[發(fā)明專利]一種MnO2協(xié)同堆積工序從高硅石煤中提取釩的方法

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• 申請日: 2017-01-21
• 公開（公告）號: CN106756118A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設計）人: 程先忠;張瑞華;李建芬
• 申請（專利權）人: 武漢輕工大學
• 主分類號: C22B34/22
• 分類號: C22B34/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明專利涉及濕法冶金提釩技術，尤其是一種MnO₂協(xié)同堆積工序從高硅石煤中提取釩的方法。

背景技術

石煤是一種遍布于全世界，儲量十分豐富的含碳沉積巖（又稱黑色頁巖），伴生有多種有價金屬元素如釩、銀、銅、鎳等，屬于一種低品位的多金屬礦石，在我國多以含釩石煤作為釩開發(fā)的資源。含釩石煤根據(jù)硅、鈣、鐵、碳的含量分為高硅、高鈣、高鐵、高碳石煤。石煤中的有機碳含量通常在5%左右，以卟啉化合物的形式包裹著含釩硅酸鹽，使礦物晶體結構中的釩不易被暴露。石煤提釩的傳統(tǒng)技術為鈉化焙燒-水浸法，該方法由于焙燒過程中產生Cl₂、HCl、SO₂等氣體污染環(huán)境和釩回收率低（僅為40%-50%），己不符合發(fā)展的需要而受到了限制。為了適應環(huán)境保護的要求，先后有人提出了鈣化焙燒-碳酸鹽浸出法，氧化焙燒-酸浸或堿浸法，氧壓酸浸法，硫酸直接浸出法等新工藝。這些方法雖然在環(huán)保和金屬回收率方面較鈉化焙燒-水浸法有一定改進，但仍有許多缺點，特別是適應性差，提釩效果波動大。

石煤中大部分的釩，是以V³⁺呈類質同象形式取代硅鋁酸鹽礦物中的Al³⁺，Ti³⁺，F(xiàn)e³⁺等進入粘土礦物晶格中，釩被硅酸鹽和有機質包裹著，如果要從石煤中有效提取釩必須破壞其結構，同時要將低價釩V³⁺轉化為V(IV)或V(V)，因為高價釩才能溶于酸和水。脫碳可以將石煤中的炭質去掉，高溫焙燒既能去掉有機質、又能將低價釩轉化為高價釩。因此，目前現(xiàn)有的提釩方法主要是圍繞焙燒工藝開展的。靳林等（靳林，普世坤，李善吉. 從高硅高碳釩礦中回收釩的工藝研究[J]. 稀有金屬與硬質合金, 2011, 39(2): 6-9）在實驗室里對高硅高碳釩礦采用500℃焙燒-硫酸浸取-P204萃取提釩的工藝制備釩，浸取溶液加熱到85-95℃時，釩浸出率可達98.52%；此方法在浸取時需要加熱到85℃以上，能耗值大。古映瑩等（古映瑩，莊樹新，鐘世安，周建良，田俊杰.侯淼淼.硅質巖釩礦中提取釩的無污染焙燒工藝研究[J]. 稀有金屬，2007，31(1): 102-106）對河南省某地硅質石煤采用堿性添加劑進行焙燒，在高溫條件下破壞硅氧四面體的晶格結構，然后用5% H₂SO₄溶液浸取釩，發(fā)現(xiàn)釩的浸出率為70.53%，該方法需要大型窯爐焙燒。樊剛等（樊剛，李旻廷，魏昶，李存兄，鄧志敢. 高硅石煤氧壓酸浸中硅的行為研究. 礦產綜合利用，2008，(4): 6-8）在高壓反應釜中加入35% H₂SO₄溶液、添加輔助劑、并通入氧氣進行釩的浸取，浸取率最高為70%，該方法浸取率也不高，需要使用高壓反應釜。綜上所述，目前對高硅石煤石煤為原料的提釩方法中，其中有的需要進行高溫焙燒，有點需要特殊裝置，特別是浸取溶液需要加熱到90℃以上，在實驗室進行理論研究比較適合，但是在工業(yè)上進行大規(guī)模提取釩時，存在投資大、能耗高，浸取率低的缺點。

本專利從堆浸提取金方法中得到啟示，結合湖北某地高硅石煤的特點，提出了硫酸+生物質+氧化劑堆積預處理-水浸取石煤中釩的方法。該方法無須對高硅石煤進行焙燒或脫碳，直接將原料粉碎與生物質、氧化劑、濃硫酸先后攪拌混合，輸送到特制的堆積池中進行堆放，便可以用水浸取釩。經大規(guī)模化生產的驗證，能有效提高釩的浸出率，工藝簡單，生產成本低，而且無廢氣污染，是一種全新的、環(huán)境友好型的提釩方法。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術方法不足，本發(fā)明專利提供了一種MnO₂協(xié)同堆積工序從高硅石煤中提取釩的方法，其目的在于提供一種無污染、提高釩浸出率和降低生產成本的方法。

發(fā)明原理：本發(fā)明利用高硅石煤與濃硫酸混合后產生的巨大熱量，在堆積過程進行炭化和化學反應。首先是硫酸滲透到硅酸鹽晶格中，將礦物晶格破壞，并與礦物中各種硅酸鹽發(fā)生反應，生成硫酸鹽和難溶的SiO₂，使晶格中的釩暴露出來；其次將礦物表面的有機物炭化，生成單質碳。最后是MnO₂（氧化劑）將暴露出的低價V（III）和V（IV）氧化為V(V)，V(V)容易用水或稀酸溶液浸取，有利于進一步制備V₂O₅。整個堆積過程中發(fā)生如下化學反應：。

（1）硫酸與有機質發(fā)生炭化放熱反應：