本發明屬于石煤提釩技術領域。具體涉及一種用于石煤提釩的浸出方法。
背景技術：
石煤是我國一種重要的含釩資源，在我國儲量豐富，所含釩的儲量以V2O5計為1.18億噸，占國內總儲量的87%。云母型含釩石煤是一種難處理的原生石煤釩礦，釩多以V（Ⅲ）為主，賦存于云母類礦物的晶格結構中，V（Ⅳ）和V（Ⅴ）含量較低。為確保高的釩浸出率，傳統的常壓直接酸浸所需的酸用量大，浸出時間長，導致浸出效率低且不利于后續調pH值。因此，開發高效、環保的新型浸出方法對石煤提釩行業的發展十分必要。
近些年，石煤氧壓酸浸提釩得到許多技術人員的關注，提出了一些氧壓酸浸新工藝。如壓力場的引入，提高了浸出反應溫度，雖在一定程度上加快了反應速率和有利于提高釩浸出率，但仍存在酸用量高和浸出時間長等問題。“一種從含釩石煤礦中浸取釩的方法”（CN101481755A）專利技術，采用兩段氧壓酸浸的工藝，在氧氣和硫酸的作用下浸取釩，提高了釩浸出率，但兩段氧壓酸浸時間較長，設備投資成本高。“在壓力場下從石煤中氧化轉化浸出釩的方法”（CN1904092A）專利技術，在氧壓酸浸過程中加入氧化劑（氧氣或空氣）。該氧化劑常規易得，環境友好，但釩的直接轉化效率低，浸出效果不顯著。“一種石煤的聯合浸取釩的方法”（CN200710066424.8）專利技術，采用預中和—常壓預浸—氧壓浸出聯合浸取釩的方法，提釩效果較好，但工藝復雜，浸出時間長，浸出效率較低。“一種含釩石煤加壓浸出用催化劑”（CN200710066335.3）專利技術，采用硫酸亞鐵作為催化劑，在氧氣的作用下二價鐵離子被氧化成三價鐵離子，利用三價鐵離子的強氧化性將三價釩氧化成高價釩而被溶出，獲得了較好的釩浸出率。但由于石煤中云母類礦物結構穩定，三價釩受到云母的晶格束縛，僅依靠三價鐵離子的氧化，三價釩難以得到有效釋放。
技術實現要素：
本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種高效、環境友好和釩浸出率高的用于石煤提釩的浸出方法。
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、磨礦
將石煤原礦細磨至粒度小于74μm占75～90wt%，得到石煤粉料。
步驟二、鹽酸活化
將鹽酸溶液與所述石煤粉料按液固比為1.2～1.7L/kg混合，常溫下活化30～60min，得到活化后礦漿。
所述鹽酸溶液的體積濃度為4～8%。
步驟三、調漿
將所述活化后礦漿加入濃硫酸中，混合均勻，再加入激發劑和鈣基載體，得到浸出前礦漿。其中：
所述活化后礦漿與所述濃硫酸的體積之比為1∶(0.09～0.15)；
所述激發劑中硫酸根離子與所述石煤粉料的質量比為(0.019~0.058)∶1；
所述鈣基載體中鈣離子與所述石煤粉料的質量比為（0.005~0.022）∶1。
步驟四、加壓浸出
將所述浸出前礦漿給入高壓釜中，在130～160℃和氧分壓為0.5～1.5MPa的條件下浸出1～3h，得到酸浸漿。
步驟五、固液分離
將所述酸浸漿進行固液分離，得到酸浸液和酸浸渣。
所述石煤原礦為釩以低價態和類質同象的形式賦存于云母類礦物中的含釩石煤；V2O5品位為0.6～1.2wt%。
所述激發劑為硫酸鉀、硫酸鈉、硫酸鎂、硫酸銅和硫酸鋅中的一種。
所述鈣基載體為氯化鈣和無水硫酸鈣中的一種以上。
由于采用上述方法，本發明與現有酸浸方法相比所產生的有益效果是：
1、常溫下預先采用鹽酸溶液脫除石煤原礦中方解石和黃鐵礦，增強了石煤原礦顆粒的表面結構缺陷，有利于白云母顆粒的溶解，使釩更容易被浸出，浸出時間縮短至1～3h。
2、在高溫條件下外加激發劑和鈣基載體，提高了硫酸鈣的溶液過飽和度，實現了硫酸鈣晶體在石煤顆粒結構缺陷處的成核和生長，尤其是在裂縫或凹角處，產生了應力與應變，使石煤顆粒發生局部形變，促進石煤顆粒裂解，增加了云母與酸的反應界面，實現了V(Ⅲ)的高效釋放。所制得的酸浸液經測定，釩浸出率為84.27～95.45%，顯著提高了釩的浸出率。
3、本發明所選用的激發劑和鈣基載體，常規易得，環境友好，浸出過程不產生污染性氣體。
4、本發明所得的酸浸渣中鈣含量高，有利于尾渣的綜合利用。
因此，本發明具有高效、環境友好和釩浸出率高的特點。
具體實施方式
下面結合具體實施方式對本發明作進一步的描述，并非對其保護范圍的限制。
實施例1
一種用于石煤提釩的浸出方法。本實施例所述浸出方法的具體步驟是：
步驟一、磨礦
將石煤原礦細磨至粒度小于74μm占75～81wt%，得到石煤粉料。
步驟二、鹽酸活化
將鹽酸溶液與所述石煤粉料按液固比為1.2～1.5L/kg混合，常溫下活化30～51min，得到活化后礦漿。
所述鹽酸溶液的體積濃度為4～8%。
步驟三、調漿
將所述活化后礦漿加入濃硫酸中，混合均勻，再加入激發劑和鈣基載體，得到浸出前礦漿。其中：
所述活化后礦漿與所述濃硫酸的體積之比為1∶(0.09～0.11)；
所述激發劑中硫酸根離子與所述石煤粉料的質量比為(0.019~0.040)∶1；
所述鈣基載體中鈣離子與所述石煤粉料的質量比為（0.005~0.012）∶1。
步驟四、加壓浸出
將所述浸出前礦漿給入高壓釜中，在130～140℃和氧分壓為0.5～1.1MPa的條件下浸出1～1.3h，得到酸浸漿。
步驟五、固液分離
將所述酸浸漿進行固液分離，得到酸浸液和酸浸渣。
所述石煤原礦為釩以低價態和類質同象的形式賦存于云母類礦物中的含釩石煤；V2O5品位為0.6～0.8wt%。
所述激發劑為硫酸鉀。
所述鈣基載體為氯化鈣。
本實施例所制得的酸浸液經測定，釩浸出率為84.27～91.02%。
實施例2
一種用于石煤提釩的浸出方法。本實施例所述浸出方法的具體步驟是：
步驟一、磨礦
將石煤原礦細磨至粒度小于74μm占77～83wt%，得到石煤粉料。
步驟二、鹽酸活化
將鹽酸溶液與所述石煤粉料按液固比為1.25～1.55L/kg混合，常溫下活化32～53min，得到活化后礦漿。
所述鹽酸溶液的體積濃度為4～8%。
步驟三、調漿
將所述活化后礦漿加入濃硫酸中，混合均勻，再加入激發劑和鈣基載體，得到浸出前礦漿。其中：
所述活化后礦漿與所述濃硫酸的體積之比為1∶(0.10～0.12)；
所述激發劑中硫酸根離子與所述石煤粉料的質量比為(0.024~0.045)∶1；
所述鈣基載體中鈣離子與所述石煤粉料的質量比為（0.008~0.015）∶1。
步驟四、加壓浸出
將所述浸出前礦漿給入高壓釜中，在135～145℃和氧分壓為0.6～1.2MPa的條件下浸出1.2～1.7h，得到酸浸漿。
步驟五、固液分離
將所述酸浸漿進行固液分離，得到酸浸液和酸浸渣。
所述石煤原礦為釩以低價態和類質同象的形式賦存于云母類礦物中的含釩石煤；V2O5品位為0.65～0.9wt%。
所述激發劑為硫酸鈉。
所述鈣基載體為氯化鈣。
本實施例所制得的酸浸液經測定，釩浸出率為86.11～92.34%。
實施例3
一種用于石煤提釩的浸出方法。本實施例所述浸出方法的具體步驟是：
步驟一、磨礦
將石煤原礦細磨至粒度小于74μm占79～85wt%，得到石煤粉料。
步驟二、鹽酸活化
將鹽酸溶液與所述石煤粉料按液固比為1.3～1.6L/kg混合，常溫下活化34～55min，得到活化后礦漿。
所述鹽酸溶液的體積濃度為4～8%。
步驟三、調漿
將所述活化后礦漿加入濃硫酸中，混合均勻，再加入激發劑和鈣基載體，得到浸出前礦漿。其中：
所述活化后礦漿與所述濃硫酸的體積之比為1∶(0.11～0.13)；
所述激發劑中硫酸根離子與所述石煤粉料的質量比為(0.029~0.050)∶1；
所述鈣基載體中鈣離子與所述石煤粉料的質量比為（0.011~0.017）∶1。
步驟四、加壓浸出
將所述浸出前礦漿給入高壓釜中，在140～150℃和氧分壓為0.7～1.3MPa的條件下浸出1.4～2.1h，得到酸浸漿。
步驟五、固液分離
將所述酸浸漿進行固液分離，得到酸浸液和酸浸渣。
所述石煤原礦為釩以低價態和類質同象的形式賦存于云母類礦物中的含釩石煤；V2O5品位為0.7～1.0wt%。
所述激發劑為硫酸鎂。
所述鈣基載體為氯化鈣和無水硫酸鈣的混合物。
本實施例所制得的酸浸液經測定，釩浸出率為88.02～93.23%。
實施例4
一種用于石煤提釩的浸出方法。本實施例所述浸出方法的具體步驟是：
步驟一、磨礦
將石煤原礦細磨至粒度小于74μm占81～87wt%，得到石煤粉料。
步驟二、鹽酸活化
將鹽酸溶液與所述石煤粉料按液固比為1.35～1.65L/kg混合，常溫下活化36～57min，得到活化后礦漿。
所述鹽酸溶液的體積濃度為4～8%。
步驟三、調漿
將所述活化后礦漿加入濃硫酸中，混合均勻，再加入激發劑和鈣基載體，得到浸出前礦漿。其中：
所述活化后礦漿與所述濃硫酸的體積之比為1∶(0.12～0.14)；
所述激發劑中硫酸根離子與所述石煤粉料的質量比為(0.034~0.054)∶1；
所述鈣基載體中鈣離子與所述石煤粉料的質量比為（0.014~0.019）∶1。
步驟四、加壓浸出
將所述浸出前礦漿給入高壓釜中，在145～155℃和氧分壓為0.8～1.4MPa的條件下浸出1.6～2.5h，得到酸浸漿。
步驟五、固液分離
將所述酸浸漿進行固液分離，得到酸浸液和酸浸渣。
所述石煤原礦為釩以低價態和類質同象的形式賦存于云母類礦物中的含釩石煤；V2O5品位為0.75～1.1wt%。
所述激發劑為硫酸銅。
所述鈣基載體為無水硫酸鈣。
本實施例所制得的酸浸液經測定，釩浸出率為90.02～94.75%。
實施例5
一種用于石煤提釩的浸出方法。本實施例所述浸出方法的具體步驟是：
步驟一、磨礦
將石煤原礦細磨至粒度小于74μm占83～90wt%，得到石煤粉料。
步驟二、鹽酸活化
將鹽酸溶液與所述石煤粉料按液固比為1.4～1.7L/kg混合，常溫下活化38～60min，得到活化后礦漿。
所述鹽酸溶液的體積濃度為4～8%。
步驟三、調漿
將所述活化后礦漿加入濃硫酸中，混合均勻，再加入激發劑和鈣基載體，得到浸出前礦漿。其中：
所述活化后礦漿與所述濃硫酸的體積之比為1∶(0.13～0.15)；
所述激發劑中硫酸根離子與所述石煤粉料的質量比為(0.039~0.058)∶1；
所述鈣基載體中鈣離子與所述石煤粉料的質量比為（0.017~0.022）∶1。
步驟四、加壓浸出
將所述浸出前礦漿給入高壓釜中，在150～160℃和氧分壓為0.9～1.5MPa的條件下浸出1.7～3.0h，得到酸浸漿。
步驟五、固液分離
將所述酸浸漿進行固液分離，得到酸浸液和酸浸渣。
所述石煤原礦為釩以低價態和類質同象的形式賦存于云母類礦物中的含釩石煤；V2O5品位為0.8～1.2wt%。
所述激發劑為硫酸鋅。
所述鈣基載體為無水硫酸鈣。
本實施例所制得的酸浸液經測定，釩浸出率為92.10～95.45%。
本具體實施方式與現有酸浸方法相比所產生的有益效果是：
1、常溫下預先采用鹽酸溶液脫除石煤原礦中方解石和黃鐵礦，增強了石煤原礦顆粒的表面結構缺陷，有利于白云母顆粒的溶解，使釩更容易被浸出，浸出時間縮短至1～3h。
2、在高溫條件下外加激發劑和鈣基載體，提高了硫酸鈣的溶液過飽和度，實現了硫酸鈣晶體在石煤顆粒結構缺陷處的成核和生長，尤其是在裂縫或凹角處，產生了應力與應變，使石煤顆粒發生局部形變，促進石煤顆粒裂解，增加了云母與酸的反應界面，實現了V(Ⅲ)的高效釋放。所制得的酸浸液經測定，釩浸出率為84.27～95.45%，顯著提高了釩的浸出率。
3、本具體實施方式所選用的激發劑和鈣基載體，常規易得，環境友好，浸出過程不產生污染性氣體。
4、本具體實施方式所得的酸浸渣中鈣含量高，有利于尾渣的綜合利用。
因此，本具體實施方式具有高效、環境友好和釩浸出率高的特點。