專利名稱：從含釩石煤和粘土釩礦中提取釩和鋁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種稀有金屬提取技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體是一種從含釩石煤和粘土釩礦中提取釩和鋁的方法。
背景技術(shù)：
釩是一種重要的稀有金屬，廣泛用來(lái)生產(chǎn)合金鋼、有色金屬合金及化工行業(yè)的催化劑等。我國(guó)廣泛分布的含釩石煤及粘土釩礦是重要的提釩原料。這類礦物中還含有鋁等有價(jià)金屬。目前從這類釩礦中提取釩的工藝分為兩類一類是選用火法冶金處理、即加入不同的鹽與含釩原料一起焙燒，又分為氧化焙燒、鈉化氧化焙燒、鈣化焙燒、鈉化鈣化焙燒。將焙燒料用水或者稀硫酸浸出，使釩和其它元素進(jìn)入溶液。另一類為含釩原料直接用高濃度、 大劑量硫酸在高溫(大于95攝氏度)長(zhǎng)時(shí)間(約10到30小時(shí))浸取，或者用硫酸加其它添加劑或稱促進(jìn)劑，例如氟化鈣、氟化鈉、氟硅酸、雙氧水、次氯酸鹽等，在常溫和/或高溫下，以不同的固-液比浸出。將釩轉(zhuǎn)入溶液以后，可用已有方法離子交換或溶劑萃取法從含釩溶液中獲得符合GB3283-87中98級(jí)以上的五氧化二釩。第一類工藝焙燒時(shí)產(chǎn)生大量有毒有害氣體，環(huán)境污染嚴(yán)重，工藝復(fù)雜，且釩的回收率低(50% -60% )。第二類工藝浸出時(shí)間長(zhǎng)，能耗高，耗酸量大，成本很高，釩的浸取率最高只有80%左右。且該工藝對(duì)含釩石煤及粘土釩礦中的鋁這樣價(jià)值高的金屬的溶出率很低， 綜合利用的價(jià)值亦低。迄今為止，尚缺乏一種金屬回收率高、環(huán)境友好、資源綜合利用好，原料適應(yīng)性廣的從含釩石煤及粘土釩礦中提取釩和鋁的方法。進(jìn)一步檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN 101624649A,
公開日2010年1月13日，記載了一種用氟硅酸協(xié)同硫酸從含釩石煤礦中浸出釩的方法，該技術(shù)將含釩石煤礦破碎、濕式磨礦至粒度小于0.15mm，磨礦得到的礦漿中水與含釩石煤礦的體積質(zhì)量比為1-3 1，加入氟硅酸和硫酸進(jìn)行釩的浸出，氟硅酸用量以100%質(zhì)量濃度的氟硅酸計(jì)算為含釩石煤礦質(zhì)量的5% -15%，硫酸用量為含釩石煤礦質(zhì)量的10% -25%，浸出過程溫度80°C -95°C .浸出時(shí)間ai-20h，浸出后經(jīng)液固分離得到含釩浸出液。浸出液用鐵粉還原三價(jià)鐵離子，用石灰和氨水將PH值調(diào)整到2. 8-3. 0后，經(jīng)溶劑萃取、氧化、加入氨水，得到多釩酸銨沉淀，多釩酸銨經(jīng)煅燒制備粉狀五氧化二釩產(chǎn)品。但該技術(shù)實(shí)施時(shí)必須耗費(fèi)硫酸高溫長(zhǎng)時(shí)間浸出，而且工藝過程復(fù)雜，能耗高，除釩外，其他有價(jià)金屬不能有效回收。浸出液中含有鐵等雜質(zhì)和大量硅和鋁的溶膠狀物質(zhì)，使得固液分離等后續(xù)處理工藝非常困難，廢液處理的難度和代價(jià)都很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種從含釩石煤和粘土釩礦中提取釩和鋁的方法，從含釩石煤及粘土釩礦中提取釩和鋁。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明通過將釩源與硅氟酸和水組成的浸取劑反應(yīng)得到含釩和鋁的溶液，并進(jìn)一步通過離子交換法獲得五氧化二釩，最后從提釩后液中用溶劑萃取法回收無(wú)鐵鋁鹽。本發(fā)明的具體的工藝流程為首先向浸出液中加入氯酸鈉或次氯酸鈉或高錳酸鉀等氧化劑將低價(jià)釩氧化到五價(jià)，再用石灰粉將溶液PH調(diào)至2. 0-2. 5，將鈣渣過濾獲得交換前液。用D301離子交換樹脂吸附交換前液中的釩，而鋁留在交換后液中。用lm0l/L-3m0l/ L的氫氧化鈉溶液洗脫富載釩的樹脂，獲得濃度為40-120g/L的V2O5富釩溶液。向富釩溶液中加入氯化銨，獲得偏釩酸銨。偏釩酸銨在500 550°C下灼燒，產(chǎn)生質(zhì)量?jī)?yōu)于GB3283-87 中98級(jí)的粉狀五氧化二釩。向交換后液中邊攪拌邊加入元明粉(Na2SO4),獲得硅氟酸鈉和氟化鈉混合物。向分離氟化物后的溶液中加入石灰粉，將PH調(diào)至6. 5-7. 0使鋁進(jìn)入渣中。固液分離后，獲得鋁渣。用適量硫酸浸取鋁渣，獲得硫酸鋁溶液。用溶劑萃取法萃取硫酸鋁溶液中的鐵，萃取劑組分為(V/V) :N235 20% ；TBP 10% ；260號(hào)溶劑油70%0將除鐵后的硫酸鋁溶液加熱至沸點(diǎn)118°C，冷卻結(jié)晶，獲得無(wú)鐵硫酸鋁，它是造紙的原料之一。將氟硅酸鈉和氟化鈉的混合物放入反應(yīng)器皿中，加入濃硫酸，在250-350°C下反應(yīng)，產(chǎn)生氟化氫氣體，用水吸收氟化氫氣體，獲得氫氟酸。往氫氟酸中加入石英粉，在常溫下攪拌1-5小時(shí)，獲得氟硅酸。獲得的氟硅酸再用來(lái)浸取原礦。如此循環(huán)往復(fù)。所述的釩源為細(xì)度為60目至170目的粉狀含釩石煤、粘土釩礦或含釩石煤流化床燃燒后的爐灰，其中含釩石煤的組分及質(zhì)量百分比(％ )為SW2 :52. 76 ；Fe :3. 01 ； Al2O3 13. 72 ；CaO :0. 83 ；V2O5 :1. 28 ；粘土釩礦的組分及質(zhì)量百分比(% ) % SiO2 :69. 76 ； Fe 2. 16 ；Al2O3 :17. 1 ；CaO :0. 93 ；V2O5 :1. 27 ；含釩石煤流化床燃燒后的爐灰的組分及質(zhì)量百分比(% )為 SiO2 63. 41 ；Fe2O3 4. 83 ；Al2O3 :20. 35 ；CaO 0. 40 ；V2O5 1. 36。所述的浸取劑中水和工業(yè)氟硅酸的比例為(v/v) 10 13 15。所述的浸取劑中氟硅酸濃度為3-40% (重量百分比濃度)。所述的反應(yīng)是指在70°C _130°C環(huán)境下反應(yīng)15分鐘-200分鐘。所述的鋁鹽為氟化鋁、硫酸鋁或氫氧化鋁。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明反應(yīng)時(shí)間短，能耗較低，固液分離及后續(xù)處理容易，能夠?qū)⒎杷岫啻位厥绽茫蟠蟮販p少了環(huán)境污染；在提取五氧化二釩的同時(shí)，本發(fā)明進(jìn)一步解決了現(xiàn)有技術(shù)中產(chǎn)生的市場(chǎng)容量很小的副產(chǎn)品銨明礬，產(chǎn)生市場(chǎng)容量大、能夠作為造紙?jiān)系臒o(wú)鐵硫酸鋁。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例1 含釩石煤100g，粒度-170目，加入水IOOmL,工業(yè)氟硅酸130mL，在95°C下反應(yīng) 2h，過濾并用自來(lái)水淋洗三次，獲得浸出液309. 6mL，浸出渣89. 5g，浸出液含V2053. 90g/L, Al20331.06g/L，浸出渣含 V2O5O. 068%，Α12034· 12%。向浸出液中加入元明粉(Na2SO4) 32g, 獲得氟硅酸鈉41. 2g，向分離氟硅酸鈉以后的溶液中加入NaClO3O. 4g，石灰粉14g，溶液PH2. 20，用D301樹脂7mL吸附釩，用8 %的氫氧化鈉溶液洗滌富載樹脂，產(chǎn)生V2O5濃度為 43. 6g/L的洗脫液27. ImL,向洗脫液中加入工業(yè)氯化銨2. 5g，獲得偏釩酸銨，將偏釩酸銨在 530°C下灼燒3h，獲得粉狀V2051.09g，其V2O5含量為99. 1%。將氟硅酸鈉放入反應(yīng)器中，加入濃硫酸(98% ) 12mL,在310°C下反應(yīng)1. 5h,用水吸收反應(yīng)產(chǎn)生的氟硅酸氣體，獲得氟硅酸溶液100. 5mL，氟硅酸濃度為28. 2%0向吸附后液中加入石灰粉OM)) 5. 6克，控制溶液終點(diǎn)pH值為6. 6，鋁渣即沉淀下來(lái)。將過濾后的鋁渣用自來(lái)水淋洗三次，再加入150mL自來(lái)水調(diào)漿，邊攪拌邊加入濃硫酸16mL，將渣濾去并用清水洗滌，獲得含鐵硫酸鋁溶液220mL。用萃取劑(其組成為(V/ V) :N23520% ；TBP 10% ；260號(hào)溶劑油70% )四級(jí)逆流萃取含鐵硫酸鋁溶液中的鐵。將除鐵后的硫酸鋁溶液濃縮至沸點(diǎn)118°C，冷卻結(jié)晶得無(wú)鐵硫酸鋁54. 2克，其中Al2O3含量為 16. 01%，鐵含量為 0. 004% ο實(shí)施例2:粘土釩礦100g，粒度-60目，加入水90mL，工業(yè)氟硅酸140mL，在98°C下反應(yīng) 2h，過濾并用自來(lái)水淋洗三次，獲得浸出液303. 2mL，浸出渣88g，浸出液含V2053. 80g/L, Al20336. 98g/L，浸出渣含 V2O5O. 12%,A12035. 83% 向浸出液中加入元明粉(Na2SO4) 34. 5g, 獲得氟硅酸鈉43. 2g，向分離氟硅酸鈉以后的溶液中加入NaClO3O. 4g，石灰粉13g，溶液 PH2. 15，用D301樹脂7mL吸附釩，用8 %的氫氧化鈉溶液洗滌富載樹脂，產(chǎn)生V2O5濃度為 40. 2g/L的洗脫液25. 4mL,向洗脫液中加入工業(yè)氯化銨2. 4g，獲得偏釩酸銨，將偏釩酸銨在 530°C下灼燒3h，獲得粉狀V2O5L 09g,其V2O5含量為98. 7%。將氟硅酸鈉放入反應(yīng)器中，加入濃硫酸(98% ) 13mL,在305°C下反應(yīng)lh，用水吸收反應(yīng)產(chǎn)生的氟硅酸氣體，獲得氟硅酸溶液110. 7mL,氟硅酸濃度為26. 9%0向吸附后液中加入石灰粉(Ca0)6. 2克，控制溶液終點(diǎn)pH值為6. 5，鋁渣即沉淀下來(lái)。將過濾后的鋁渣用自來(lái)水淋洗三次，再加入160mL自來(lái)水調(diào)漿，邊攪拌邊加入濃硫酸17mL，將渣濾去并用清水洗滌，獲得含鐵硫酸鋁溶液MOmL。用萃取劑(其組成為(V/ V) :N23520% ；TBP 10% ；260號(hào)溶劑油70% )四級(jí)逆流萃取含鐵硫酸鋁溶液中的鐵。將除鐵后的硫酸鋁溶液濃縮至沸點(diǎn)1171，冷卻結(jié)晶得無(wú)鐵硫酸鋁65.7.克，其中Al2O3含量為 16. 12%，鐵含量為 0. 004% ο實(shí)施例3 含釩石煤流化床燃燒后的灰渣100g，粒度-120目，加入水IOOmL,工業(yè)氟硅酸 150mL，在96°C下反應(yīng)2h，過濾并用自來(lái)水淋洗三次，獲得浸出液324. 5mL，浸出渣86g。浸出液含 V2054. 01g/L，Al20345. 2g/L，浸出渣含 V2O5O. 063%,A12036. 43%。向浸出液中加入元明粉(Na2SO4) 37g，獲得氟硅酸鈉46. Sg,向分離氟硅酸鈉以后的溶液中加入NaClO3O. 4g，石灰粉15g，溶液pH2. 30，用D301樹脂7mL吸附釩，用8%的氫氧化鈉溶液洗滌富載樹脂，產(chǎn)生V2O5濃度為44. 3g/L的洗脫液27. 3mL,向洗脫液中加入工業(yè)氯化銨2. 6g，獲得偏釩酸銨， 將偏釩酸銨在530°C下灼燒池，獲得粉狀V2O5L 19g，其V2O5含量為99. 10%。將氟硅酸鈉放入反應(yīng)器中，加入濃硫酸(98% ) 15mL,在310°C下反應(yīng)1. 5h，用水吸收反應(yīng)產(chǎn)生的氟硅酸氣體，獲得氟硅酸溶液120. 8mL，氟硅酸濃度為27. 9%。向吸附后液中加入石灰粉(CaO)S. 4克，控制溶液終點(diǎn)pH值為6. 7，鋁渣即沉淀下來(lái)。將過濾后的鋁渣用自來(lái)水淋洗三次，再加入190mL自來(lái)水調(diào)漿，邊攪拌邊加入濃硫酸23mL，將渣濾去并用清水洗滌，獲得含鐵硫酸鋁溶液320mL。用萃取劑(其組成為(V/ V) :N23520% ；TBP 10% ;260號(hào)溶劑油70% )四級(jí)逆流萃取含鐵硫酸鋁溶液中的鐵。將除鐵后的硫酸鋁溶液濃縮至沸點(diǎn)119°C，冷卻結(jié)晶得無(wú)鐵硫酸鋁78. 30克，其中Al2O3含量為 16. 82 %，鐵含量為 0. 003 %。
權(quán)利要求
1.一種從含釩石煤和粘土釩礦中提取釩和鋁的方法，其特征在于，通過將釩源與硅氟酸和水組成的浸取劑反應(yīng)得到含釩和鋁溶液，并進(jìn)一步通過離子交換或溶劑萃取法獲得五氧化二釩，最后從提釩后液中回收鋁鹽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從含釩石煤和粘土釩礦中提取釩和鋁的方法，其特征是，所述的釩源為細(xì)度為60目至170目的粉狀的含釩石煤、粘土釩礦或含釩石煤流化床燃燒后的爐灰。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的從含釩石煤和粘土釩礦中提取釩和鋁的方法，其特征是，所述的含釩石煤的組分及質(zhì)量百分比(% )為SiO2 52. 76,Fe :3. OUAl2O3 :13. 72,CaO :0. 83、 V2O5 1. 28 ；粘土釩礦的組分及質(zhì)量百分比(% )為 SiO2 69. 76,Fe :2. 16,Al2O3 :17. UCaO 0. 93,V2O5 1. 27 ；含釩石煤流化床燃燒后的爐灰的組分及質(zhì)量百分比(％ )為SW2 :63. 41、 Fe2O3 4. 83、Al2O3 :20. 35、CaO :0. 40、V2O5 :1. 36。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從含釩石煤和粘土釩礦中提取釩和鋁的方法，其特征是，所述的浸取劑中水和工業(yè)氟硅酸的體積比為10 13 15。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的從含釩石煤和粘土釩礦中提取釩和鋁的方法，其特征是，所述的氟硅酸濃度為3-40%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從含釩石煤和粘土釩礦中提取釩和鋁的方法，其特征是，所述的反應(yīng)是指在70°C _130°C環(huán)境下反應(yīng)15分鐘-200分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從含釩石煤和粘土釩礦中提取釩和鋁的方法，其特征是，所述的鋁鹽為氟化鋁、硫酸鋁或氫氧化鋁。
全文摘要
一種稀有金屬提取技術(shù)領(lǐng)域的從含釩石煤和粘土釩礦中提取釩和鋁的方法，通過將釩源與硅氟酸和水組成的浸取劑反應(yīng)得到含釩和鋁溶液，并進(jìn)一步通過離子交換或溶劑萃取法獲得五氧化二釩，最后從提釩后液中回收鋁鹽。本發(fā)明能夠?qū)⒎杷岫啻位厥绽?，減少環(huán)境污染；進(jìn)一步解決了現(xiàn)有技術(shù)中產(chǎn)生用途有限的副產(chǎn)品銨明礬，通過溶劑萃取法產(chǎn)生能夠用于造紙的無(wú)鐵硫酸鋁。
文檔編號(hào)C22B21/00GK102220487SQ20111014719
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月2日
發(fā)明者肖文丁, 蔡晉強(qiáng), 陳樂 , 陳盾, 黃正平 申請(qǐng)人:上海格泰實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司