一种从钒矿石中提取五氧化二钒的方法

1、一种从钒矿石中提取五氧化二钒的方法，其特征在于包括钙化焙烧、 稀酸浸取、钒液净化、离子交换、热解脱氨五个过程：
a、钙化焙烧：含钒石煤与含钒氧化矿按1∶1～1∶3的重量比例混合， 粉碎至60目～100目，加入矿石总重量的5％～10％的生石灰，拌匀，再加 入矿石总重量的0.3％～0.8％的添加剂，添加剂为乙基杂多酸磷酸钠，成球 入炉，控制炉温在900℃～980℃下进行焙烧制得熟球，熟球颜色呈灰白色 或绿黄色；
b、稀酸浸取：熟球入池，用稀酸在常温下进行浸泡，pH值为2.5-3.0， 采取三浸三洗作业方式，每池每次需3到5天；
c、钒液净化：浸取后的母液水抽入沉清池内，其母液水中的杂质成 分Al、Fe、Ni、Si、As、Cr、Cd元素，  只须调整pH值和加入一定量 的净化剂，就可以产生沉淀，再经过自然沉清；净化剂为氢氧化钠与碳酸 钠的混合物，其加入量由金属离子的含量和母液水的pH值确定；
d、离子交换：将沉清好的母液水的pH值调至2.5～3.0，进入离子交 换柱进行吸附交换，达到钒、水分离，树脂吸收达到饱和后，停止吸附， 加入解脱液使钒解脱下来，解脱液为氢氧化钠溶液，再将含钒浓度高的解 脱液放入沉钒池，加入氯化铵，其加入量为超过反应所需剂量，搅拌生成 偏钒酸铵；离子交换后的尾水呈弱酸性，pH值为3.0～4.0，用来浸泡熟球 进行循环使用；
e、热解脱氨：解脱沉淀后的偏钒酸铵，经离心脱水后进入电烤炉， 在500℃～600℃温度下进行脱氨，制得V2O5。

技术领域\n本发明涉及一种从钒矿石中提取五氧化二钒的方法。\n背景技术\n目前国内从钒矿中提取五氧化二钒大都采用钠化焙烧，其工艺流程为矿石 破碎、脱炭、球磨、加盐(矿∶盐＝100∶13)、成球、在850℃～900℃的温度 下焙烧、矿球破碎、用80℃～100℃的热水浸出液澄清、在100℃的温度下用 硫酸沉初钒、洗涤脱水、在100℃的温度下碱溶解、氯化铵沉淀偏钒酸铵、偏 钒酸铵洗涤脱水、灼烧成精钒。该工艺劳动强度大、能耗高、钒的收率低、废 气污染严重。\n发明内容\n本发明的目的在于提供一种废气污染少、钒的回收率高、消耗低、能耗低、 产品质量好，对矿石适应性强的从钒矿中提取五氧化二钒的方法。\n本发明的技术解决方案是：一种从钒矿石中提取五氧化二钒的方法包括钙 化焙烧、稀酸浸取、钒液净化、离子交换、热解脱氨五个过程。\n钙化焙烧：含钒石煤与含钒氧化矿按1∶1～1∶3的重量比例混合，粉碎 至60目～100目，加入矿石总重量的5％～10％的生石灰，拌匀，再加入矿石总 重量的0.3％～0.8％的添加剂，添加剂为乙基杂多酸磷酸钠，成球入炉，控制炉 温在900℃～980℃下进行焙烧制得熟球，熟球颜色呈灰白色或绿黄色。\n在炉内氧化气氛中，矿物被充分分解，钒离子由低价转变成高价，再与 活性钙化合生成钒酸钙。其主要化学反应表达如下：\nV2O3+O2 ΔV2O5\nCaO+V2O5→Ca(VO3)2\nSO2+CaO+1/2O2→CaSO4↓\n此外，钒矿石中所含的硅、磷、铝等主要元素成分在高温条件下，遇CaO 分别生成硅酸钙、磷酸钙、偏铝酸钙等沉淀物质，钙化焙烧过程不会产生有害 气体，因此，不会造成环境污染。\n稀酸浸取：熟球入池，用稀酸在常温下进行浸泡，pH值为2.5-3.0，采取三 浸三洗作业方式，每池每次需3到5天。\n钒液净化：浸取后的母液水抽入沉清池内，其母液水中的杂质成分Al、Fe、 Ni、Si、As、Cr、Cd元素，只须调整pH值和加入一定量的净化剂，就可以产 生沉淀，再经过自然沉清。净化剂为氢氧化钠与碳酸钠的混合物，其加入量由 金属离子的含量和母液水的pH值确定。\n离子交换：将沉清好的母液水的pH值调至2.5～3.0，进入离子交换柱进行 吸附交换，达到钒、水分离，树脂吸收达到饱和后，停止吸附，加入解脱液使 钒解脱下来，解脱液为氢氧化钠溶液，再将含钒浓度高的解脱液放入沉钒池， 加入氯化铵，其加入量为超过反应所需剂量，搅拌生成偏钒酸铵；离子交换后 的尾水呈弱酸性，pH值为3.0～4.0，用来浸泡熟球进行循环使用。\n热解脱氨：解脱沉淀后的偏钒酸铵，经离心脱水后进入电烤炉，在500℃～ 600℃温度下进行脱氨，制得V2O5。\n本发明与现有技术相比具有如下优点：\n1、现有技术中石煤钠化提钒污染根源有四个方面：一是焙烧工艺中产生大 量的氯气和二氧化硫气体，易形成酸雨；二是煮粗钒时产生大量含硫酸废水， 因为水温较高不便回收利用；三是废渣中含有大量的矿物质盐(氧化物)和不 溶于水的其他元素杂质，容易造成土壤盐碱化；四是浸泡时须粉碎、搅拌、蒸 煮，产生的大量泥浆需要大量场所存放，并且难以治理。因此，与钠化焙烧工 艺相比而言，钙化焙烧新工艺具有诸多优点：一是烟气中无氯气，并且钙有固 硫作用，烟气中的二氧化硫气体极少，无刺鼻味，对周边农作物无损害；浸料 酸液循环使用，无酸水排放，只有少量反冲树脂的洗涤水排放，此水呈弱酸性， pH值4.0～5.0，加入少量石灰中和沉清后即可达到农田灌溉用水标准，作为农 田灌溉用水；三是废渣中不含氯化物，渣中有害元素低于排放标准，加上废渣 含钙较高，是水泥生产的较好填充材料；四是本工艺基本不存在泥浆横溢现象。\n2、离子交换后的尾水循环使用，可节约成本，同时避免酸性水排放造成土 壤酸化，有利于环保。\n3、本发明的V2O5焙烧转化率66％以上，浸出率98％以上，净化回收率98％ 以上，离子交换回收率99％以上，热解脱氨回收率98％以上，总回收率62％以上， 与现有技术相比V2O5转化率提高20％，总回收率提高20％。\n4、“三废”排放符合环保要求。\n5、操作简单，焙烧温度范围较宽，炉料的发热量配比宽松。\n6、产品纯度＞98.0％。\n附图说明\n图1为本发明工艺流程图\n具体实施方式\n下面结合实施例对本发明作进一步的说明，一种从钒矿石中提取五氧化二 钒的方法，按以下步骤进行：\n1、粉碎：将含钒石煤与含钒氧化矿在粉碎机中进行粉碎得到60目～100 目的矿粉。\n2、制球：将含钒石煤矿粉与含钒氧化矿粉按1∶2的重量比混合，加入矿 粉总重量8％的石灰石粉和矿粉总重量0.5％的乙基杂多酸磷酸钠在磨式搅和机 进行充分混合后，在成球机中制成矿粉球。\n3、焙烧：把制成的矿粉球用沸腾炉或平窖焙烧，最好用平窖焙烧，焙烧 时间2至8小时最佳4～6小时制得熟球。焙烧温度控制在900℃～980℃，温 度过低，转化率低，温度过高，影响浸出率，最好是950℃，焙烧平均转化率 实验室大于70％，工业化生产大于66％。\n4、酸浸：将熟球在对辊机中压破，进入浸泡池，加入3％的盐酸和5％的 硫酸，控制pH值为2.5-3.0，进行酸浸，采用三浸三洗作业方式，每池每次需 3到5天，三浸水进入自然沉清池，三洗水储存返回浸泡池作三浸水循环使用。\n5、钒液净化：浸取后的母液水抽入沉清池内，根据母液水中的杂质成分 如Al、Fe、Ni、Si、As、Cr、Cd等元素得的金属离子的含量和母液水的pH值 确定氢氧化钠与碳酸钠的混合物的加入量，加入氢氧化钠与碳酸钠的混合物， 使上述金属离子生成沉淀物质，经自然沉清后，得到沉清好的母液水。\n6、离子交换：将沉清好的母液水的pH调至2.5～3.0，进入离子交换柱进 行吸附交换，达到钒、水分离，树脂达到饱和后，停止吸附，加入解脱液使钒 解脱下来，再将含钒浓度高的解脱液放入沉钒池；离子交换后的尾水呈弱酸性， pH值为3.0～4.0，用来浸泡熟球进行循环使用。\n7、沉钒：在沉钒池内，加入超过反应所需剂量氯化铵，搅拌生成偏钒酸 铵，通过离心机除去洗涤水得到脱水后的偏钒酸铵。\n8、热解脱氨：将脱水后的偏钒酸铵送入电烤炉，在500℃～600℃温度下 进行脱铵，制得V2O5.