一种从石煤碱浸液中清洁提取钒的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于湿法冶金领域，具体来说，涉及一种从石煤碱浸液中清洁提取钒的方法。
【背景技术】
[0002]石煤是我国一种独特的含钒页岩，主要赋存于中泥盆纪以前的古老地层，其主要的构成矿物是石英，其次为粘土矿物和碳质，其中钒主要赋存于云母和伊利石等矿物中。我国石煤储量很大，但其中钒的品位较低，V2O5的含量普遍在0.13%?1.2%之间。
[0003]目前石煤提钒的工艺大致分为钠化焙烧法、酸浸法和碱浸法。钠化焙烧法的工艺适应性强，流程简单，投资少，但由于焙烧过程中产生含有氯气和氯化氢等气体，造成对环境的污染，所以这一方法已被严令禁止；酸浸法的优点在于能同时浸出石煤中的四价V和五价V，但酸法工艺的试剂消耗量大，设备防腐要求高，浸出时间长，同时产生大量废水，有些甚至需要添加氟盐来浸出钒，环境代价大；相对来说，碱浸法对设备防腐要求低，环境友好，是一种清洁、高效的提钒浸出工艺。但由于石煤中含有大量的石英和云母，在浸出过程中大量的硅、铝以及部分磷进入到溶液中，导致后续的净化除硅困难，且难以过滤，除硅后液静置较长时间仍有胶体析出，不利于后续工序的进行。
[0004]针对这一难题，有研宄者开发了一种从石煤钒矿中提钒的工艺(201210572650.4)，采用可溶性钡盐沉淀钒来实现钒与硅的分离，解决了传统的碱浸液中硅钒分离的难题。但此法对于后续的钒酸钡沉淀处理过于繁琐，例如:采用盐酸将钒酸钡分解后又面临着钒与钡的分离，需采用萃取与反萃的手段来分离富集钒，操作复杂，废水排放量大；而采用碳酸钠分解钒酸钡后，钡的再生非常繁琐，需采用酸溶解碳酸钡、再添加碱来冷却结晶氢氧化钡，这一过程的酸、碱消耗量大，能耗高，产生大量含盐废水，环境问题突出。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种从石煤碱浸液中清洁提取钒的方法，在保证高效浸出钒酸钡的同时实现钒与钡的分离，简化了石煤提钒工艺，实现沉钒后液中钒的回收和残酸的循环利用，大大减少了废水的排放量，是一种清洁环保的处理方法。
[0006]一种从石煤碱浸液中清洁提取钒的方法，包括如下步骤:
[0007]I)将可溶性钡盐加入到石煤碱浸液中反应得到钒酸钡沉淀，液固分离后将沉淀洗涤干净，将钒酸钡固体加入到硫酸溶液中反应，固液分离后，得到含钒的酸性溶液和硫酸钡沉淀；
[0008]2)调节步骤I)所得酸性溶液的pH值，再加入氨水进行反应获得钒酸铵沉淀；固液分离后，用滤液和浓硫酸配制硫酸溶液，返回到步骤I)用于钒酸钡的浸出。
[0009]步骤I)中按液固质量比为1:1?5:1将钒酸钡固体加入到10?50被％的硫酸溶液中。
[0010]步骤I)中将钒酸钡固体加入到硫酸溶液中在25?95°C范围反应0.5?5h，固液分离后，得到含钒的酸性溶液和硫酸钡沉淀。
[0011]步骤2)中用固体碱调节步骤I)所得酸性溶液的pH值。固体碱为(NH4)2C03、NH4HCO3中的一种或两种的混合。
[0012]步骤2)中调整后的酸性溶液的pH值范围为2?3。
[0013]本发明具有如下优点:
[0014]1.高效解决钒与钡分离的难题，同步得到副产品硫酸钡；
[0015]2.革除了现有技术中酸法处理所需的萃取与反萃工序，简化了工艺流程；
[0016]3.大大减少了废水排放量，社会效益显著；
[0017]4.此法成本低，操作简单，易于工业化生产。
[0018]为了详细解释本发明，列举以下实施例进行说明，但本发明不局限于这些实施例。
【具体实施方式】
[0019]实施例1:
[0020]将氢氧化钡加入到石煤碱浸液中反应一段时间，液固分离后用去离子水将钒酸钡沉淀洗涤干净；将所得沉淀加入到2mol/L的硫酸溶液中，控制硫酸溶液中的SO广和沉淀中的Ba2+的摩尔比为S0 42_:Ba2+= 2:1，在95°C下反应120min后固液分离生成的BaSO 4沉淀，用(NH4)2COJS粒调整滤液的pH至3，加入氨水反应30min，固液分离后所得沉淀即为钒酸铵；将浓硫酸加入到滤液中配制成硫酸浓度为2mol/L的溶液，用于下一批钒酸钡的浸出。
[0021]实施例2:
[0022]将氯化钡加入到石煤碱浸液中反应一段时间，液固分离后用去离子水将钒酸钡沉淀洗涤干净；将沉淀加入到lmol/L的硫酸溶液中，控制硫酸溶液中的SO广和沉淀中的Ba2+的摩尔比为S042_: Ba2+ = 1.5:1，在50 °C下反应120min后固液分离生成的BaSO 4沉淀，用順4!10)3颗粒调整滤液的pH至2.5，加入氨水反应60min，固液分离后所得沉淀即为钒酸铵；将浓硫酸加入到滤液中配制成硫酸浓度为lmol/L的溶液，用于下一批钒酸钡的浸出。
[0023]实施例3:
[0024]将硝酸钡加入到石煤碱浸液中，在75°C下反应30min，液固分离后用去离子水将钒酸钡沉淀洗涤干净；将沉淀加入到2mol/L的硫酸溶液中，控制硫酸溶液中的SO42-和沉淀中的Ba2+的摩尔比为S0 42_:Ba2+= 1.2:1，在75°C下反应60min后固液分离生成的BaSO4沉淀，用(NH4) 20)3颗粒调整滤液的pH至2，加入氨水反应60min，固液分离后所得沉淀即为钒酸铵；将浓硫酸加入到滤液中配制成硫酸浓度为2mol/L的溶液，用于下一批钒酸钡的浸出。
[0025]实施例4:
[0026]将铝酸钡加入到石煤碱浸液中，在50°C下反应60min，液固分离后用去离子水将钒酸钡沉淀洗涤干净；将沉淀加入到1.5mol/L的硫酸溶液中，控制硫酸溶液中的SO42-和沉淀中的Ba2+的摩尔比为S042_:Ba2+= 1: 1，在25°C下反应120min后固液分离生成的BaSCMX淀，用(NH4) 20)3和NH 4HC0JS粒调整滤液的pH至2.5，加入氨水反应60min，固液分离后所得沉淀即为钒酸铵；将浓硫酸加入到滤液中配制成硫酸浓度为1.5mol/L的溶液，用于下一批钒酸钡的浸出。。
[0027]实施例5:
[0028]将氢氧化钡加入到石煤碱浸液中，在60°C下反应30min，液固分离后用去离子水将钒酸钡沉淀洗涤干净；将沉淀加入到0.5mol/L的硫酸溶液中，控制硫酸溶液中的SO42-和沉淀中的Ba2+的摩尔比为S0 42_:Ba2+= 2:1，在60°C下反应60min后固液分离生成的BaSO4沉淀，用順4!10)3颗粒调整滤液的pH至2，加入氨水反应30min，固液分离后所得沉淀即为钒酸铵；将浓硫酸加入到滤液中配制成硫酸浓度为0.5mol/L的溶液，用于下一批钒酸钡的浸出。
【主权项】
1.一种从石煤碱浸液中清洁提取钒的方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)将可溶性钡盐加入到石煤碱浸液中反应得到钒酸钡沉淀，液固分离后将沉淀洗涤干净，将钒酸钡固体加入到硫酸溶液中反应，固液分离后，得到含钒的酸性溶液和硫酸钡沉淀； 2)调节步骤I)所得酸性溶液的pH值，再加入氨水进行反应获得钒酸铵沉淀；固液分离后，用滤液和浓硫酸配制硫酸溶液，返回到步骤I)用于钒酸钡的浸出。
2.根据权利要求1所述的从石煤碱浸液中清洁提取钒的方法，其特征在于，步骤I)中按液固质量比为1:1?5:1将钒酸钡固体加入到10?50被％的硫酸溶液中。
3.根据权利要求1或2所述的从石煤碱浸液中清洁提取钒的方法，其特征在于，步骤I)中将钒酸钡固体加入到硫酸溶液中在25?95°C范围反应0.5?5h，固液分离后，得到含钒的酸性溶液和硫酸钡沉淀。
4.根据权利要求1所述的从石煤碱浸液中清洁提取钒的方法，其特征在于，步骤2)中用固体碱调节步骤I)所得酸性溶液的pH值。
5.根据权利要求4所述的从石煤碱浸液中清洁提取钒的方法，其特征在于，固体碱为(NH4) 2C03、NH4HCO3中的一种或两种的混合。
6.根据权利要求1或4或5所述的从石煤碱浸液中清洁提取钒的方法，其特征在于，步骤2)中调整后的酸性溶液的pH值范围为2?3。
【专利摘要】本发明公开了一种从石煤碱浸液中清洁提取钒的方法，将可溶性钡盐加入到石煤碱浸液中，沉淀富集钒的同时使钒与溶液中的硅和磷分离；再用硫酸溶液浸出沉淀中的钒，固液分离后调整浸出液的pH，用氨水沉淀得到钒酸铵。本发明简化了石煤提钒工艺，大大减少了废水排放量，操作简单，生产成本低，经济效益和社会效益明显。
【IPC分类】C22B3-46, C22B34-22
【公开号】CN104630473
【申请号】CN201510095082
【发明人】刘旭恒, 赵中伟, 陈星宇
【申请人】中南大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年3月3日