本發明屬于濕法冶金提釩技術領域。具體涉及一種石煤兩段選擇性浸出分離釩和鐵的方法。
背景技術：
目前，石煤提釩工藝以酸浸為主體，有空白焙燒-（助浸劑）酸浸工藝、直接（助浸劑）酸浸工藝和氧壓酸浸工藝等，對于典型難處理的低品位、低價態的云母型含釩石煤，空白焙燒-（助浸劑）酸浸工藝更具適應性。而在該提釩過程中，大量的雜質離子如Fe、Al、Mg等會伴隨V一起進入含釩酸浸液中，影響酸浸液的后續處理。Fe作為一類變價雜質離子，對含釩酸浸液后續處理的影響尤為突出。
通常情況下，V和Fe是在酸浸液中通過離子交換、溶解萃取或化學沉淀等方法進行分離，同時使V得到富集。離子交換法對雜質離子含量少、pH值高的一類含釩酸浸液效果較好，并不適用于雜質含量高、酸度高的含釩酸浸液。溶劑萃取法能夠適應多雜質、高酸度含釩浸出液；然而，溶劑萃取法在實現V高效純化、富集的同時，依然有一部分Fe會與V發生共萃，影響釩產品的指標。在一定條件下，化學沉淀法能夠獲得好質量的釩產品，但往往伴隨較高的釩損失。
綜上所述，目前的釩和鐵的分離方法大部分是在含釩浸出液中實現的，存在適應性不強，釩和鐵分離不徹底，以及釩損失高等問題。
技術實現要素：
本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種適應性強、釩和鐵分離效率高、工藝簡單和能夠實現雜質鐵離子源頭控制的石煤兩段選擇性浸出分離釩和鐵的方法。
為實現上述目的，本發明采用的技術方案的具體步驟是：
步驟一、將石煤破碎至粒徑小于15mm，在非氧化性氣氛和800~900℃條件下焙燒60~80 min，再磨至粒徑為小于0.074mm占65%以上，得焙燒料。
步驟二、按所述焙燒料與硫酸溶液Ⅰ的固液比為1∶(1.5~3)t/m3，在20~40℃條件下將所述焙燒料于所述硫酸溶液Ⅰ中酸浸10~30 min，得含鐵酸浸液和一段酸浸渣。
所述硫酸溶液Ⅰ的體積濃度為5~7%。
步驟三、按所述焙燒料與硫酸溶液Ⅱ的固液比為1∶(1.5~3)t/m3，在90~98℃條件下將所述一段酸浸渣于所述硫酸溶液Ⅱ中酸浸3~8h，得含釩酸浸液和二段酸浸渣。
所述硫酸溶液Ⅱ的體積濃度為15~20%。
所述石煤中黃鐵礦的含鐵量占石煤含鐵量的90%以上。
所述非氧化性氣氛為惰性氣氛、還原性氣氛中一種以上。
由于采用上述技術方案，本發明與現有技術相比具有以下積極效果：
1、本發明通過石煤非氧化性氣氛焙燒，使其中主要的含鐵物質黃鐵礦轉化為易溶于稀酸的硫化亞鐵，將焙燒料按不同制度進行兩段浸出。本發明的一段浸出：鐵的浸出率為95.3~99.6%，釩的浸出率小于2%；本發明的二段浸出：釩的浸出率為84.3%~94.2%，鐵的浸出率小于1.5%。
2、本發明采用兩段選擇性浸出，高效分離鐵和釩，能夠有效阻止鐵進入含釩酸浸液中，實現了石煤提釩過程中雜質鐵的源頭控制，大幅提升后續含釩溶液凈化富集效率。
因此，本發明具有適應性強、釩和鐵的分離效率高、工藝簡單和能夠實現雜質鐵的源頭控制的特點。
具體實施方式
下面結合具體實施方式對本發明做進一步的描述，并非對其保護范圍的限制：
實施例1
一種石煤兩段選擇性浸出分離釩和鐵的方法。本實施例所述方法的具體步驟是：
步驟一、將石煤破碎至粒徑小于15mm，在非氧化性氣氛和800~860℃條件下焙燒60~70 min，再磨至粒徑為小于0.074mm占65%以上，得焙燒料。
步驟二、按所述焙燒料與硫酸溶液Ⅰ的固液比為1∶(1.5~2)t/m3，在20~30℃條件下將所述焙燒料于所述硫酸溶液Ⅰ中酸浸10~20 min，得含鐵酸浸液和一段酸浸渣。
所述硫酸溶液Ⅰ的體積濃度為5~6%。
步驟三、按所述焙燒料與硫酸溶液Ⅱ的固液比為1∶(1.5~2)t/m3，在90~94℃條件下將所述一段酸浸渣于所述硫酸溶液Ⅱ中酸浸3~6h，得含釩酸浸液和二段酸浸渣。
所述硫酸溶液Ⅱ的體積濃度為15~18%。
所述石煤中黃鐵礦的含鐵量占石煤含鐵量的90%以上。
所述非氧化性氣氛為惰性氣氛。
本實施例的一段浸出：鐵的浸出率為95.3~97.5%，釩的浸出率為0.5~1.2%；本實施例的二段浸出：釩的浸出率為84.3%~88.6%，鐵的浸出率小于1.0~1.5%。
實施例2
一種石煤兩段選擇性浸出分離釩和鐵的方法。本實施例所述方法的具體步驟是：
步驟一、將石煤破碎至粒徑小于15mm，在非氧化性氣氛和820~880℃條件下焙燒65~75min，再磨至粒徑為小于0.074mm占65%以上，得焙燒料。
步驟二、按所述焙燒料與硫酸溶液Ⅰ的固液比為1∶(2~2.5)t/m3，在25~35℃條件下將所述焙燒料于所述硫酸溶液Ⅰ中酸浸15~25 min，得含鐵酸浸液和一段酸浸渣。
所述硫酸溶液Ⅰ的體積濃度為5.5~6.5%。
步驟三、按所述焙燒料與硫酸溶液Ⅱ的固液比為1∶(2~2.5)t/m3，在92~96℃條件下將所述一段酸浸渣于所述硫酸溶液Ⅱ中酸浸4~7h，得含釩酸浸液和二段酸浸渣。
所述硫酸溶液Ⅱ的體積濃度為16~19%。
所述石煤中黃鐵礦的含鐵量占石煤含鐵量的93%以上。
所述非氧化性氣氛為惰性氣氛和還原性氣氛的混合氣氛。
本實施例的一段浸出：鐵的浸出率為96.2~98.9%，釩的浸出率為1.0~1.7%；本實施例的二段浸出：釩的浸出率為86.8~91.9%，鐵的浸出率為0.6~1.2%。
實施例3
一種石煤兩段選擇性浸出分離釩和鐵的方法。本實施例所述方法的具體步驟是：
步驟一、將石煤破碎至粒徑小于15mm，在非氧化性氣氛和840~900℃條件下焙燒70~80 min，再磨至粒徑為小于0.074mm占65%以上，得焙燒料。
步驟二、按所述焙燒料與硫酸溶液Ⅰ的固液比為1∶(2.5~3)t/m3，在30~40℃條件下將所述焙燒料于所述硫酸溶液Ⅰ中酸浸20~30 min，得含鐵酸浸液和一段酸浸渣。
所述硫酸溶液Ⅰ的體積濃度為6~7%。
步驟三、按所述焙燒料與硫酸溶液Ⅱ的固液比為1∶(2.5~3)t/m3，在94~98℃條件下將所述一段酸浸渣于所述硫酸溶液Ⅱ中酸浸5~8h，得含釩酸浸液和二段酸浸渣。
所述硫酸溶液Ⅱ的體積濃度為17~20%。
所述石煤中黃鐵礦的含鐵量占石煤含鐵量的96%以上。
所述非氧化性氣氛為還原性氣氛。
本實施例的一段浸出：鐵的浸出率大于97.8~99.6%，釩的浸出率為1.4~2.0%；本實施例的二段浸出：釩的浸出率為90.9~94.2%，鐵的浸出率為0.3~0.8%。
本具體實施方式與現有技術相比具有以下積極效果：
1、本具體實施方式通過石煤非氧化性氣氛焙燒，使其中主要的含鐵物質黃鐵礦轉化為易溶于稀酸的硫化亞鐵，將焙燒料按不同制度進行兩段浸出。本具體實施方式的一段浸出：鐵的浸出率為95.3~99.6%，釩的浸出率小于2%；本具體實施方式的二段浸出：釩的浸出率為84.3%~94.2%，鐵的浸出率小于1.5%。
2、本具體實施方式采用兩段選擇性浸出，高效分離鐵和釩，能夠有效阻止鐵進入含釩酸浸液中，實現了石煤提釩過程中雜質鐵的源頭控制，大幅提升后續含釩溶液凈化富集效率。
因此，本具體實施方式具有適應性強、釩和鐵的分離效率高、工藝簡單和能夠實現雜質鐵的源頭控制的特點。