环保一次焙烧石煤酸浸取钒的方法.pdf

本发明公开了一种环保一次焙烧石煤酸浸取钒的方法，其包括以下步骤：(1)破碎：将每千克热值在3500千焦以上的石煤进行粉碎；(2)焙烧；(3)浸出：采用硫酸将焙烧后的混合物浸出；(4)分离：对混合液进行固液分离，从浸出液中提取钒；本发明的工艺流程简洁，一次沸腾焙烧就可以实现石煤中的低价钒氧化成高价的效果，不需要传统的一次脱碳和一次氧化焙烧的两次焙烧过程和平窑、立窑、隧道窑需要石煤成球后焙烧的阶段，有效缩短了生产流程，而且浸出率高，劣质石煤中钒的浸出回收率可达73％以上，另外采用沸腾炉可以使烟尘得到有序排放，符合清洁环保工艺，且操作简单，易控制，利于工业生产中广泛推广应用。

权利要求书
1.  一种环保一次焙烧石煤酸浸取钒的方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)破碎：将每千克热值在3500千焦以上的石煤进行粉碎；
(2)焙烧：将粉碎后的石煤移入沸腾炉进行焙烧，收集焙烧烟尘冷却形成的细尘和烧渣，将细尘和烧渣混合，获得混合物；
(3)浸出：将混合物采用硫酸浸出，获得混合液；
(4)分离：对混合液进行固液分离，从浸出液中提取钒。

2.  根据权利要求1所述的环保一次焙烧石煤酸浸取钒的方法，其特征在于，所述步骤(1)具体还包括以下步骤：将石煤粉碎到60目筛下80％以上。

3.  根据权利要求1所述的环保一次焙烧石煤酸浸取钒的方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)将粉碎后的石煤移入沸腾炉进行焙烧，焙烧温度控制在780～1050℃，炉底风压控制在3000～6000pa；
(2.2)焙烧烟尘经过水冷降温，采用沉降室收尘、旋风收尘和布袋收尘方式进行收尘，获得细尘和从沸腾炉的溢流口流出的烧渣；
(2.3)将细尘和烧渣混合，获得混合物。

4.  根据权利要求1所述的环保一次焙烧石煤酸浸取钒的方法，其特征在于，所述步骤(3)具体包括以下步骤：将混合物采用质量浓度为20～35％的硫酸浸出，其中液固比采用1～1.5：1，浸出温度80～95℃，浸出时间2～8小时。

5.  根据权利要求4所述的环保一次焙烧石煤酸浸取钒的方法，其特征在于，所述液固比采用1.5：1。

6.  根据权利要求1所述的环保一次焙烧石煤酸浸取钒的方法，其特征在于， 所述步骤(4)具体包括以下步骤：
(4.1)将浸出液pH值调制为2～2.5；
(4.2)用14～16％磷酸二异辛酯、4～6％磷酸三丁酯和78～82％航空煤油或磺化煤油为有机相，上述比例为体积百分比，并且以体积计相比，有机相：水相=1：1.5，萃取得到含钒的有机相；
(4.3)用质量浓度为20～35％的硫酸溶液作为反萃剂反萃有机相，有机相和水相的体积比为10-15：1，得到含钒30g／L-40g／L的含钒溶液；
(4.4)用氨水调制pH值到0.5，在95℃下沉淀1小时，得到多钒酸铵，多钒酸铵热解得到五氧化二钒。

7.  根据权利要求6所述的环保一次焙烧石煤酸浸取钒的方法，其特征在于，所述步骤(4.2)用15％磷酸二异辛酯、5％磷酸三丁酯和80％航空煤油或磺化煤油为有机相，上述比例为体积百分比，并且以体积计相比，有机相：水相=1：1.5，萃取得到含钒的有机相。

说明书环保一次焙烧石煤酸浸取钒的方法
技术领域
本发明属于选矿领域，具体涉及一种环保一次焙烧石煤酸浸取钒的方法。
背景技术
石煤在我国中南部地区分布广泛，石煤中除了含有碳外，还含有一定量的钒及其他有价元素。据统计，我国石煤中的钒含量约为我国钒钛磁铁矿中钒含量的7倍，是一种丰富的含钒资源。我国从石煤中提取钒的技术研究从上个世纪70年代已经开始，主要采取平窑焙烧水浸技术，钒的提取率在50％左右，传统的平窑焙烧属于阶段性操作，存在焙烧不连续，工人作业量大的缺点。
由于平窑焙烧石煤的缺点，目前有些企业也采用竖窑、隧道窑焙烧石煤，但是都存在需要石煤粉碎后成型焙烧，再破碎浸出，造成工艺流程延长，同时石煤中的热量得不到充分的综合利用，造成能源的浪费
发明内容
针对上述的不足，本发明目的在于，提供一种工艺流程简洁、易于实现，且钒的提取率高的环保一次焙烧石煤酸浸取钒的方法。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：
一种环保一次焙烧石煤酸浸取钒的方法，其包括以下步骤：
(1)破碎：将每千克热值在3500千焦以上的石煤进行粉碎；
(2)焙烧：将粉碎后的石煤移入沸腾炉进行焙烧，收集焙烧烟尘冷却形成的细尘和烧渣，将细尘和烧渣混合，获得混合物；
(3)浸出：将混合物采用硫酸浸出，获得混合液；
(4)分离：对混合液进行固液分离，从浸出液中提取钒。
作为本发明的一种改进，所述步骤(1)具体还包括以下步骤：将石煤粉碎到60目筛下80％以上。
作为本发明的一种改进，所述步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)将粉碎后的石煤移入沸腾炉进行焙烧，焙烧温度控制在780～1050℃，炉底风压控制在3000～6000pa；
(2.2)焙烧烟尘经过水冷降温，采用沉降室收尘、旋风收尘和布袋收尘方式进行收尘，获得细尘和从沸腾炉的溢流口流出的烧渣；
(2.3)将细尘和烧渣混合，获得混合物。
作为本发明的一种改进，所述步骤(3)具体包括以下步骤：将混合物采用质量浓度为20～35％的硫酸浸出，其中液固比采用1～1.5：1，浸出温度80～95℃，浸出时间2～8小时。
作为本发明的一种改进，所述液固比采用1.5：1。
作为本发明的一种改进，所述步骤(4)具体包括以下步骤：
(4.1)将浸出液pH值调制为2～2.5；
(4.2)用14～16％磷酸二异辛酯、4～6％磷酸三丁酯和78～82％航空煤油或磺化煤油为有机相，上述比例为体积百分比，并且以体积计相比，有机相：水相=1：1.5，萃取得到含钒的有机相；
(4.3)用质量浓度为20～35％的硫酸溶液作为反萃剂反萃有机相，有机相和水相的体积比为10-15：1，得到含钒30g／L-40g／L的含钒溶液；
(4.4)用氨水调制pH值到0.5，在95℃下沉淀1小时，得到多钒酸铵，多钒酸铵热解得到五氧化二钒。
作为本发明的一种改进，所述步骤(4.2)用15％磷酸二异辛酯、5％磷酸 三丁酯和80％航空煤油或磺化煤油为有机相，上述比例为体积百分比，并且以体积计相比，有机相：水相=1：1.5，萃取得到含钒的有机相。
本发明的有益效果为：本发明的工艺流程简洁，一次沸腾焙烧就可以实现石煤中的低价钒氧化成高价的效果，不需要传统的一次脱碳和一次氧化焙烧的两次焙烧过程和平窑、立窑、隧道窑需要石煤成球后焙烧的阶段，有效缩短了生产流程，而且浸出率高，劣质石煤中钒的浸出回收率可达73％以上，另外采用沸腾炉可以使烟尘得到有序排放，符合清洁环保工艺，且操作简单，易控制，利于工业生产中广泛推广应用。
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明。
附图说明
图1是本发明的选矿工艺流程图。
具体实施方式
参见图1，本实施例提供的一种环保一次焙烧石煤酸浸取钒的方法，其包括以下步骤：
(1)破碎：将每千克热值在3500千焦以上的石煤进行粉碎；优选的，将石煤粉碎到60目筛下80％以上。
(2)焙烧：将粉碎后的石煤移入沸腾炉进行焙烧，收集焙烧烟尘冷却形成的细尘和烧渣，将细尘和烧渣混合，获得混合物；优选的，所述步骤(2)具体包括以下步骤：(2.1)将粉碎后的石煤移入沸腾炉进行焙烧，焙烧温度控制在780～1050℃，炉底风压控制在3000～6000pa；(2.2)焙烧烟尘经过水冷降温，采用沉降室收尘、旋风收尘和布袋收尘方式进行收尘，获得细尘和从沸腾炉的溢流口流出的烧渣；(2.3)将细尘和烧渣混合，获得混合物。
(3)浸出：将混合物采用硫酸浸出，获得混合液；所述步骤(3)具体包 括以下步骤：将混合物采用质量浓度为20～35％的硫酸浸出，其中液固比采用1～1.5：1，浸出温度80～95℃，浸出时间2～8小时。所述液固比优选采用1.5：1。
(4)分离：对混合液进行固液分离，从浸出液中提取钒。优选的，所述步骤(4)具体包括以下步骤：(4.1)将浸出液pH值调制为2～2.5；(4.2)用14～16％磷酸二异辛酯、4～6％磷酸三丁酯和78～82％航空煤油或磺化煤油为有机相，上述比例为体积百分比，并且以体积计相比，有机相：水相=1：1.5，萃取得到含钒的有机相；(4.3)用质量浓度为20～35％的硫酸溶液作为反萃剂反萃有机相，有机相和水相的体积比为10-15：1，得到含钒30g／L-40g／L的含钒溶液；(4.4)用氨水调制pH值到0.5，在95℃下沉淀1小时，得到多钒酸铵，多钒酸铵热解得到五氧化二钒。其中所述步骤(4.2)中优选用15％磷酸二异辛酯、5％磷酸三丁酯和80％航空煤油或磺化煤油为有机相，上述比例为体积百分比，并且以体积计相比，有机相：水相=1：1.5，萃取得到含钒的有机相。
具体实施过程中，参见以下实施例。
实施例1：
(1)破碎：预备2吨每千克热值在3500千焦以上的石煤，将石煤粉碎；粉碎球磨后粒度分布为60目筛上占0.7％，60-120目占7.2％，120-200目占44.3％，200目筛下占47.7％，其中含水率0.7％，含钒0.98％，含碳10.15％。
(2)焙烧：将粉碎后的石煤移入沸腾炉进行焙烧，焙烧温度控制在860～890℃，炉底风压控制在4600pa；焙烧烟尘经过水冷降温，采用沉降室收尘、旋风收尘和布袋收尘方式进行收尘，获得细尘和从沸腾炉的溢流口流出的烧渣；将细尘和烧渣混合，获得品位1.08％的混合物。
(3)浸出：将混合物采用质量浓度为28％的硫酸浸出，其中液固比采用1.5：1，浸出温度95℃，浸出时间4小时。
(4)分离：对混合液进行固液分离，从浸出液中提取钒。得到钒的浸出率是85.7％。
实施例2：
(1)破碎：预备2吨每千克热值在3500千焦以上的石煤，将石煤粉碎；粉碎球磨后粒度分布为60目筛上的占0.7％，60-120目占7.2％，120-200目占44.3％，200目筛下占47.7％，其中含水率0.7％，含钒0.98％，含碳10.15％。
(2)焙烧：将粉碎后的石煤移入沸腾炉进行焙烧，焙烧温度控制在890～920℃，炉底风压控制在4300pa；焙烧烟尘经过水冷降温，采用沉降室收尘、旋风收尘和布袋收尘方式进行收尘，获得细尘和从沸腾炉的溢流口流出的烧渣；将细尘和烧渣混合，获得品位0.97％的混合物。
(3)浸出：将混合物采用质量浓度为35％的硫酸浸出，其中液固比采用1.5：1，浸出温度95℃，浸出时间6小时。
(4)分离：对混合液进行固液分离，从浸出液中提取钒。得到钒的浸出率是87.8％。
实施例3：
(1)破碎：预备2吨每千克热值在3500千焦以上的石煤，将石煤粉碎；粉碎球磨后粒度分布为60目筛上占0.7％，60-120目占7.2％，120-200目占44.3％，200目筛下占47.7％，其中含水率0.7％，含钒0.98％，含碳10.15％。
(2)焙烧：将粉碎后的石煤移入沸腾炉进行焙烧，焙烧温度控制在920～950℃，炉底风压控制在5300pa；焙烧烟尘经过水冷降温，采用沉降室收尘、旋风收尘和布袋收尘方式进行收尘，获得细尘和从沸腾炉的溢流口流出的烧渣；将细尘和烧渣混合，获得品位1.04％的混合物。
(3)浸出：将混合物采用质量浓度为25％的硫酸浸出，其中液固比采用1.2：1，浸出温度95℃，浸出时间2小时。
(4)分离：对混合液进行固液分离，从浸出液中提取钒。得到钒的浸出率是86％。
实施例4
(1)破碎：预备2吨每千克热值在3500千焦以上的石煤，将石煤粉碎；粉碎球磨后粒度分布为60目筛上的占5.1％，60-120目占16.7％，120-200目占73％，200目筛下占5.2％，其中含水率1.6％，含钒0.78％，含碳10.31％。
(2)焙烧：将粉碎后的石煤移入沸腾炉进行焙烧，焙烧温度控制在860～890℃，炉底风压控制在5000pa；焙烧烟尘经过水冷降温，采用沉降室收尘、旋风收尘和布袋收尘方式进行收尘，获得细尘和从沸腾炉的溢流口流出的烧渣；将细尘和烧渣混合，获得品位0.96％的混合物。
(3)浸出：将混合物采用质量浓度为20％的硫酸浸出，其中液固比采用1.5：1，浸出温度95℃，浸出时间6小时。
(4)分离：对混合液进行固液分离，从浸出液中提取钒。得到钒的浸出率是80％。
实施例5
(1)破碎：预备2吨每千克热值在3500千焦以上的石煤，将石煤粉碎；粉碎球磨后粒度分布为60目筛上的占5.1％，60-120目占16.7％，120-200目占73％，200目筛下占5.2％，其中含水率1.6％，含钒0.78％，含碳10.31％。
(2)焙烧：将粉碎后的石煤移入沸腾炉进行焙烧，焙烧温度控制在950～980℃，炉底风压控制在5400pa；焙烧烟尘经过水冷降温，采用沉降室收尘、旋风收尘和布袋收尘方式进行收尘，获得细尘和从沸腾炉的溢流口流出的烧渣；将细尘和烧渣混合，获得品位0.89％的混合物。
(3)浸出：将混合物采用质量浓度为22％的硫酸浸出，其中液固比采用1.5：1，浸出温度95℃，浸出时间2小时。
(4)分离：对混合液进行固液分离，从浸出液中提取钒。得到钒的浸出率是75.2％。
实施例6
(1)破碎：预备2吨每千克热值在3500千焦以上的石煤，将石煤粉碎；粉碎球磨后粒度分布为60目筛上的占5.1％，60-120目占16.7％，120-200目占73％，200目筛下占5.2％，其中含水率1.6％，含钒0.78％，含碳10.31％。
(2)焙烧：将粉碎后的石煤移入沸腾炉进行焙烧，焙烧温度控制在980～1050℃，炉底风压控制在5900pa；焙烧烟尘经过水冷降温，采用沉降室收尘、旋风收尘和布袋收尘方式进行收尘，获得细尘和从沸腾炉的溢流口流出的烧渣；将细尘和烧渣混合，获得品位0.96％的混合物。
(3)浸出：将混合物采用质量浓度为20％的硫酸浸出，其中液固比采用1：1，浸出温度95℃，浸出时间2小时。
(4)分离：对混合液进行固液分离，从浸出液中提取钒。得到钒的浸出率是80％。
实施例7
(1)破碎：预备2吨每千克热值在3500千焦以上的石煤，将石煤粉碎；粉碎球磨后粒度分布为60目筛上的占5.1％，60-120目占16.7％，120-200目占73％，200目筛下占5.2％，其中含水率1.6％，含钒0.78％，含碳10.31％。
(2)焙烧：将粉碎后的石煤移入沸腾炉进行焙烧，焙烧温度控制在780～830℃，炉底风压控制在3000pa；焙烧烟尘经过水冷降温，采用沉降室收尘、旋风收尘和布袋收尘方式进行收尘，获得细尘和从沸腾炉的溢流口流出的烧渣；将细尘和烧渣混合，获得品位0.95％的混合物。
(3)浸出：将混合物采用质量浓度为20％的硫酸浸出，其中液固比采用1.5：1，浸出温度95℃，浸出时间6小时。
(4)分离：对混合液进行固液分离，从浸出液中提取钒。得到钒的浸出率是73％。
实施例8
(1)破碎：预备2吨每千克热值在3500千焦以上的石煤，将石煤粉碎；粉碎球磨后粒度分布为60目筛上的占11.7％，60-120目占19.5％，120-200目占56.3％，200目筛下占12.5％，其中含水率3.1％，含钒1.08％，含碳10.78％。
(2)焙烧：将粉碎后的石煤移入沸腾炉进行焙烧，焙烧温度控制在920～950℃，炉底风压控制在5400pa；焙烧烟尘经过水冷降温，采用沉降室收尘、旋风收尘和布袋收尘方式进行收尘，获得细尘和从沸腾炉的溢流口流出的烧渣；将细尘和烧渣混合，获得品位1.12％的混合物。
(3)浸出：将混合物采用质量浓度为20％的硫酸浸出，其中液固比采用1：1，浸出温度85℃，浸出时间4小时。
(4)分离：对混合液进行固液分离，从浸出液中提取钒。得到钒的浸出率是74％。
实施例9
(1)破碎：预备2吨每千克热值在3500千焦以上的石煤，将石煤粉碎；粉碎球磨后粒度分布为60目筛上的占15％，60-120目占22.5％，120-200目占54.2％，200目筛下占8.3％，其中含水率3.7％，含钒0.94％，含碳10.51。
(2)焙烧：将粉碎后的石煤移入沸腾炉进行焙烧，焙烧温度控制在950～980℃，炉底风压控制在6000pa；焙烧烟尘经过水冷降温，采用沉降室收尘、旋风收尘和布袋收尘方式进行收尘，获得细尘和从沸腾炉的溢流口流出的烧渣；将细尘和烧渣混合，获得品位1.24％的混合物。
(3)浸出：将混合物采用质量浓度为20％的硫酸浸出，其中液固比采用1：1，浸出温度85℃，浸出时间4小时。
(4)分离：对混合液进行固液分离，从浸出液中提取钒。得到钒的浸出率 是73％。
上述实施例仅为本发明较好的实施方式，本发明不能一一列举出全部的实施方式，凡采用上述实施例之一的技术方案，或根据上述实施例所做的等同变化，均在本发明保护范围内。
由上述可见，本发明的工艺流程简洁，有效缩短了生产流程，而且浸出率高，钒的浸出回收率可达73％以上，具体有以下优点：
1)本发明对于含碳量在10％以上的含钒石煤，可以有效利用石煤中的碳含量，避免了对于含碳量高的石煤需要先脱碳，再氧化焙烧的二次焙烧工艺，避免了二次氧化焙烧过程中的能源消耗，做到石煤中的能源的有效利用。
2)本发明利用沸腾炉一次焙烧就可以实现石煤中的低价钒氧化成高价的效果，不需要传统的一次脱碳和一次氧化焙烧的两次焙烧过程和平窑、立窑、隧道窑需要石煤成球后焙烧的阶段，缩短了生产流程。
3)本发明的焙烧温度为780～1050℃，炉温范围宽，易控制；
4)本发明解决了平窑和立窑的烟尘污染问题，采用沸腾炉可以使烟尘得到有序排放，符合清洁环保工艺。
5)本发明的浸出率高，钒的浸出回收率可达73％以上。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制，如本发明上述实施例所述，采用与其相同或相似步骤而得到的其它方法，均在本发明保护范围内。