石煤提釩浸出液脫酸技術(shù)研究
劉宜 王紅濤 劉宗義
摘要:石煤提釩一直沿用酸堿中和工藝,酸液把釩從礦石中轉(zhuǎn)化到浸出液中,因技術(shù)原因,不能當(dāng)即從浸出液中分離出去,一直伴隨浸出液進(jìn)入釩濃縮工藝,從提釩尾液排出,造成酸污染.脫酸技術(shù)在固液分離后,把酸從浸出液中分離出去,釩和雜質(zhì)留在中性浸出液中,使復(fù)雜的提釩變得簡單化.
關(guān)鍵詞:石煤提釩 浸出液 脫酸分離
在我國湘、鄂、浙、贛、桂、川、陜、黔、甘等諸省區(qū)富產(chǎn)含碳頁巖（石煤），據(jù)有關(guān)文章介紹,探明儲(chǔ)量為618億噸，V2O5品位大多在0.3%－1.0%之間, V2O5總儲(chǔ)量117960kt,占我國總儲(chǔ)量的87%；V2O5≥0.5%，石煤儲(chǔ)量為7707萬噸，是我國磁鐵礦中V2O5儲(chǔ)量的2.7倍，所以，從石煤中提釩成為我國利用釩資源的重要發(fā)展方向。
1.1石煤提釩生產(chǎn)工藝及廢水
石煤經(jīng)破碎、球磨、加入添加劑制球焙燒后進(jìn)入酸浸工序,固液分離后,將低品位釩浸出液進(jìn)行濃縮,濃縮方式有離子交換和萃取二種,濃縮時(shí)產(chǎn)生大量酸性尾液.濃縮后的釩溶液進(jìn)行除雜處理后,加入氨鹽沉釩,沉淀分離偏釩進(jìn)入下道煅燒,加入氨鹽沉釩時(shí),產(chǎn)生氨氮尾液.整個(gè)石煤提釩工藝可以分成釩離子轉(zhuǎn)化、濃縮、制品三個(gè)階段.
1.2浸出液工藝特點(diǎn)
根據(jù)有關(guān)單位研究結(jié)果表明,絕大部分地區(qū)石煤中的釩價(jià)位大都是酸堿不易溶解的三價(jià)釩,所以石煤提釩過程前期需要進(jìn)行培燒,氧化低價(jià)釩變?yōu)槲鍍r(jià)釩.
礦石培燒后進(jìn)行浸出,浸出液有酸浸、堿浸和水浸,但大多數(shù)石煤采用硫酸浸液.在釩被浸出的同時(shí),石煤中其它離子也被浸出,所以釩浸出液中通常含月Fe2+、Mg2+、AI3+、PO3-4等離子,這些離子將影響沉釩質(zhì)量,在沉釩前需要進(jìn)行凈化處理.
石煤破碎、球磨、培燒工序都是濕法冶金常用的生產(chǎn)工藝,有所區(qū)別的是各地礦石成份不同,釩含量價(jià)位不同,培燒添加劑也不同,浸出方式根據(jù)轉(zhuǎn)化率采用酸浸,堿浸,水浸等,其中酸浸居多,由于化學(xué)體系不同,酸性浸出液處理藝百家百樣,是石煤提釩大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的瓶頸.
1.3浸出液釩富集及除雜處理
浸出液中釩含量較低,不能直接沉釩,通常要進(jìn)行濃縮,富集釩的濃度.傳統(tǒng)工藝采用水解法從含V2O5 3g/L的浸出液中沉淀粗釩,粗釩再經(jīng)過堿溶液除雜后獲得富釩溶液.將氯化銨加入富釩溶液中,獲得偏釩酸銨.近幾年提釩工藝發(fā)生變化,省去沉粗釩工序,直接從含釩稀溶液獲得富釩溶液或多聚釩酸銨.改進(jìn)的工藝有(1)溶劑萃取法提釩；(2)離子交換法提釩；(3)酸浸液凈化—酸性銨鹽沉釩.
離子交換法提釩,一般要用堿中和溶液PH值,把PH值為1的浸出液調(diào)正到PH3.5-4后,進(jìn)行樹脂離子交換.最近有資料報(bào)導(dǎo)高酸上柱,浸出液PH值調(diào)正至1.8-2.2時(shí)上柱.現(xiàn)行離子交換法存在交換前需要調(diào)正PH值,浪費(fèi)資源,交換時(shí)間長,一般20個(gè)小時(shí)以上.
現(xiàn)行石煤提釩工藝酸性浸出液釩富集除雜,由于酸的存在使釩與雜質(zhì)分離.釩的富集非常困難,只有利用釩在不同酸堿條件下生成不同的鹽進(jìn)行分離,大流量浸出液,多次變化溶液PH值,耗費(fèi)大量酸堿,同時(shí)需要大容量生產(chǎn)設(shè)備,因?yàn)樯a(chǎn)工藝不同,各廠家生產(chǎn)設(shè)備差異很大,提釩設(shè)備不統(tǒng)一,造成產(chǎn)能擴(kuò)大、維修帶來了不便.
2浸出液脫酸處理
2.1浸出液脫酸處理工藝
酸性浸出液由于成份復(fù)雜,加之在酸性條件下,金屬離子分離困難,去除酸分子,釩離子和雜質(zhì)離子在中性溶液中,離子發(fā)生重新組合,釩離子和雜質(zhì)易分離,釩離子富集可以用濃縮能力更強(qiáng)的設(shè)備實(shí)施.浸出液脫酸處理,將徹底改變石煤提釩生產(chǎn)工藝,是石煤提釩徹底改變.
2.2浸出液脫酸處理應(yīng)用
3討論
3.1不同添加劑,不同礦石,不同濃度的硫酸制備的浸出液,經(jīng)過脫酸處理,中性浸出液濃縮提釩及除雜處理更為容易,處理工藝和生產(chǎn)設(shè)備更為簡單.
3.2浸出液脫酸處理后,可以采用傳統(tǒng)的釩富集工藝和設(shè)備,也可以采用物理分離設(shè)備,處理能力大,分離速度快,能大幅度提高生產(chǎn)能力,適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn).
3.3在酸將釩以固態(tài)礦石轉(zhuǎn)化到酸溶液中時(shí),第一時(shí)間把酸分離出來,制成再生酸,直接返回浸出工序,循環(huán)使用節(jié)約資源；浸出液脫酸處理,使釩濃縮排放的尾液是中性,從根本上解決酸污染問題,使石煤提釩徹底告別酸污染,使石煤提釩發(fā)展更迅速.
4結(jié)束語
浸出液脫酸處理可以使復(fù)雜多樣不同的浸出液變成為中性浸出液.把復(fù)雜的酸堿提釩工藝簡單化,改寫石煤提釩的歷史,徹底解決石煤提釩的酸污染問題使石煤提釩進(jìn)入清潔化生產(chǎn)序列.
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