石煤提钒浸出液脱酸技术研究
刘宜 王红涛 刘宗义
摘要:石煤提钒一直沿用酸碱中和工艺,酸液把钒从矿石中转化到浸出液中,因技术原因,不能当即从浸出液中分离出去,一直伴随浸出液进入钒浓缩工艺,从提钒尾液排出,造成酸污染.脱酸技术在固液分离后,把酸从浸出液中分离出去,钒和杂质留在中性浸出液中,使复杂的提钒变得简单化.
关键词:石煤提钒 浸出液 脱酸分离
在我国湘、鄂、浙、赣、桂、川、陕、黔、甘等诸省区富产含碳页岩(石煤),据有关文章介绍,探明储量为618亿吨,V2O5品位大多在0.3%-1.0%之间, V2O5总储量117960kt,占我国总储量的87%;V2O5≥0.5%,石煤储量为7707万吨,是我国磁铁矿中V2O5储量的2.7倍,所以,从石煤中提钒成为我国利用钒资源的重要发展方向。
1.1石煤提钒生产工艺及废水
石煤经破碎、球磨、加入添加剂制球焙烧后进入酸浸工序,固液分离后,将低品位钒浸出液进行浓缩,浓缩方式有离子交换和萃取二种,浓缩时产生大量酸性尾液.浓缩后的钒溶液进行除杂处理后,加入氨盐沉钒,沉淀分离偏钒进入下道煅烧,加入氨盐沉钒时,产生氨氮尾液.整个石煤提钒工艺可以分成钒离子转化、浓缩、制品三个阶段.
1.2浸出液工艺特点
根据有关单位研究结果表明,绝大部分地区石煤中的钒价位大都是酸碱不易溶解的三价钒,所以石煤提钒过程前期需要进行培烧,氧化低价钒变为五价钒.
矿石培烧后进行浸出,浸出液有酸浸、碱浸和水浸,但大多数石煤采用硫酸浸液.在钒被浸出的同时,石煤中其它离子也被浸出,所以钒浸出液中通常含月Fe2+、Mg2+、AI3+、PO3-4等离子,这些离子将影响沉钒质量,在沉钒前需要进行净化处理.
石煤破碎、球磨、培烧工序都是湿法冶金常用的生产工艺,有所区别的是各地矿石成份不同,钒含量价位不同,培烧添加剂也不同,浸出方式根据转化率采用酸浸,碱浸,水浸等,其中酸浸居多,由于化学体系不同,酸性浸出液处理艺百家百样,是石煤提钒大规模工业生产的瓶颈.
1.3浸出液钒富集及除杂处理
浸出液中钒含量较低,不能直接沉钒,通常要进行浓缩,富集钒的浓度.传统工艺采用水解法从含V2O5 3g/L的浸出液中沉淀粗钒,粗钒再经过碱溶液除杂后获得富钒溶液.将氯化铵加入富钒溶液中,获得偏钒酸铵.近几年提钒工艺发生变化,省去沉粗钒工序,直接从含钒稀溶液获得富钒溶液或多聚钒酸铵.改进的工艺有(1)溶剂萃取法提钒;(2)离子交换法提钒;(3)酸浸液净化—酸性铵盐沉钒.
离子交换法提钒,一般要用碱中和溶液PH值,把PH值为1的浸出液调正到PH3.5-4后,进行树脂离子交换.最近有资料报导高酸上柱,浸出液PH值调正至1.8-2.2时上柱.现行离子交换法存在交换前需要调正PH值,浪费资源,交换时间长,一般20个小时以上.
现行石煤提钒工艺酸性浸出液钒富集除杂,由于酸的存在使钒与杂质分离.钒的富集非常困难,只有利用钒在不同酸碱条件下生成不同的盐进行分离,大流量浸出液,多次变化溶液PH值,耗费大量酸碱,同时需要大容量生产设备,因为生产工艺不同,各厂家生产设备差异很大,提钒设备不统一,造成产能扩大、维修带来了不便.
2浸出液脱酸处理
2.1浸出液脱酸处理工艺
酸性浸出液由于成份复杂,加之在酸性条件下,金属离子分离困难,去除酸分子,钒离子和杂质离子在中性溶液中,离子发生重新组合,钒离子和杂质易分离,钒离子富集可以用浓缩能力更强的设备实施.浸出液脱酸处理,将彻底改变石煤提钒生产工艺,是石煤提钒彻底改变.
2.2浸出液脱酸处理应用
3讨论
3.1不同添加剂,不同矿石,不同浓度的硫酸制备的浸出液,经过脱酸处理,中性浸出液浓缩提钒及除杂处理更为容易,处理工艺和生产设备更为简单.
3.2浸出液脱酸处理后,可以采用传统的钒富集工艺和设备,也可以采用物理分离设备,处理能力大,分离速度快,能大幅度提高生产能力,适合大规模工业生产.
3.3在酸将钒以固态矿石转化到酸溶液中时,第一时间把酸分离出来,制成再生酸,直接返回浸出工序,循环使用节约资源;浸出液脱酸处理,使钒浓缩排放的尾液是中性,从根本上解决酸污染问题,使石煤提钒彻底告别酸污染,使石煤提钒发展更迅速.
4结束语
浸出液脱酸处理可以使复杂多样不同的浸出液变成为中性浸出液.把复杂的酸碱提钒工艺简单化,改写石煤提钒的历史,彻底解决石煤提钒的酸污染问题使石煤提钒进入清洁化生产序列.