浸出技術兩大類，全濕法技術耗酸高，還有可能需要特殊的設備和工藝配套，并對石煤礦有一定的選擇性，如常壓高溫髙酸浸出法，并需加適量助浸劑，加壓酸浸方法等。焙燒的方法主要是對石煤中的碳進行燃燒脫除，并對其中所含的三價釩在脫除碳后的氧化氣氛中進行氧化，使其轉化為易溶于稀酸中的四價或五價釩，焙燒后的含釩料可以在較低的硫酸耗量下浸出其中的釩；焙燒浸出技術的關鍵是焙燒，既要燃燒脫除碳，使釩氧化轉化完全，又不能因燃燒溫度失控造成石煤礦燒結，進而造成焙燒后料中的釩浸不出來或浸出率不高，因此，焙燒方法是焙燒浸出技術中有效提取石煤中釩的關鍵。

根據焙燒設備的不同，焙燒方法主要包括以下四種工藝操作：

1.?鈉化焙燒法：又叫食鹽焙燒法，是最古老的一種石煤焙燒方法和提釩技術，其采用平窯為焙燒脫碳和釩氧化的設備，以食鹽為焙燒添加劑，焙燒時間長達12h以上，焙燒溫度800～850℃，焙燒能耗高，并放出大量Cl₂、HCl等有毒氣體，嚴重污染周邊環境；焙燒后以水浸出焙燒料中的釩，釩浸出率僅60%左右，最終收率為45%左右，該方法只粗略地提取了石煤中的釩，對石煤中的碳、鉀、鋁、硅等其它等資源完全未予考慮，三廢污染嚴重，此法已被國家明令禁止。

2.?沸騰爐燃燒脫碳、回轉窯焙燒法：利用石煤中的熱值，在沸騰爐內燃燒脫碳，脫碳后的渣經回轉窯高溫保溫時氧化焙燒，再以稀硫酸浸出提取釩，由于石煤中的碳含量波動大，熱值變化大，難以穩定燃燒，必須達到較高的熱值才有可能在沸騰爐內脫碳，且由于脫碳過程在爐內的時間較短，石煤中的低價釩還未氧化到位，脫碳后的石煤渣還需在回轉窯等能進行高溫焙燒的設備中在900℃左右進行氧化焙燒2～3h，才能獲得較好的釩浸出率，由于工藝過程復雜，設備與工藝的匹配性在目前仍未取得較好的結果。

3.?循環流化床燃燒脫碳、渣酸浸提釩法：該法屬于釩電一體化工程，循環流化床燃碳加熱水產生蒸汽發電，灰渣提釩。循環流化床燃燒脫碳是比較成熟的，一般要求熱值在1000kcal/kg以上，因此還需配加一些熱值高的煤，燃燒后的灰渣同樣需要進一步高溫氧化焙燒，才能較好地提取其中的釩，新建設的一些石煤發電——提釩項目基本上都傾向于采用該工藝流程。

4.?回轉窯脫碳焙燒、稀酸浸出法：該法采用回轉窯作為含碳石煤的脫碳、氧化焙燒設備，石煤破碎成粉狀，或制成小球干燥后從窯尾連續加入，從窯頭噴煤粉燃燒或燃燒水煤氣加熱石煤礦到900℃左右，脫碳與氧化焙燒在一個設備內完成，由于回轉窯內物料間的熱傳導和空氣氧化傳質受物料層的厚度和物料自身的性能影響大，回轉窯的高溫脫碳速度不理想，處理能力低，且由于熱工控制難度大，難以控制脫碳和焙燒的速度及最終效果，容易出現物料燒結、結窯等，造成焙燒料釩浸出率低，特別是對于高含碳石煤資源，同一臺窯實現脫碳和氧化焙燒的技術難度較大。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種適用范圍廣、能耗低、熱值利用充分、設備投入少、環境污染少、且適于工業化應用的高碳含釩石煤礦中提取五氧化二釩的焙燒預處理工藝及提取五氧化二釩的方法。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為一種高碳（一般指含碳高于10%）含釩石煤礦中提取五氧化二釩的焙燒預處理工藝，包括以下步驟：以石煤釩礦為原料，原料經過破碎、壓制成塊、烘干后，連續投入到可調節風量和推進速度的隧道窯中進行焙燒，焙燒過程中溫度控制在400～1000℃，焙燒時間持續7～40h，焙燒后即完成預處理工藝。