張 著，李 婕，吳海國，劉景槐，魏黨生

（湖南有色金屬研究院，湖南 長沙 410100）

石煤釩礦拌酸熟化浸出釩工藝研究

張 著，李 婕，吳海國，劉景槐，魏黨生

（湖南有色金屬研究院，湖南 長沙 410100）

采用拌酸熟化浸出某石煤釩礦，通過對磨礦粒度、熟化硫酸用量、熟化溫度、熟化時間、熟化礦浸出溫度等條件進行研究，優(yōu)化拌酸熟化浸出釩工藝參數(shù)，釩浸出率可達84.50%，五氧化二釩產(chǎn)品質(zhì)量達到98.57%，冶煉釩總回收率為80.51%。

石煤釩；熟化；浸出

石煤釩礦屬于碳質(zhì)頁巖，是我國獨特的釩資源，主要分布于湖南、陜西、湖北、新疆、云南、四川等二十余省。由于釩具有多種價態(tài)，能形成各種陰離子和陽離子，能與其它元素結(jié)合形成多種化合物。石煤釩礦中釩的品位及物性差異懸殊，V2O5品位一般多在0.13% ～1.2%［1］。各地釩礦物性差異較大，采用的提釩工藝及條件也不盡相同。常用提取釩的工藝有：焙燒酸浸（堿浸）、直接酸浸、混鹽焙燒、鈣化焙燒、拌酸熟化浸出等工藝［2，3］。本研究對象為某公司石煤釩礦，采用拌酸熟化浸出工藝進行研究：磨礦粒度、熟化硫酸用量、熟化溫度、熟化時間、熟化礦浸出溫度。目的在于優(yōu)化拌酸熟化浸出工藝參數(shù)，提高釩浸出率，降低石煤釩礦提釩冶煉成本。

1 試驗方法

1.1 試驗原料

某公司的石煤釩礦石采用顎式破碎機進行粗碎，再通過對輥細碎（粒度≤1.5 mm），采用四分法取樣，對石煤釩礦主要成分進行分析，主要成分見表1。

表1 石煤釩礦主要成分分析 %

釩的價態(tài)主要有＋2、＋3、＋4和＋5價，釩礦中＋3、＋4和＋5價最為常見，＋5價最穩(wěn)定，其次是＋4價。分析釩在礦石中存在的價態(tài)，對采用何種工藝浸出釩有指導(dǎo)意義。石煤釩礦價態(tài)分析見表2。

表2 石煤釩礦釩價態(tài)分析

由表2可知，該石煤釩礦中三價釩占總釩的15.00%，四價釩占總釩的29.17%，五價釩占總釩的55.83%。從價態(tài)分析結(jié)果可以看出，礦樣中釩主要還是以可溶性釩存在，難溶性三價釩占總釩量的15.00%。

1.2 試驗方法

取100 g石煤釩礦加入燒杯中，然后加入一定量濃硫酸，再加5～10 mL水，攪拌均勻后密封保溫熟化。熟化礦加水浸出（加水200 mL），浸出液固比為2∶1，攪拌浸出1 h，礦漿過濾，將浸出渣烘干稱重，分析渣中五氧化二釩含量，并計算釩浸出率。

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 磨礦粒度對釩浸出率的影響

對輥細碎后礦樣采用震動磨樣機進行磨礦，考察磨礦粒度對釩浸出率的影響，震動磨樣時間選擇0 s、30 s、60 s、90 s、120 s，不同磨礦時間礦粉粒度分布見表3。

表3 不同磨礦時間礦粉粒度分布

從表3可以看出，隨著磨礦時間的增加，礦粉粒度越來越細，粒度越細過濾越困難。

礦粉加入25%濃硫酸，100℃熟化24 h，室溫攪拌浸出1 h，磨礦粒度對釩浸出率的影響試驗結(jié)果如圖1所示。

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圖1 磨礦粒度對釩浸出率的影響

由圖1試驗結(jié)果可知，隨著磨礦時間的增加，釩礦粒度越細，釩浸出率有所增加，但增加幅度不大。說明當(dāng)該石煤釩礦礦粉粒度達到一定時，釩浸出率受粒度影響較小。從能耗及過濾角度考慮，選擇對輥細碎礦樣直接進行拌酸熟化。

2.2 濃硫酸用量對釩浸出率的影響

硫酸用量是石煤釩礦熟化過程重要的指標(biāo)，考察熟化過程硫酸用量（H2SO4≥93%）為原礦質(zhì)量的10%、15%、20%、25%、30%對釩浸出率的影響。對輥細碎后礦樣加入濃硫酸攪拌均勻，在100℃熟化24 h，熟化礦室溫攪拌浸出1 h，硫酸用量對釩浸出率的影響試驗結(jié)果如圖2所示。

圖2 硫酸用量對釩浸出率的影響

由圖2試驗結(jié)果可知，硫酸加入量對釩浸出率影響較大，隨著硫酸用量的增加，釩的浸出率增加非常明顯。特別是硫酸用量由10%增加至25%，釩浸出率增加了46.4%。繼續(xù)增加硫酸用量至30%，釩浸出率增加緩慢。因此確定拌酸熟化過程硫酸加入量為原礦的25%。

2.3 熟化溫度對釩浸出率的影響

對輥細碎后的礦樣加入25%濃硫酸攪拌均勻，保持一定溫度熟化24 h，熟化礦室溫下攪拌浸出1 h，考察不同熟化溫度對釩浸出率的影響，試驗結(jié)果如圖3所示。

圖3 熟化溫度對釩浸出率的影響

由圖3試驗結(jié)果可知，熟化溫度對釩浸出率影響較大。當(dāng)熟化溫度較低時，礦石中釩基本不能被浸出；當(dāng)熟化溫度由80℃增加至100℃，釩浸出率由24.56%增加至84.5%；增加熟化溫度至120℃，釩浸出率增加至87.52%?？紤]熟化料依靠濃硫酸放熱較難維持120℃，需要外加熱，且能耗消耗過高，確定熟化溫度為100℃。

對輥細碎后的礦樣加入25%濃硫酸攪拌均勻，100℃保溫熟化，熟化礦室溫下攪拌浸出1 h，考察熟化時間為6 h、12 h、18 h、24 h、30 h對釩浸出率的影響，試驗結(jié)果如圖4所示。

圖4 熟化時間對釩浸出率的影響

由圖4試驗結(jié)果可知，隨著拌酸熟化時間的延長，釩浸出率增加，當(dāng)熟化時間為24 h時，釩浸出率達到84.5%；繼續(xù)增加熟化時間至30 h，釩浸出率增加至85.47%，釩浸出率增加不大。因此，確定石煤釩礦拌酸熟化時間為24 h。

2.5 熟化礦浸出溫度對釩浸出率的影響

對輥細碎后的礦樣加入25%濃硫酸攪拌均勻，100℃保溫熟化24 h，熟化礦在不同溫度下攪拌浸出1 h，考察浸出溫度為室溫（25℃）、40℃、55℃、70℃、85℃對釩浸出率的影響，試驗結(jié)果如圖5所示。

圖5 浸出溫度對釩浸出率的影響

由圖5試驗結(jié)果可知，浸出溫度由25℃增加至85℃，釩的浸出率由84.5%增加至86.2%，說明浸出溫度對釩浸出率影響小，綜合考慮浸出溫度確定為室溫。

2.6 浸出液提取五氧化二釩

浸出液中含有大量的殘酸，而萃取過程中要求料液pH值為2.5～2.8。因此萃取前使用碳酸鈉中和浸出液至pH值為2.5～2.8。浸出液中部分鐵以三價形式存在，三價鐵易被有機相萃取，所以在中和液加入鐵粉將三價鐵還原成二價。還原液采用6級萃取，2級負載有機相洗滌，3級反萃，萃取有機相組成為15%P204＋5%TBP＋80%200＃溶劑油，反萃液為1.5 mol／L硫酸溶液，萃取相比（O／A）為2∶1，反萃相比（O／A）為3∶1，萃取率為98.65%，反萃率為98.74%。

反萃液加入氨水中和至pH值為2.0，加入雙氧水將溶液中的釩氧化為五價釩，繼續(xù)加入氨水調(diào)節(jié)pH值至2.0～2.5，在溫度為90～95℃，沉淀紅釩，沉釩效率為97.82%。紅釩在500～550℃下煅燒2 h脫氨，分解得到五氧化二釩產(chǎn)品，產(chǎn)品含五氧化二釩98.57%，產(chǎn)品質(zhì)量達到國家標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié) 論

通過對磨礦時間、拌酸熟化硫酸用量、熟化溫度、熟化時間、熟化礦浸出溫度等條件進行優(yōu)化，獲得最佳熟化條件為對輥細碎礦樣（粒度為：＋74 μm 68.2%，147～74 μm 4.2%，－74 μm 27.6%），熟化硫酸用量為25%，熟化溫度為100℃，熟化時間為24 h，熟化礦浸出液固比為2∶1，室溫攪拌浸出1 h，釩浸出率達到84.5%。

采用P204萃取釩，萃取率達到98.65%，反萃率為98.74%，氨水沉釩效率為97.82%，產(chǎn)品達到國家98五氧化二釩質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，冶煉總回收率為80.51%。

［1］姚金江，吳海國，李婕.高鈣低品位石煤提取五氧化二釩新工藝［J］.湖南有色金屬，2009，25（6）：21－23.

［2］李欣，王毅，朱軍.低品位釩礦直接酸浸提釩工藝研究［J］.鋼鐵釩鈦，2010，31（3）：10－14.

［3］徐亞飛，李永剛，廖元雙，等 .石煤礦硫酸浸出提取釩的研究［J］.礦冶，2012，21（4）：63－65.

Study on Extracting Vanadium from Stone Coal by Sulphric Acid Curing

ZHANG Zhu，LI Jie，WU Hai-guo，LIU Jing-huai，WEI Dang-sheng

（Hunan Research Institute of Nonferrous Metals，Changsha 410100，China）

Recover vanadium from stone coal by sulphric acid curing.Through the study of some conditions such as particle size，curing sulphuric acid dosage，curing temperature，curing time，leaching temperature etc，the parper processes optimization of vanadium extraction from stone coal by sulphuric acid curing-leaching with leaching rate reaching as high as 84.5%.The product grade is up to 98.57%，and the final recovey rate up to 80.51%.

stone coal vanadium ore；curing；leaching

TF111.31

A

1003－5540（2015）04－0039－03

2015－05－19

國家科技支撐計劃項目（2012BAB07B03）

張著（1986－），男，助理工程師，主要從事有色金屬冶煉工藝研究和設(shè)計。