石煤钒矿保温熟化体系工艺研究

石煤钒矿保温熟化体系工艺研究

发表时间：2018-07-16T15:33:51.997Z 来源：《基层建设》2018年第14期作者：刘俊

[导读] 摘要：石煤钒矿提钒主要有焙烧和全湿法提钒工艺，但实际生产中存在能耗高、金属回收率低、综合利用率不足等问题，以陕西某地石煤钒矿为研究对象，在前期对石煤型钒矿进行保温熟化研究的基础上，采用保温熟化进行实验，重点考察了熟化时间、硫酸用量、熟化温度、矿粉细度、矿石含水量等工艺参数对钒浸出率的影响，同时对石煤中含钒物相在熟化过程中变化进行了研究。

陕西华源矿业有限责任公司陕西商洛 726308

摘要：石煤钒矿提钒主要有焙烧和全湿法提钒工艺，但实际生产中存在能耗高、金属回收率低、综合利用率不足等问题，以陕西某地石煤钒矿为研究对象，在前期对石煤型钒矿进行保温熟化研究的基础上，采用保温熟化进行实验，重点考察了熟化时间、硫酸用量、熟化温度、矿粉细度、矿石含水量等工艺参数对钒浸出率的影响，同时对石煤中含钒物相在熟化过程中变化进行了研究。该实验采用拌酸-保温熟化-浸出技术，提钒效率高，是一种经济环保的石煤提钒新工艺，具有良好的工业应用前景。

关键词：石煤；熟化；钒；浸出率

Study on Heat Insulation and ripening system

of Vanadium Ore from Stone Coal

Liu Jun

（Shaanxi Huayuan Mining Co.，Ltd.Shaanxi Shangluo 726308）

Abstract：Vanadium extraction from vanadium ores from stone coals mainly includes roasting and total wet vanadium

extraction.However，in actual production，there are some problems such as high energy consumption，low metal recovery rate and insufficient comprehensive utilization ratio.The vanadium ore of stone coal in Shaanxi province is taken as the research object.On the basis of the previous research on heat preservation and maturation of vanadium ore，the effects of curing time，amount of sulfuric acid，maturation temperature，fineness of ore powder and water content of ore on the leaching rate of vanadium were investigated.At the same time，the change of vanadium-bearing phase in stone coal during maturation was studied.The technology of mixing acid，heat preservation，maturation and leaching is adopted in this experiment，and the efficiency of vanadium extraction is high.It is an economical and environmentally friendly stone coal.The new process of vanadium extraction has a good prospect of industrial appli cation.

Keywords：Stone coal；maturation；vanadium；leaching rate

钒是一种非常重要的战略性资源，广泛用于钢铁、化工及陶瓷工业，在航天工业、核工业、生物制药和钒电池等方面都有新的应用。目前提钒的主要原料有钒钛磁铁矿、钒粘土矿及石煤矿，含钒石煤是我国特有的一种钒矿资源，储量巨大，从中提钒大多采用钠盐焙烧-溶剂萃取-铵盐沉钒工艺流程，该工艺设备简单、生产成本低，但收率一般只有50%-67%，且焙烧过程产生HCl 和Cl2 等有害气体，环境污染十分严重，已被国家明令禁止。熟化工艺采用拌酸-保温熟化-浸出新工艺处理石煤钒矿，从工艺上避免了高耗能、高污染的焙烧过程，浸出液硅含量大幅降低，利于后续萃取或离子交换。该工艺流程简单、过程能耗低、清洁环保、钒浸出率高，为石煤型提钒行业开辟了一条新途径。

一、实验

1、原料与试剂

本实验所用原料为陕西商洛地区某石煤钒矿，其化学成分如表所示。

2、原理

石煤中钒主要是以类质同相的形式存在云母中，即在云母晶格中部分Al3 + 被钒所取代，要提取钒必须破坏云母结构。酸浸可破坏云母结构，从而释放出钒，保温熟化浸出法是一种强化酸浸技术，提取手段更为有效。

拌酸熟化浸出法与常规浸出的区别就是用浓硫酸代替稀酸作浸出剂，使用少量硫酸与矿石均匀混合，少量液体在矿石表面加湿浸润，使浓酸只在矿石表面形成一层薄膜液，这层薄膜液包裹矿石颗粒，并通过矿石表面的孔隙渗入矿石内部，与矿物接触发生化学反应［1］。以矿物中硅酸钙为例，在熟化反应过程中，酸与矿物发生如下反应：CaSiO3 + H2SO4 + H2O = CaSO4•2H2O + SiO2↓。

矿物中各种硅酸盐被分解形成水合硫酸盐，同时使硅酸转化为难溶的SiO2，钒裸露出来，被空气氧化，三价钒转化成易溶性的四价钒。在上述机制中可以看到，熟化过程中水既是硫酸扩散的媒介，又直接参与反应过程，因此在熟化过程中物料应保持一定的含水量，既强化了硫酸扩散作用，又可补偿水分在加温熟化过程中的蒸发，保障熟化反应进行完全，提高钒浸出率［2］。

3、装置与方法

该实验所用熟化反应装置主要由恒温烘箱、聚四氟乙烯广口瓶、烧杯、磁力搅拌器、真空抽滤机等组成。熟化实验规模为每次300 g，考察因素有熟化时间、硫酸用量、熟化温度、矿粉粒径及矿石含水量（自然条件下含水量为8-12%）；并进行石煤矿拌酸-保温熟化-浸出与石煤钒酸浸的对比实验。称取粒径小于1 mm 的石煤矿粉300 g 放在烧杯内与浓硫酸拌匀，将拌酸后的石煤矿物料放入聚四氟乙烯广口瓶中，并盖紧盖子，通过恒温烘箱加热至规定温度后，再熟化一段时间，待熟化后将熟料用水搅拌常温浸出，水浸过程液固比为1∶1，浸出时间1h，矿浆抽滤洗涤，滤渣烘干称量m1，然后采用硫酸亚铁铵法测定滤渣中钒的含量，计算钒浸出率。钒浸出率（η）计算公式如下：

η=（M*α0-m*α1）×100%/（M*α0）

二、结果与讨论

1、保温熟化时间对钒浸出率的影响。熟化过程中，为使硫酸扩散与反应进行完全，需要足够的熟化时间。在矿石含水量10.12%、硫酸用量20%、熟化温度125 ℃的条件下进行熟化实验，考察不同熟化时间对钒浸出率的影响，结果如下：