石煤属黑色炭质页岩,是一种含钒矿物,是我国除钒钛磁铁矿外另一种重要钒矿资源。我国的石煤资源十分丰富,遍布20余省,广泛分布于云南、贵州、湖南、浙江、江西、广西、甘肃、新疆等省(区)。石煤含钒总量约1.18亿吨,是我国钒钛磁铁矿中钒总量的7倍,超过世界其他国家钒储量的总和。因此,如何合理利用石煤中钒资源具有重大的研究意义。我国石煤提钒的传统工艺为平窑钠化焙烧—水浸,该工艺流程主要包括钠盐氯化焙烧—水浸—酸沉粗钒—碱溶—铵盐沉钒—热解。传统工艺的主要缺点为：钒回收率低(<50%),生产成本高；食盐焙烧过程中所放出的Cl2、HCl等有害气体,以及生产过程中排出的废水、废渣等严重污染环境。伴随环境问题的日益增长,2003年国家强行取缔了该工艺,从而限制了我国石煤资源的利用。因此,新型高效环保工艺的研发迫在眉睫。本文研发了一种新型、低耗、环保、高回收率的提钒工艺。文中对含钒石煤氧压酸浸萃取提钒新工艺进行了系统的研究。首先利用扫描电子显微镜、电子探针、能谱分析、X-射线衍射分析、热重分析等检测手段,研究贵州铜仁某地石煤矿中钒的矿物学特征；在此基础上,开展了探索性试验,然后进行了正交试验和条件试验,研究考察了影响钒浸取率的各种因素：浸出时间、浸出温度、浸出剂浓度、浸出液固比、矿石粒度、添加剂种类及用量等,试验结果表明在浸出时间3-4h、浸出温度150℃、硫酸用量25%-35%、液固比1.2：1、矿石粒度0.074mm、Po2为1.2MPa、添加剂用量3%-5%的条件下,经两段氧压酸浸后,钒的浸出率可达90%以上。同时,本文还研究了石煤氧压酸浸液中萃钒除铁的工艺过程,从萃取和反萃的相比、试剂组成、pH值、澄清时间等方面进行了详细试验研究。研究表明：浸出液经酸回收、还原除铁处理后,采用10%P204+5%TBP+85%煤油萃取钒时,经六级逆流萃取后萃取率为95%以上；负载有机相用15%H2S04反萃时,经五级逆流反萃后反萃率可达99%以上。经萃取后,浸出液中的钒可富集到37g/L以上,铁可缩减至0.6g/L以下,反萃水相中钒铁质量比大于60,钒铁分离效果较好。反萃液用氨水进行沉钒处理,得到的钒酸铵在550℃下煅烧3h即可得到V205含量为99.5%的粉状产品,钒的总回收率达80%左右。本工艺具有流程短、操作简单、回收率高、成本低、污染少等优点,具有较好的经济效益、环境效益和社会效益。
