CN104531989A - 一种高耗酸钒矿石降低浸出酸耗及杂质溶出率的方法 - Google Patents

一种高耗酸钒矿石降低浸出酸耗及杂质溶出率的方法 Download PDF

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刘忠臣
向秋林
唐宝彬
黄永
刘会武
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李广
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Abstract

本发明提供了一种高耗酸钒矿石降低浸出酸耗及杂质溶出率的方法，具体步骤包括破磨——造粒——焙烧——磨细——浸出——固液分离等步骤。本发明为高耗酸碳酸盐化炭质页岩型钒矿物中钒的提取工艺的关键技术，有效降低浸出时的酸耗及杂质溶出率，针对陕西某钒矿物其酸耗由40％～50％降低至6％～8％，大幅度降低了铁铝等杂质溶出率，简化工艺流程，达到降低生产成本的目的。

Description

一种高耗酸钒矿石降低浸出酸耗及杂质溶出率的方法
技术领域
本发明涉及含钒矿石提取工艺，具体涉及一种高耗酸钒矿石降低浸出酸耗及杂质溶出率的方法。
背景技术
含钒炭质页岩(石煤)是我国提钒的主要原料之一，该矿石多数钙、镁、铝、铁含量高，钒主要以三价态呈类质同象置换六次配位的三价铝而存在于云母晶格中(其结构式为K(Al·V)[AlSi3O10](OH)2)，要使钒从云母结构中溶浸出来，酸法浸出必须采用高酸度、高温、长时间才能破坏其结构，将钒氧化成四价，才能浸出，浸出液余酸高、酸耗高，酸耗为30％～50％，钙、镁、铝、铁等杂质元素溶出率高，使后续分离、纯化工序加长、难度加大，同时增加了生产成本。另外，铝、铁等元素易水解导致固液分离困难。目前采用浮选方法将耗酸物质(碳酸盐矿物、绿泥石)与含钒矿物(云母)分离，该方法的缺点是难以将耗酸物质与钒矿物分离完全，尾矿无法抛弃，造成钒矿物分散于精矿与尾矿中，钒回收率低。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种高耗酸钒矿石降低浸出酸耗及杂质溶出率的方法，采用加钙盐焙烧方法使矿石中的耗酸矿物如碳酸盐、绿泥石等在高温下发生分解、相变等一系列反应，转变成与稀硫酸相对较难发生反应的矿物如辉石等，焙烧熟料采用稀硫酸两段逆流浸出，严格控制浸出液的pH值，可减少铁、铝等的溶出。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为，一种高耗酸钒矿石降低浸出酸耗及杂质溶出率的方法，包括以下步骤：
步骤1，矿石破磨，将高耗酸碳酸盐化炭质页岩型钒矿石破磨至粒度为-60目～-100目；其中矿石破磨至-60～-100目，均表示筛下细粒级矿石占比为90％～95％。
步骤2，造粒，向破磨后矿石中加入混合钙盐添加剂，将其与破磨后矿石混合后放入造粒机，再放入破磨后矿石质量20％～30％水，与破磨后矿石混和均匀，制成5mm～10mm球状颗粒；
步骤3，焙烧，将上述制好的球状物料于900～950℃下，通入空气进行焙烧，焙烧时间2～4小时，形成球状熟料；焙烧过程可破坏云母结构，将钒由三价氧化为五价并与Ca发生反应生成Ca(VO3)2；高温焙烧条件下，矿石中碳酸盐矿物、绿泥石矿物等在氧化气氛下发生分解及相变反应，转变成与稀硫酸较难反应的辉石、长石及石英矿物，达到浸出过程中降低酸耗的目的；
步骤4，熟料破磨，将焙烧后的球状熟料破磨至粒度为-1mm；
步骤5，一段浸出，向磨细好的熟料中加入水及浓硫酸进行浸出，通过调节加入的水量控制浸出液固比为1.5～2.0:1，常温搅拌浸出1～2小时；加入的水在浸出起始时为清水，逆流浸出循环开始后为步骤8返回的二段浸出液，并补充矿石质量40％～50％的水；
步骤6，一次过滤，对浸出矿浆进行过滤得到湿渣及一段浸出液；湿渣用于步骤7的二段浸出，一段浸出液用来回收钒；一段浸出回收钒的工艺为公知技术，不在本发明保护范围之内；
步骤7，二段浸出，向一段浸出后湿渣中加入水及硫酸进行浸出，控制浸出液固比为1.5～2，常温搅拌浸出1～2小时；
步骤8，二次过滤，对步骤7第二段浸出后矿浆进行过滤，得到的湿渣进行处置或做为制建材辅料，二段浸出液返回步骤5中的一段浸出。
所述步骤1中，高耗酸型钒矿石的矿石V2O5品位为0.8％～1.2％，碳酸盐含量为9％～12％，绿泥石含量为25％～35％。
所述步骤2中，混合钙盐添加剂种类及用量为：CaCl2、CaCO3、CaO的混合物或CaCl2与CaCO3的混合物；CaCl2、CaCO3、CaO加入量各为矿石质量的2％～4％。
所述步骤4中，焙烧熟料破磨至-1mm，筛下细颗粒占比为90％～95％。
所述步骤5中加入水及浓硫酸进行浸出时，浓硫酸的加入量以控制浸出终点pH为1.5～2为控制目标，可有效抑制杂质元素的溶出。
所述步骤7中加入水及浓硫酸进行浸出时，硫酸的加入量以控制浸出终点pH为1～2为控制目标。
本发明为高耗酸碳酸盐化炭质页岩型钒矿物中钒的提取工艺的关键技术，有效降低浸出时的酸耗及杂质溶出率，针对陕西某钒矿物其酸耗由40％～50％降低至6％～8％，大幅度降低了铁铝等杂质溶出率，简化工艺流程，达到降低生产成本的目的。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施例
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
一种高耗酸钒矿石降低浸出酸耗及杂质溶出率的方法，如图1所示，钒矿石经过破碎磨细后，加入混合钙盐添加剂混合均匀，再加入水制成球状颗粒，将球状颗粒在通入空气条件下于900～950℃进行焙烧，焙烧后熟料经破磨采用稀硫酸进行两段逆流浸出，浸出矿浆经过滤，一段浸出液回收钒，二段浸出液返回一段浸出工序，浸出渣进行处置。
具体实施例分别如下：
实施例1
某高耗酸碳酸盐化炭质页岩钒矿V2O5品位为0.884％，矿石中碳酸盐含量10％、绿泥石含量30％、Fe含量7.14％、铝含量4.57％。拌浓酸熟化浸出酸耗为49.3％，钒浸出率为53.3％，铁、铝溶出率分别为50.5％、30.6％。矿石经如下步骤进行处理：
1)矿石破磨至-100目(筛下细粒级矿石占95％)；
2)向破磨后矿石中加入3.3wt％CaO、3.3wt％CaCO3、3.3wt％CaCl2、25wt％水制成5mm～10mm球状颗粒；
3)制备好的球状颗粒950℃下在管式炉中焙烧2小时，空气流速为63m3/(m2·h)；
4)将焙烧好的熟料破碎磨细至-1mm(筛下细颗粒占比为90％)；
5)磨细后的熟料中加入矿石质量4％的硫酸、矿石质量200％的水(逆流浸出循环开始后，采用二段浸出液及矿石质量45％的水)，浸出液固比2:1，常温条件下搅拌浸出2小时；
6)浸出矿浆进行过滤，浸出液可直接回收钒，浸出渣进行二段浸出；
7)向一段浸出后的湿渣中加入矿石质量4％的硫酸、矿石质量155％的水，浸出液固比2:1，常温条件下搅拌浸出2小时；
8)二段浸出后矿浆进行过滤，得到二段浸出液及尾渣，二段浸出液返回一段浸出工序，浸出渣进行处置。经过上述步骤处理矿石后，钒浸出率为68.8％，酸耗为6.8％，铁溶出率为0.73％，铝溶出率为11.0％；酸耗由49.3％降至7.0％(以焙烧矿石质量计)，铁铝溶出率大幅下降。
实施例2
某高耗酸碳酸盐化炭质页岩钒矿V2O5品位为0.829％，矿石中碳酸盐含量9％、绿泥石含量28％、Fe含量为5.12％，铝含量为5.15％。拌浓酸熟化浸出酸耗为40.5％，钒浸出率为49.8％，铁、铝溶出率分别为45.6％、34.1％。矿石经如下步骤进行处理：
1)矿石破磨至-60目(筛下细粒级矿石占比为93％)；
2)向破磨后矿石中加入2.6wt％CaO、2.6wt％CaCO3、2.6wt％CaCl2、25wt％水制成5mm～10mm球状颗粒；
3)制备好的球状颗粒950℃下在管式炉中焙烧2小时，空气流速为63m3/(m2·h)；
4)将焙烧好的熟料磨细至-1mm(筛下细颗粒占比为92％)；
5)磨细后的熟料中加入矿石质量4％的硫酸、矿石质量200％的水(逆流浸出循环开始后，采用二段浸出液及矿石质量45％的水)，浸出液固比2:1，常温条件下搅拌浸出2小时；
6)浸出矿浆进行过滤，浸出液可直接回收钒，浸出渣进行二段浸出；
7)向一段浸出后的湿渣中加入矿石质量4％的硫酸、矿石质量155％的水，浸出液固比2:1，常温条件下搅拌浸出2小时；
8)二段浸出后矿浆进行过滤，得到二段浸出液及尾渣，二段浸出液返回一段浸出工序，浸出渣进行处置。经过上述步骤处理矿石后，钒浸出率为71.1％，酸耗为7.6％，铁溶出率为0.58％，铝溶出率为9.6％；酸耗由40.5％降至7.6％(以焙烧矿石质量计)，铁铝溶出率大幅降低。
实施例3
某高耗酸碳酸盐化炭质页岩钒矿V2O5品位为0.975％，矿石中碳酸盐含量10.3％、绿泥石含量30.5％、Fe含量为5.34％，铝含量为5.2％。拌浓酸熟化浸出酸耗为48.2％，钒浸出率为50.5％，铁、铝溶出率分别为45.6％、33.2％。
矿石经如下步骤进行处理：
1)矿石破磨至-100目(筛下细粒级矿石占比为95％)；
2)向破磨后矿石中加入3.5wt％CaCO3、2.5wt％CaCl2、25wt％水制成5mm～10mm球状颗粒；
3)制备好的球状颗粒920℃下在管式炉中焙烧4小时，空气流速为50m3/(m2·h)；
4)将焙烧好的熟料磨细至-1mm(筛下细颗粒占比为90％)；
5)向磨细后的熟料中加入矿石质量4％的硫酸、矿石质量150％的水(逆流浸出循环开始后，采用二段浸出液及矿石质量45％的水)，浸出液固比1.5:1，常温条件下搅拌浸出1小时；
6)浸出矿浆进行过滤，浸出液直接回收钒，浸出渣进行二段浸出；
7)向一段浸出后的湿渣中加入矿石质量4％的硫酸、矿石质量105％的水，浸出液固比1.5:1，常温条件下搅拌浸出1小时；
8)二段浸出后矿浆进行过滤，得到二段浸出液及尾渣，二段浸出液返回一段浸出工序，浸出渣进行处置。经过上述步骤处理矿石后，钒浸出率为71.2％，酸耗为7.4％，铁溶出率为0.67％，铝溶出率为7.2％；酸耗48.2％降至7.4％，铁铝溶出率大幅降低。
上面对本发明的实施例作了详细说明，上述实施方式仅为本发明的最优实施例，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1.一种高耗酸钒矿石降低浸出酸耗及杂质溶出率的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1，矿石破磨，将高耗酸碳酸盐化炭质页岩型钒矿石破磨至粒度为-60目～-100目；
步骤2，造粒，向破磨后矿石中加入混合钙盐添加剂，将其与破磨后矿石混合后放入造粒机，再放入破磨后矿石质量20％～30％水，与破磨后矿石混和均匀，制成5mm～10mm球状颗粒；
步骤3，焙烧，将上述制好的球状物料于900～950℃下，通入空气进行焙烧，焙烧时间2～4小时，形成球状熟料；
步骤4，熟料破磨，将焙烧后的球状熟料破磨至粒度为-1mm；
步骤5，一段浸出，向磨细好的熟料中加入水及浓硫酸进行浸出，通过调节加入的水量控制浸出液固比为1.5～2.0:1，常温搅拌浸出1～2小时；加入的水在浸出起始时为清水，逆流浸出循环开始后为步骤8返回的二段浸出液，并补充矿石质量40％～50％的水；
步骤6，一次过滤，对浸出矿浆进行过滤得到湿渣及一段浸出液；湿渣用于步骤7的二段浸出，一段浸出液用来回收钒；
步骤7，二段浸出，向一段浸出后湿渣中加入水及硫酸进行浸出，控制浸出液固比为1.5～2，常温搅拌浸出1～2小时；
步骤8，二次过滤，对步骤7第二段浸出后矿浆进行过滤，得到的湿渣进行处置或做为制建材辅料，二段浸出液返回步骤5中的一段浸出。
2.如权利要求1所述的一种高耗酸钒矿石降低浸出酸耗及杂质溶出率的方法，其特征在于步骤1中，高耗酸型钒矿石的矿石V2O5品位为0.8％～1.2％，碳酸盐含量为9％～12％，绿泥石含量为25％～35％。
3.如权利要求1所述的一种高耗酸钒矿石降低浸出酸耗及杂质溶出率的方法，其特征在于步骤2中，混合钙盐添加剂种类及用量为：CaCl2、CaCO3、CaO的混合物或CaCl2与CaCO3的混合物；CaCl2、CaCO3、CaO加入量各为矿石质量的2％～4％。
4.如权利要求1所述的一种高耗酸钒矿石降低浸出酸耗及杂质溶出率的方法，其特征在于步骤4中，焙烧熟料破磨至-1mm，筛下细颗粒占比为90％～95％。
5.如权利要求1所述的一种高耗酸钒矿石降低浸出酸耗及杂质溶出率的方法，其特征在于步骤5中加入水及浓硫酸进行浸出时，浓硫酸的加入量以控制浸出终点pH为1.5～2为控制目标。
6.如权利要求1所述的一种高耗酸钒矿石降低浸出酸耗及杂质溶出率的方法，其特征在于步骤7中加入水及浓硫酸进行浸出时，硫酸的加入量以控制浸出终点pH为1～2为控制目标。
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