石煤提钒新工艺研究

【摘要】： 传统工艺采用钠盐焙烧法从石煤中提取五氧化二钒。此过程 排放出大量有害气体Cl_2、HCl和高温烟尘，严重污染空气且难于 处理，同时钒回收率往往低于50％，因此，研究一种新工艺代替 传统工艺，减少污染，提高资源利用率具有重要意义。 本文采用湿法工艺提取石煤中的五氧化二钒，先将原矿经破 碎机碎至0.5mm，然后经球磨机磨至-120目，经浮选工艺除去石 煤中大部分碳，除碳的目的是提高钒的品位和增强浸出效果，浮 选过程中矿浆浓度为160g／L，浮选充气时间为5min，可以将原矿 中几乎100％的碳被除去，钒的品位提高0.2％。浸出工艺中，先 从热力学、动力学上说明了该浸出过程的可行性和平衡常数，根 据推导相关的动力学方程，将试验数据与所推导动力学方程相结 合，得出该反应属固膜扩散控制，在浸出过程中需降低颗粒粒度， 适当提高浸出温度，以加快浸出反应的速度。浸出工艺中采用液 固比为9:1，浸出体系pH值为1.0，浸出温度为95℃，浸出时 间为2h，浸出率达80％，由于浸出钒是四价，考虑到萃取工序， 需将四价钒氧化为五价钒。在过滤浸出体系中，按照化学反应式 加入KMnO_4溶液，当溶液从浅蓝色变至淡黄色，氧化过程基本结 束，用苯甲酰苯胲为萃取剂，萃取剂的浓度为3g／L，萃取体系pH 为1.0，室温下一次萃取率可达99.5％，溶液呈玫瑰红色，然后通 过蒸馏分离稀释剂氯仿，得到暗红色固体。该固体经焙烧后可得 (VO_2)_2SO_4，将(VO_2)_2SO_4加入水释稀至20g／L加H_2SO_4水解沉 钒，选择沉钒的pH为1.5-2.0之间，沉钒率在95％，沉钒时间2h， 可达到钒沉淀完全，该五氧化二钒纯度较高，达到一般工业的要 求。 该工艺的优点在于，不必焙烧原矿，不产生有害气体和烟尘， 钒回收率达到75％以上，资源利用率高，同时设备操作简单，最 后浸出液通过CaCO_3或CaO，即可达标排放。