專利名稱：在壓力場下從石煤中氧化轉化浸出釩的方法
技術領域：
本發明涉及一種在壓力場下從石煤中氧化轉化浸出釩的方法，屬于冶金化工技術領域。
背景技術：
石煤生成于震旦采、寒開系、志留系等古老地層中，由菌藻類低等生物在淺海還原環境下形成高度質程度的可燃礦產，其特點是高灰份，低熱值、外觀如黑石。石煤中含有釩、磷、銅、鈾、 等有價金屬，其中含釩的石煤是唯一的釩單一礦物資源，因而，也就成為重要的釩資源。
含釩石煤的物質組成復雜，釩的賦存狀態及賦存價態變化多樣，分散細微，在同一礦體中，通常存在五種以上的礬礦物，石煤中的礬絕大部分以V(III)形態存在于云母類及高嶺土等粘土礦物中，部份取代硅氧八面體“復網層”和鋁氧八面體“單網層”中的Al3+、Ti3+或Fe3+等，此外，還可形成鈦礬石榴石、鉻鋇石榴石、砷硫釩銅礦等礦物，也有釩葉啉形態存在的金屬有機絡合物，也可能以絡陰離子呈葉子附狀態存在，因而，石煤以多種價態氧化物賦存，相互摻雜伴生，且嵌布粒度較細，泥化狀態嚴重，粒度粗細極不均勻，微細粒石英和粘土含量很高，釩的存在呈現復雜性、多樣化、多變化等特點。因而，這類礦物的分離和富集是相當困難和復雜的。
為了使石煤中復雜多變的釩礦物提取出來，在化學原理上必須使不可溶解的三價的釩，轉化為可溶解的四價或五價的礬，從礦物工藝重點上，則必須使復雜多變的礬礦物轉變為單一礦物。目前，常規技術和工藝主要是采用加鹽高溫焙燒的方法，其焙燒反應基本是在固一固表面發生化學反應，且由于石煤中釩含量低(1％左右)，鹽的添加量有限，釩礦物行為復雜，這就從根本上限制了釩礦物的反應速度和轉化率，因而，上述方法存在的不足是技術工藝復雜，金屬回收率低，有價金屬分散，試劑消耗量大，難以克服礦物的復雜性，使礦物中釩分離困難，對環境污染大。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種技術工藝簡單、金屬回收率高、釩分離效果好、低成本、低污染的在壓力場下從石煤中氧化轉化浸出釩的方法。
本發明的技術方案是該在壓力場下從石煤中氧化轉化浸出釩的方法，是將石煤、氧化劑和50％～98％的工業硫酸加入到加壓釜中，控制轉化溫度100～300℃，壓力1.0MPa～6.0MPa條件下，10分鐘至240分鐘，直接轉化石煤中的釩進入溶液。在上述條件下，通過硫酸破壞云母結構，讓氫離子進入云母晶格中，使離子半徑發生變化，從而將釩釋放出來。
本發明所用的氧化劑是工業氧氣或空氣中的氧或雙氧水，石煤、氧化劑和工業硫酸的質量百分比為100∶1～25∶5～45。在反應過程中，有硫酸和氧氣參與，而硫酸具有一定的腐蝕性，故采用耐酸加壓釜為內襯瓷磚，或鈦質、或不銹鋼質、或管道的加壓釜，加壓釜中可分為有隔室或無隔室容器，容積可為10～200米3。
石煤是礦物組成復雜多變的氧化釩礦，有多種礦物，含釩0.1～8.5％。添加的氧化劑發生氧化反應，將選擇性地與釩發生氧化還原反應，生成四價的釩而溶于酸中，得到藍色的硫酸釩酰溶液，而其它脈石成份則不發生變化保留于礦漿中。生成的硫酸釩酰是石煤礦中釩等金屬復雜礦物在加壓氧化和酸溶中產生的，反應過程中添加的氧化劑的化學成分是工業氧氣或空氣中的氧或雙氧水。其發生的化學反應為(1)(2)本發明的加壓氧化轉化過程是在加壓狀態下，將氧化過程溫度提高到100～300℃，用水作為液體介質，在硫酸的作用下，對石煤礦中復雜礦物組成中的釩等元素進行氧化和化學反應，生成易溶的化合物，將加鹽高溫焙燒工藝中依物礦性質選定的復雜工藝和浸出的方法變成在加壓氧化轉化過程中使復雜礦物組成轉變為易溶化合物的過程，使冶化工藝簡化，過程強化，實現石煤復雜礬礦礦氧化轉化為易溶的釩化合物。加壓氧化過程中，由于氧在加壓條件下，按(1)式發生氧化反應，石煤礦中的復雜釩礦物組成則按(1)和(2)式轉化為硫酸釩酰，使復雜釩礦物氧化轉化為易溶化合物，再經萃取、水解分離等成熟工藝處理后，便產出合格五氧化二釩和尾礦，整個石煤加壓氧化轉化浸出是一種強化轉化浸出的清潔生產技術，其主體工藝不受礦物組成的變化而制約。因此，本發明具有技術工藝簡單、金屬回收率高、釩易分離、試劑消耗量小、有價金屬集中、低污染的優點。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明的技術內容作進一步闡述。
實例1將含釩1.0％的石煤礦與工業氧氣和濃度為98％的工業硫酸水溶液，按照100∶1∶5的質百分比混合后，用加壓泵連續泵入內襯瓷磚的壓力釜中，用蒸汽或自來水控制釜內溫度在100℃，維持釜內壓力1.0MPa，進行石煤礦的氧化轉化溶解化學反應，反應時間10分鐘，直接轉化石煤中的釩進入溶液。
本工藝的釩轉化浸出率為65％。
實例2將含釩1.8％的石煤礦與空氣中的氧氣和濃度為50％的工業硫酸水溶液，按照100∶25∶45的質量百分比混合后，用加壓泵連續泵入內襯瓷磚的壓力釜中，用蒸汽或自來水控制釜內溫度在300℃，維持釜內壓力1.0MPa，進行石煤礦的氧化轉化溶解化學反應，反應時間60分鐘，直接轉化石煤中的釩進入溶液。
本工藝的釩轉化浸出率為95％。
實例3將含釩0.5％的石煤礦與空氣中的氧和濃度為85％的工業硫酸水溶液，按照100∶10∶25的質量百分比混合后，用加壓泵連續泵入內襯鈦質材料的壓力釜中，用蒸汽或自來水控制釜內溫度在200℃，維持釜內壓力6.0MPa，進行石煤礦的氧化轉化溶解化學反應，反應時間120分鐘，直接轉化石煤中的釩進入溶液。
本工藝的釩轉化浸出率為93％。
實例4將含釩1.2％的石煤礦與雙氧水和濃度為75％的工業硫酸水溶液，按照100∶15∶35的質量百分比混合后，用加壓泵連續泵入內襯不銹鋼的壓力釜中，用蒸汽或自來水控制釜內溫度在180℃，維持釜內壓力1.6MPa，進行石煤礦的氧化轉化溶解化學反應，反應時間30分鐘，直接轉化石煤中的釩進入溶液。
本工藝的釩轉化浸出率為85％。
實例5將含釩0.2％的石煤礦與工業氧氣和濃度為65％的工業硫酸水溶液，按照100∶5∶15的質量百分比混合后，用加壓泵連續泵入內襯管道的壓力釜中，用蒸汽或自來水控制釜內溫度在150℃，維持釜內壓力1.2MPa，進行石煤礦的氧化轉化溶解化學反應，反應時間240分鐘，直接轉化石煤中的釩進入溶液。
本工藝的釩轉化浸出率為75％。
權利要求
1.一種在壓力場下從石煤中氧化轉化浸出釩的方法，其特征是工藝步驟如下1.1將石煤、氧化劑和工業硫酸加入到加壓釜中，控制轉化溫度100～300℃，壓力1.0MPa～6.0MPa條件下，10分鐘至240分鐘，直接氧化轉化石煤中的釩進入溶液。1.2在上述條件下，用硫酸破壞云母結構，讓氫離子進入云母晶格中，使離子半徑發生變化，從而將釩釋放出來。
2.根據權利要求1所述的在壓力場下從石煤中氧化轉化浸出釩的方法，其特征是所述的氧化劑是氧氣或雙氧水，或空氣中的氧。
3.根據權利要求1或2所述的在壓力場下從石煤中氧化轉化浸出釩的方法，其特征是石煤、氧化劑和工業硫酸的質量百分比為100∶1～25∶5～45，工業硫酸的濃度為50％～98％。
4.根據權利要求1所述的在壓力場下從石煤中氧化轉化浸出釩的方法，其特征是加壓釜為內襯瓷磚，或鈦質、或不銹鋼質、或管道的耐酸加壓釜。
5.根據權利要求4所述的在壓力場下從石煤中氧化轉化浸出釩的方法，其特征是加壓釜中可為有隔室或無隔室容器，容積可為10～200米3。
全文摘要
本發明涉及一種在壓力場下從石煤中氧化轉化浸出釩的方法，屬于冶金化工技術領域。通過將將石煤、氧化劑和硫酸加入到加壓釜中，控制適當的轉化溫度、壓力和反應時間，直接氧化轉化石煤中的釩進入溶液。通過硫酸破壞云母結構，讓氫離子進入云母晶格中，使離子半徑發生變化，從而將釩釋放出來；同時，添加的氧化劑發生氧化反應，將選擇性地與釩發生氧化還原反應，生成四價的釩而溶于酸中，而其它脈石成份則不發生變化保留于礦石中。本發明提供了一種技術工藝簡單，金屬回收率高，釩易分離，試劑消耗量小，有價金屬集中，低污染的處理方法。
文檔編號C22B34/22GK1904092SQ20061001104
公開日2007年1月31日 申請日期2006年7月13日 優先權日2006年7月13日
發明者魏昶, 樊剛, 李旻廷, 張家濤 申請人:昆明理工大學