[發明專利]一種含釩石煤礦中有價元素的溶出方法

在審

• 申請號: 202011369807.4
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112680593A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 肖建楠;張燕;沈春磊;陳居玲
• 申請（專利權）人: 河南省睿博環境工程技術有限公司
• 主分類號: C22B3/08
• 分類號: C22B3/08;C22B3/10;C22B3/12;C22B34/22;C22B21/00;C21B15/00;C01B33/12
• 代理公司: 北京隆達恒晟知識產權代理有限公司 11899
• 代理人: 莊振乾

本發明公開了一種含釩石煤礦中有價元素的溶出方法，通過將制備好的礦粉進行酸溶反應，使含釩石煤礦所含的鋁、鐵、釩及硅元素浸出；反應完成后經過濾得到含有鋁、鐵、釩及硅鹽類的酸溶出液；酸溶出液殘渣洗滌后，送至堿處理工序，進行堿溶反應，使酸溶殘渣中的硅元素轉化為水溶性硅酸鹽；堿溶反應后經過濾收得堿溶出液和堿溶殘渣，堿溶殘渣為用作燃料的煤炭，堿溶出液為硅酸鹽溶液；得到硅酸鹽溶液送至白炭黑生產工序，采用碳沉析工藝制得白炭黑，將產生碳酸鹽溶液送至堿溶劑再生工序中，經處理后收得堿溶劑返回堿處理工序循環使用。與現有技術相比，本發明所提供的方法以奠定石煤礦全元素綜合利用的基礎，達到提高資源綜合利用水平的目的。

技術領域

本發明涉及濕法冶金技術領域，具體涉及一種含釩石煤礦中有價元素的溶出方法。

背景技術

石煤是一種含釩多金屬礦物，通常含有SiO2 50~75%、Al2O3 7~17%、K2O 2~5%、V2O5 0.15~3.5%，其物相主要為碳、石英、云母類礦物、黃鐵礦、褐鐵礦、磷石灰、方解石以及其它鋁硅酸鹽等礦物，具有可觀的綜合利用前景。其中石煤礦中的SiO2可以用來制備用途廣泛的硅化合物，如白炭黑、速溶硅酸鈉、五水偏硅酸鈉等；Al2O3可以用來制備氫氧化鋁、氧化鋁、硫酸鋁、聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁等；同時，可以提取其中的Fe制備鐵礦粉，也可以用來制備草酸亞鐵、高純氧化鐵、氧化鐵顏料及聚合硫酸鐵等；提取其中的V可以制備偏釩酸銨、五氧化二釩等。如對其進行充分分解，既能消除既能消除石煤礦分解殘渣造成的環境負擔，又能生產出符合市場需要的附加值較高的相關產品，具有良好的環境效益和經濟效益。

有效提取上述有價元素，實現對含釩石煤礦的綜合利用，首先要解決對含釩石煤礦的分解問題，這是對其進行全元素綜合利用的前提。

石煤是一種低品位多金屬共生的碳頁巖（高變質的腐泥煤或藻煤），其成分除含有機碳外，主要為SiO2，物相主要為碳、石英、云母類礦物、黃鐵礦、褐鐵礦、磷石灰、方解石以及其它鋁硅酸鹽等礦物等，但是硅、鐵、鋁、釩等元素嵌容于各物相晶格中，其中的SiO2雖可與堿反應，但不與酸反應；金屬元素與酸反應，但又不與堿反應，直接以無機酸或堿進行分解都存在一定的困難，分解率受到限制，出現一些問題：如果單純地以堿去分解其中的SiO2，那么由于硅酸鹽晶格中嵌容有金屬元素，SiO2化學活性較低，分解率有限；如果直接以酸去分解，又由于SiO2的包覆而致酸解率較低。因此，如何實現含釩石煤礦中各有價元素分解，提高有價元素浸出率，是實現石煤資源全元素綜合利用的基礎。

近幾年來，國內有關方面對以含釩石煤礦的分解進行了一些研究。主要有干法、濕法兩種。

鈉鹽焙燒工藝是最早采用的干法釩浸出工藝，但由于其產生大量Cl2、HCl等有害氣體，造成二次環境污染，已被停用。后續逐漸發展了鈣化焙燒、空白焙燒、低溫硫酸化焙燒等多種火法浸出工藝，鈣化焙燒對礦石選擇性強，空白焙燒的浸出回收率低，大規模工業應用受到限制。低溫硫酸化焙燒在焙燒活化處理過程加入硫酸，對工藝設備要求高，且釩以非晶態形式存在時效果才較為理想。高溫焙燒作為傳統的高氧化技術雖能破壞含釩硅酸鹽礦物晶格提高產能，但高溫產生大量能耗的同時也增大了工業運行的成本和風險，火法焙燒處理后仍需濃酸溶出，工序復雜且經濟效益不明顯。

專利文獻CN103421964A公開了一種從含釩石煤中浸取釩的方法，其技術方案是：首先將含釩石煤經破碎磨礦至粒徑小于0.074mm占65~85wt%，制得含釩石煤粉礦；再將浸出劑與所述含釩石煤粉礦按液固質量比為（2.5~5）：1，在80~100℃條件下攪拌浸出1~4h，進行一段固液分離，得到的一段浸出液用于后溪凈化富集，一段浸出渣用于二段酸溶工藝；然后配制體積濃度為10~25%的H2SO4于攪拌浸出槽中，按液固質量比為（0.8~2）：1加入占一段蘇按浸出渣1~7wt%的CaF2，在80~100℃條件下攪拌浸出4~8h，二段固液分離，得到的二段浸出液為一段酸溶用浸出劑，二段浸出渣為最終尾渣。上述專利文獻方法雖然進行了兩級酸溶，但浸出過程加入CaF2，對是含釩煤礦中其它元素分離造成了影響，且最終尾渣會造成環境污染。