从含钒炭质页岩中清洁提钒的方法
专利汇可以提供从含钒炭质页岩中清洁提钒的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种从含 钒 炭质 页岩 中清洁提钒的方法，将含钒炭质页岩 粉碎 ，加入 盐酸 溶液，加热，搅拌，过滤，滤液按常规工艺制取V2O5，滤渣中加入氟 硅 酸溶液 ，加热，逐步加入 氧 化剂，搅拌，过滤，滤液按常规工艺制取V2O5，本发明中的含钒 矿石 无需 焙烧 ，消除了提钒工艺对大气环境的污染，采用盐酸和氟 硅酸 作为主要 浸出 药剂，不生成新的沉淀物，而且选择性浸出含钒炭质页岩中的钒，减少了药剂用量，降低了提钒成本；通过湿法氧化将矿石中不溶于 水 和稀酸的三价钒氧化为易溶于水和稀酸的四价钒或五价钒，从而实现清洁提钒的目的，本发明的提钒条件温和，钒的浸出率高，能耗低，设备要求低，生产安全性高，节省投资和运行 费用 。，下面是从含钒炭质页岩中清洁提钒的方法专利的具体信息内容。
1.从含钒炭质页岩中清洁提钒的方法，其特征在于：将含钒炭质页岩 粉碎，加入浓度为5～22％的盐酸溶液，加热，搅拌，过滤，滤液按常规工艺制取V2O5，滤 渣中加入浓度为5～25％的氟硅酸溶液，加热，逐步加入氯酸钠，搅拌，过滤，滤液按常规 工艺制取V2O5。
2.按照权利要求1所述从含钒炭质页岩中清洁提钒的方法，其特征在 于：将含钒炭质页岩粉碎，加入矿石量50～200％(重量)的浓度为10～20％的盐酸溶液， 加热，搅拌，过滤，滤液按常规工艺制取V2O5，滤渣中加入矿石量50～200％(重量)的浓 度为10～20％的氟硅酸溶液，加热，逐步加入矿石量1～10％(重量)的氯酸钠，搅拌，过 滤，滤液按常规工艺制取V2O5。
3.按照权利要求2所述从含钒炭质页岩中清洁提钒的方法，其特征在 于：将含钒炭质页岩破碎、磨矿至粒度为-0.15mm的矿粒占全部矿石的60～90％(重量)， 加入矿石量50～150％(重量)的浓度为10～20％的盐酸溶液，加热至60～100℃，搅拌，浸 出1～5小时，过滤，滤液按常规工艺制取V2O5，滤渣中加入矿石量50～150％(重量)的浓 度为10～20％的氟硅酸溶液，加热至60～100℃，逐步加入矿石量1～5％(重量)的氯酸钠 ，搅拌，浸出2～8小时，过滤，滤液按常规工艺制取V2O5。
4.按照权利要求3所述从含钒炭质页岩中清洁提钒的方法 ，其特征在于：将含钒炭质页岩破碎、磨矿至粒度为-0.15mm的矿粒占全部矿石的75％(重 量)，加入矿石量75％(重量)的浓度为20％的盐酸溶液，加热至80℃，搅拌，浸出2小时 ，过滤，滤液按常规工艺制取V2O5，滤渣中加入矿石量80％(重量)的浓度为15％的氟硅酸 溶液，加热至75℃，逐步加入矿石量5％(重量)的氯酸钠，搅拌，浸出6小时，过滤，滤液 按常规工艺制取V2O5。
技术领域
本发明涉及从含钒矿石中提钒技术领域，特别是涉及从含钒炭质页岩中清洁提钒的方法
背景技术
对含钒炭质页岩中钒的提炼方法研究的最多、最成熟的工艺仍然是钠化焙烧工艺。钠化 焙烧工艺存在的最大问题一是环境污染十分严重，二是回收率很低，一般仅为40～50％，三 是不能综合回收矿石中伴生的有价元素，目前已全面叫停。
目前，含钒炭质页岩环保型提钒工艺主要有钙化焙烧酸浸提钒、无盐焙烧酸浸提钒、直 接浸出提钒等几种类型。直接浸出提钒工艺主要分为直接酸浸提钒、氧压酸浸提钒和加压碱 浸提钒等几种类型。直接浸出提钒不仅省去焙烧工段，而且消除了含钒炭质页岩提钒过程对 空气环境的影响，是非常有发展前途的提钒工艺。
直接酸浸提钒对矿石性质的要求特别高，仅适用于极少数氧化程度非常高的矿石。直接 酸浸和氧压酸浸一般采用硫酸作为主要浸出药剂，硫酸易和矿石中的钙反应生成石膏等副产 物，阻碍浸出药剂进一步和载钒矿物作用，影响钒的浸出率。氧压酸浸提钒工艺提取温度为 150～180℃，压力在0.5MPa以上，硫酸用量为矿石量的25～30％，存在能耗高，酸耗高，对 设备要求高，安全性低等不足之处。氧压碱浸工艺实际上是从拜尔法提铝工艺移置过来的， 存在的问题和氧压酸浸差不多，而且后续处理难度更大，一般仅用于拜尔法提铝工艺中综合 回收钒时使用。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
本发明提供的从含钒炭质页岩中清洁提钒的方法：将含钒炭质页岩粉碎，加入浓度为5 ～22％的盐酸溶液，加热，搅拌，过滤，滤液按常规工艺制取V2O5，滤渣中加入浓度为5～ 25％的氟硅酸溶液，加热，逐步加入氧化剂，搅拌，过滤，滤液按常规工艺制取V2O5。
本发明对上述从含钒炭质页岩中清洁提钒的方法中各种药剂的用量也进行了限定：将含 钒炭质页岩粉碎，加入矿石量50～200％(重量)的浓度为10～20％的盐酸溶液，加热，搅 拌，过滤，滤液按常规工艺制取V2O5，滤渣中加入矿石量50～200％(重量)的浓度为10～ 20％的氟硅酸溶液，加热，逐步加入矿石量1～10％(重量)的氧化剂，搅拌，过滤，滤液 按常规工艺制取V2O5。
具体地，前述从含钒炭质页岩中清洁提钒的方法：将含钒炭质页岩破碎、磨矿至粒度为 -0.15mm的矿粒占全部矿石的60～90％(重量)，加入矿石量50～150％(重量)的浓度为 10～20％的盐酸溶液，加热至60～100℃，搅拌，浸出1～5小时，过滤，滤液按常规工艺制 取V2O5，滤渣中加入矿石量50～150％(重量)的浓度为10～20％的氟硅酸溶液，加热至60 ～100℃，逐步加入矿石量1～5％(重量)的氧化剂，搅拌，浸出2～8小时，过滤，滤液按 常规工艺制取V2O5。
本发明优选如下的工艺条件进行提钒：将含钒炭质页岩破碎、磨矿至粒度为-0.15mm的 矿粒占全部矿石的75％(重量)，加入矿石量75％(重量)的浓度为20％的盐酸溶液，加热 至80℃，搅拌，浸出2小时，过滤，滤液按常规工艺制取V2O5，滤渣中加入矿石量80％(重 量)的浓度为15％的氟硅酸溶液，加热至75℃，逐步加入矿石量5％(重量)的氧化剂，搅 拌，浸出6小时，过滤，滤液按常规工艺制取V2O5。
前述从含钒炭质页岩中清洁提钒的方法中所用的氧化剂优选氯酸钠。
本发明的关键在于如何采用不污染环境的工艺把矿石中的钒转移到浸出溶液中，发明人 在研究过程中，发现采用直接氧化酸浸工艺的浸出率不高，调整了许多技术参数，浸出率也 仅达到46％左右，而且氧化剂用量太高，从成本上来看并不经济。含钒炭质页岩中的钒主要 是以三价钒存在，三价钒不溶于水、非氧化性稀酸及稀碱，主要以类质同像的形式取代钒云 母类硅酸盐矿物晶格上的Al3+，钒云母类硅酸盐矿物性质十分稳定，不易被破坏而释放钒离 子，因此，提高钒浸出率的关键在于：一是创造条件使钒能够从硅酸盐晶格上释放出来；二 是使三价钒氧化成水溶性的四价钒或五价钒。
通过上面的分析，结合钒的化学性质，发明人认为现有技术中采用硫酸作为主要浸出溶 剂最大的缺陷是硫酸易和矿石中的钙反应生成水溶性差的硫酸钙等副产物，阻碍硫酸进一步 和载钒矿物作用，因此就考虑采用与钙、镁、铁等作用后生成CaCl2、MgCl2、FeCl2等水溶性 好的物质的浸出药剂——盐酸作为第一阶段的主要浸出溶剂；在清除了钙、镁、铁等杂质的 尾渣中，除钒云母类硅酸盐矿物外，同时还存在大量的SiO2成分，因此发明人考虑采用可以 选择性的与钒云母等载钒矿物作用的药剂H2SiF6作为第二阶段的主要浸出药剂，选择性破坏 钒云母的结构，使钒得以从钒云母晶格上释放出来，从而达到选择性浸出钒的目的。
本发明清洁提钒方法中发生的主要化学反应：
第一阶段：
2HCl+CaCO3＝CaCl2+H2O+CO2↑
2HCl+MgCO3＝MgCl2+H2O+CO2↑
6HCl+Fe2O3＝2FeCl3+3H2O
VO2+4HCl＝VCl4+2H2O
V2O5+10HCl＝2VCl5+5H2O
第二阶段：
3V2O3·SiO2·Al2O3(钒云母类硅酸盐矿物)+3H2SiF6+18HCl+NaClO3
＝6AlF3+6SiO2+6VCl4+NaCl+3H2O
与现有技术相比，本发明中的含钒矿石无需焙烧，消除了提钒工艺对大气环境的污染； 根据含钒炭质页岩中主要载钒矿物的性质，采用盐酸和氟硅酸作为主要浸出药剂，盐酸与矿 石中的钙、镁等杂质反应生成水溶性非常好的物质，不生成新的沉淀物，因而不影响钒的浸 出率，氟硅酸与载钒矿物作用，改变载钒矿物的结构，使三价钒离子摆脱硅酸盐的晶格结点 的束缚，在氧化剂的作用下氧化成易溶于水的四价或五价钒离子而进入溶液，选择性浸出其 中的钒，降低了药剂和其他矿物的作用，减少了药剂用量，降低了提钒成本；通过湿法氧化 将矿石中不溶于水和稀酸的三价钒氧化为易溶于水和稀酸的四价钒或五价钒，从而实现清洁 提钒的目的。而且本发明是在常压下进行，浸出温度一般在80～100℃，钒的浸出率可达 90％以上，提钒条件温和，钒的浸出率高，能耗仅为氧压酸浸工艺的二分之一至三分之一， 设备要求低，生产安全性高，节省投资和运行费用。
具体实施方式
实施例2、取含钒炭质页岩100公斤，破碎、磨矿至粒度为-0.15mm的矿粒占全部矿石的 60～70％，加入50公斤浓度为22％的盐酸溶液，加热至60℃，搅拌，浸出5小时，过滤，滤 液经净化、萃取、反萃取、铵盐沉钒等工序提取V2O5。滤渣中加入150公斤浓度为10％的氟 硅酸溶液，加热至100℃，逐步加入1公斤氯酸钠，搅拌，浸出2小时，过滤，滤液经净化、 萃取、反萃取、铵盐沉钒等工序提取V2O5。
实施例3、取含钒炭质页岩100公斤，破碎、磨矿至粒度为-0.15mm的矿粒占全部矿石的 90％，加入200公斤浓度为5％的盐酸溶液，加热至100℃，搅拌，浸出1小时，过滤，滤液经 净化、萃取、反萃取、铵盐沉钒等工序提取V2O5。滤渣中加入60公斤浓度为25％的氟硅酸溶 液，加热至60℃，逐步加入8公斤氯酸钠，搅拌，浸出8小时，过滤，滤液经净化、萃取、反 萃取、铵盐沉钒等工序提取V2O5。
实施例4、取含钒炭质页岩100公斤，破碎、磨矿至粒度为-0.15mm的矿粒占全部矿石的 80％，加入70公斤浓度为10％的盐酸溶液，加热至80℃，搅拌，浸出4小时，过滤，滤液经 净化、萃取、反萃取、铵盐沉钒等工序提取V2O5。滤渣中加入100公斤浓度为12％的氟硅酸 溶液，加热至70℃，逐步加入10公斤氯酸钠，搅拌，浸出8小时，过滤，滤液经净化、萃取 、反萃取、铵盐沉钒等工序提取V2O5。
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