一种石煤提钒净化渣中有价元素的回收方法与流程

本发明涉及湿法冶金，尤其涉及一种石煤提钒净化渣中有价元素的回收方法。

背景技术：

1、石煤钒矿是重要的钒金属资源，石煤提钒是获取金属钒的重要途径。石煤提钒的主要工艺为：石煤破碎、700～800℃脱碳、磨矿、800～900℃焙烧、硫酸浸出、固液分离、浸出液提钒，其中浸出液提钒的主要工艺为：离子交换、净化除杂、铵盐沉钒、焙烧。

2、石煤提钒净化渣是石煤提钒工艺沉钒前溶液净化环节产生的废渣，主要成分为硅酸镁和磷酸镁，此外还含有2.5～8wt％v2o5、0.1～1.0wt％u3o8，属于典型的含放射性废渣。专利cn202310044143.1(“一种利用改性石煤提钒冶炼废渣协同处理含铅废水的方法”)中公开了采用880～920℃高温焙烧改性，获得mgo和sio2为主要成分且分散性良好的改性渣，并用于含铅废水处理，实现了废渣的无害化处理，解决了其大量堆存对环境的污染，节约了废水治理方面的成本；但该方法未实现渣中有价元素的回收。除此以外，生产中尝试将净化渣与焙烧料(800～900℃焙烧后的物料)混合浸出，以回收其中的有价元素钒，但发现浸出过程中析出胶质二氧化硅(硅凝胶)，使浸出过滤困难，仍然难以实现有价元素的回收。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种石煤提钒净化渣中有价元素的回收方法。本发明实现了石煤提钒净化渣中铀、钒、硅三种有价元素的综合回收。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

3、本发明提供了一种石煤提钒净化渣中有价元素的回收方法，包括以下步骤：

4、将石煤提钒净化渣与水混合，得到净化渣浆料；

5、在所述净化渣浆料中加入浓硫酸进行酸反应，得到浸出液；所述浓硫酸中h2so4的物质的量与净化渣浆料中sio2的物质的量之比为(2.8～3.5):1；所述酸反应包括依次进行第一酸反应和第二酸反应，所述第一酸反应为在第一搅拌速率下加入部分浓硫酸，所述部分浓硫酸的加入量为浓硫酸总质量的50～80％，所述第二酸反应为在第二搅拌速率下加入余量浓硫酸；所述第一搅拌速率大于第二搅拌速率，且所述部分浓硫酸的加入速率小于余量浓硫酸的加入速率；

6、将所述浸出液和絮凝剂混合依次进行絮凝和陈化，得到陈化浆料；

7、将所述陈化浆料进行固液分离，得到硅渣和滤液；

8、将所述硅渣依次进行洗涤和干燥，得到白炭黑和洗液；

9、将所述滤液和洗液合并，将所得溶液进行铀萃取，得到铀产品和含钒溶液。

10、优选地，所述石煤提钒净化渣中v2o5的质量含量为2.5～8.0％，u3o8的质量含量为0.1～1.0％，sio2的质量含量为25～35％，p2o5的质量含量为18～25％，mgo的质量含量为22～30％。

11、优选地，所述石煤提钒净化渣与水的质量比为1:(0.1～0.5)。

12、优选地，所述浓硫酸的质量分数为90～98％。

13、优选地，所述第一搅拌速率为400～600rpm；所述部分浓硫酸的加入速率为每分钟加入浓硫酸总质量的0.1～0.5％。

14、优选地，所述第一酸反应以所述部分浓硫酸加入完毕为止，所述部分浓硫酸加入完毕后所得浆料的温度为40～70℃。

15、优选地，所述第二搅拌速率为280～450rpm；所述余量浓硫酸的加入速率为每分钟加入浓硫酸总质量的0.3～1.0％。

16、优选地，所述第二酸反应还包括在所述余量浓硫酸加入完毕后继续反应1～2h，所述余量浓硫酸加入完毕后所得浆料的温度为60～85℃。

17、优选地，所述絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂，所述阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的分子量为100万～300万，所述浸出液中絮凝剂的加入量为30～80mg/l；所述絮凝的时间为0.5～1.5h，所述陈化的温度为50～75℃，时间为3～5h。

18、优选地，所述铀萃取的方法包括：采用萃取剂对所述溶液进行萃取，得到负载有机相和含钒溶液；

19、将所述负载有机相进行洗涤，得到洗涤后负载有机相；

20、采用反萃取剂对所述洗涤后负载有机相进行反萃，得到铀产品；

21、所述萃取剂为二(2-乙基己基)磷酸、磷酸三丁酯和磺化煤油的混合试剂，所述混合试剂中二(2-乙基己基)磷酸的浓度为0.15～0.5mol/l，磷酸三丁酯的浓度为0.18～0.72mol/l；

22、洗涤所述负载有机相采用的洗涤试剂为硫酸溶液，所述硫酸溶液的浓度为0.1～0.5mol/l；

23、所述反萃取剂为(nh4)2co3水溶液，所述(nh4)2co3水溶液的浓度为1～1.5mol/l。

24、本发明提供了一种石煤提钒净化渣中有价元素的回收方法，本发明将酸反应分为第一酸反应和第二酸反应两个阶段，控制两阶段不同的加酸量、加酸速率和搅拌速率，其中第一酸反应阶段是慢加酸、强搅拌，以控制酸度、温度尽可能避免形成硅凝胶；第二酸反应阶段已经跨过硅凝胶形成阶段，适当提高加酸速度，保证反应温度、缩短整个反应时间，适当降低搅拌速度以形成较大颗粒的硅溶胶，再通过后续的絮凝和陈化方便地实现除硅，利于后续溶液中钒和铀的回收。并且，本发明通过将陈化浆料固液分离后的滤液与硅渣洗液合并，避免了浸出液中mgso4、mg(h2po4)2等盐分浓度过高而结晶析出，在管道和设备形成结垢，影响生产的连续性。本发明通过加酸量和加酸速度控制、以及酸解浸出溶液絮凝除硅和陈化等综合调控，避免了酸解浸出过程形成si-o-si网络结构的硅凝胶，实现了溶液中硅溶胶的形态控制，使浸出浆料固液分离(如真空过滤)速度提高5倍以上，净化渣铀钒浸出率均达到99％以上，滤液中sio2含量降低至50mg/l以下，有效解决了浸出后浆料固液分离性能差、有价元素提取率不高等技术难题。本发明实现了净化渣中铀、钒和硅三种元素的综合回收，具有综合利用率高、经济效益好的优点。

技术特征：

1.一种石煤提钒净化渣中有价元素的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述石煤提钒净化渣中v2o5的质量含量为2.5～8.0％，u3o8的质量含量为0.1～1.0％，sio2的质量含量为25～35％，p2o5的质量含量为18～25％，mgo的质量含量为22～30％。

3.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述石煤提钒净化渣与水的质量比为1:(0.1～0.5)。

4.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述浓硫酸的质量分数为90～98％。

5.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述第一搅拌速率为400～600rpm；所述部分浓硫酸的加入速率为每分钟加入浓硫酸总质量的0.1～0.5％。

6.根据权利要求1、4或5所述的回收方法，其特征在于，所述第一酸反应以所述部分浓硫酸加入完毕为止，所述部分浓硫酸加入完毕后所得浆料的温度为40～70℃。

7.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述第二搅拌速率为280～450rpm；所述余量浓硫酸的加入速率为每分钟加入浓硫酸总质量的0.3～1.0％。

8.根据权利要求1、4或7所述的回收方法，其特征在于，所述第二酸反应还包括在所述余量浓硫酸加入完毕后继续反应1～2h，所述余量浓硫酸加入完毕后所得浆料的温度为60～85℃。

9.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂，所述阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的分子量为100万～300万，所述浸出液中絮凝剂的加入量为30～80mg/l；所述絮凝的时间为0.5～1.5h，所述陈化的温度为50～75℃，时间为3～5h。

10.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述铀萃取的方法包括：采用萃取剂对所述溶液进行萃取，得到负载有机相和含钒溶液；

技术总结
本发明提供了一种石煤提钒净化渣中有价元素的回收方法，涉及湿法冶金技术领域。本发明提供的石煤提钒净化渣中有价元素的回收方法包括浆料调配、浆料酸解和陈化、浆料中硅的分离和回收、溶液中铀的分离和回收、溶液中钒的分离和回收。本发明通过净化渣酸解过程溶液中硅浓度及盐分浓度调配、加酸量和加酸速度控制、以及浸出溶液絮凝除硅和陈化等综合调控，实现了溶液中硅溶胶的形态控制，有效解决了浸出后浆料固液分离性能差、有价元素提取率不高等技术难题。本发明实现了净化渣中铀、钒、硅三种元素的综合回收，具有综合利用率高、经济效益好的优点。

技术研发人员：刘会武,梁耕宇,刘忠臣,向秋林,谢康龙,程浩,王桂硕
受保护的技术使用者：核工业北京化工冶金研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/11/18