一种从石煤中硫酸直接浸出钒并抑制铁浸出的方法与流程

本申请涉及湿法冶金，尤其涉及一种从石煤中硫酸直接浸出钒并抑制铁浸出的方法。

背景技术：

1、石煤是我国储量巨大的重要钒资源。现有提钒工艺以钠化焙烧水浸、钙化焙烧酸浸和硫酸熟化水浸为主，这些方法普遍存在流程冗长、焙烧能耗高、烟气（含hcl、cl2及so2）污染严重、钒转化率偏低、渣量较大等突出问题。

2、常规硫酸直接浸出虽可省去焙烧工序，但酸性条件下钒与铁、铝、镁等杂质同步溶出。由于石煤中铁含量通常较高，大量铁进入浸出液，不仅加重后续溶剂萃取、离子交换、沉钒等工序的除杂负担，还导致药剂消耗增加、产品纯度难以保障。氟化物可作为助浸剂破坏云母及硅酸盐等含钒物相，但单一使用时高温挥发损失大、利用率低，且设备腐蚀风险较高；更重要的是，现有氟化物助浸体系缺乏对铁的选择性抑制机制，难以实现钒与铁的高效预分离。因此，开发一种兼具直接酸浸、高钒浸出率、强选择性抑铁、氟利用率高、工况稳定且易于工业化的提钒新方法，已成为石煤提钒领域亟待解决的技术需求。

技术实现思路

1、本申请提供了一种从石煤中硫酸直接浸出钒并抑制铁浸出的方法，以解决如下技术问题：如何通过硫酸直接浸出工艺，同步实现石煤中钒的高效浸出与铁浸出的选择性抑制。

2、本申请实施例提供了一种从石煤中硫酸直接浸出钒并抑制铁浸出的方法，所述方法包括：

3、s1、将石煤破碎并磨细，得到石煤粉末；

4、s2、将所述石煤粉末与质量分数为30%～60%的硫酸溶液、氟化物添加剂及氧化剂混合，得到混合浆料；其中，所述混合浆料中的液固比为0.8 l/kg～2 l/kg，所述氟化物添加剂的质量以氟元素计为所述石煤粉末干基质量的0.5%～5%，所述氧化剂的添加量以纯氧化剂有效成分的质量计为理论需求量的1.0倍至6.0倍，所述理论需求量为将所述石煤粉末中的全部二价铁完全氧化为三价铁所需的化学计量质量；

5、s3、将所述混合浆料在80℃～100℃的浸出温度下搅拌浸出，使所述石煤粉末中的钒进入液相，并使所述石煤粉末中溶出的铁离子与硫酸根、氟离子及所述石煤粉末中伴生的铝离子、钾离子和钠离子形成难溶复盐并稳定存在于固相中，得到浸出浆料；

6、s4、将所述浸出浆料进行固液分离，得到含钒浸出液和浸出渣。

7、可选的，所述石煤粉末中，粒径小于200目的颗粒质量占总粉末质量的百分比不低于60%。

8、可选的，所述石煤粉末中，铁含量以fe2o3计为5wt%～15wt%，钒含量以v2o5计为0.8wt%～2wt%。

9、可选的，所述将所述石煤粉末与质量分数为30%～60%的硫酸溶液、氟化物添加剂及氧化剂混合，得到混合浆料，包括：

10、将所述石煤粉末与质量分数为30%～60%的硫酸溶液混合，得到预混合浆料，

11、将所述氟化物添加剂和所述氧化剂分2次～3次加入所述预混合浆料中，得到混合浆料。

12、可选的，所述氟化物添加剂为氟化铵、氟化钠、氟化钙、氟化镁或铝电解电解质粉中的一种或多种。

13、可选的，当所述氟化物添加剂为氟化钙、氟化镁或铝电解电解质粉时，所述氟化物添加剂的粒径<200目。

14、可选的，所述氧化剂为双氧水或氯酸钠。

15、可选的，所述将所述浸出浆料进行固液分离，得到含钒浸出液和浸出渣之后，还包括：采用温度为80℃～100℃的洗涤液对所述浸出渣进行洗涤，得到洗涤后浸出渣和洗涤后液；

16、将所述洗涤后液合并至所述含钒浸出液中；

17、其中，所述洗涤液为质量分数不高于1%的稀硫酸。

18、可选的，所述搅拌浸出采用2级或3级逆流浸出方式进行；所述搅拌浸出的搅拌速度为200r/min～400 r/min；所述搅拌浸出的时间为6小时～10小时。

19、本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

20、本申请实施例提供了一种从石煤中硫酸直接浸出钒并抑制铁浸出的方法，所述方法包括：将石煤破碎并磨细，得到石煤粉末；将所述石煤粉末与质量分数为30%～60%的硫酸溶液、氟化物添加剂及氧化剂混合，得到混合浆料；将所述混合浆料在80℃～100℃的浸出温度下搅拌浸出，使所述石煤粉末中的钒进入液相，并使所述石煤粉末中溶出的铁离子与硫酸根、氟离子及所述石煤粉末中伴生的铝离子、钾离子和钠离子形成难溶复盐并稳定存在于固相中，得到浸出浆料；将所述浸出浆料进行固液分离，得到含钒浸出液和浸出渣。本申请实施例通过在单一硫酸直接浸出体系中构建晶格破坏与沉淀固定两个同步进行的化学过程，从根本上解决了钒铁选择性分离的难题。石煤粉末与质量分数为30%至60%的硫酸溶液、氟化物添加剂及氧化剂混合后形成的混合浆料在80℃至100℃的浸出温度下进行搅拌浸出，氟化物添加剂释放的氟离子在硫酸提供的酸性介质中与硅铝酸盐矿物晶格中的铝元素发生络合反应，使矿物晶格解体并释放被束缚的钒元素进入液相，实现钒的高效浸出；与此同时，氧化剂将石煤中溶出的铁离子充分氧化为三价形态，三价铁离子在同一浸出环境中与硫酸溶液提供的硫酸根、氟化物添加剂提供的氟离子及石煤中伴生的铝离子、钾离子和钠离子等金属离子通过络合-沉淀反应生成难溶复盐，该复盐在浸出条件下的低溶解度使其以沉淀形式析出并稳定存在于固相中。上述过程中，氟离子同时承担了破坏矿物晶格释放钒和参与复盐结构构建的双重功能，硫酸溶液同时提供了浸出所需的酸性环境和复盐形成所需的硫酸根来源，而80℃至100℃的浸出温度则为矿物晶格的络合破坏和复盐的沉淀反应提供了必要的动力学条件，使两个过程在同一反应器中同步完成，最终使钒以离子形态保留于液相、铁以复盐形态固定于固相，实现了在一段浸出操作中钒与铁的高效预分离。

1.一种从石煤中硫酸直接浸出钒并抑制铁浸出的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述石煤粉末中，粒径小于200目的颗粒质量占总粉末质量的百分比不低于60%。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述石煤粉末中，铁含量以fe2o3计为5wt%～15wt%，钒含量以v2o5计为0.8wt%～2wt%。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述石煤粉末与质量分数为30%～60%的硫酸溶液、氟化物添加剂及氧化剂混合，得到混合浆料，包括：

5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述氟化物添加剂为氟化铵、氟化钠、氟化钙、氟化镁或铝电解电解质粉中的一种或多种；

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述氟化物添加剂为氟化钙、氟化镁或铝电解电解质粉时，所述氟化物添加剂的粒径<200目。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述浸出浆料进行固液分离，得到含钒浸出液和浸出渣之后，还包括：

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述搅拌浸出采用2级或3级逆流浸出方式进行；所述搅拌浸出的搅拌速度为200r/min～400 r/min；所述搅拌浸出的时间为6小时～10小时。