石煤钒矿拌酸熟化浸出钒工艺研究

张 著，李 婕，吴海国，刘景槐，魏党生

（湖南有色金属研究院，湖南 长沙 410100）

石煤钒矿拌酸熟化浸出钒工艺研究

张 著，李 婕，吴海国，刘景槐，魏党生

（湖南有色金属研究院，湖南 长沙 410100）

采用拌酸熟化浸出某石煤钒矿，通过对磨矿粒度、熟化硫酸用量、熟化温度、熟化时间、熟化矿浸出温度等条件进行研究，优化拌酸熟化浸出钒工艺参数，钒浸出率可达84.50%，五氧化二钒产品质量达到98.57%，冶炼钒总回收率为80.51%。

石煤钒；熟化；浸出

石煤钒矿属于碳质页岩，是我国独特的钒资源，主要分布于湖南、陕西、湖北、新疆、云南、四川等二十余省。由于钒具有多种价态，能形成各种阴离子和阳离子，能与其它元素结合形成多种化合物。石煤钒矿中钒的品位及物性差异悬殊，V2O5品位一般多在0.13% ～1.2%［1］。各地钒矿物性差异较大，采用的提钒工艺及条件也不尽相同。常用提取钒的工艺有：焙烧酸浸（碱浸）、直接酸浸、混盐焙烧、钙化焙烧、拌酸熟化浸出等工艺［2，3］。本研究对象为某公司石煤钒矿，采用拌酸熟化浸出工艺进行研究：磨矿粒度、熟化硫酸用量、熟化温度、熟化时间、熟化矿浸出温度。目的在于优化拌酸熟化浸出工艺参数，提高钒浸出率，降低石煤钒矿提钒冶炼成本。

1 试验方法

1.1 试验原料

某公司的石煤钒矿石采用颚式破碎机进行粗碎，再通过对辊细碎（粒度≤1.5 mm），采用四分法取样，对石煤钒矿主要成分进行分析，主要成分见表1。

表1 石煤钒矿主要成分分析 %

钒的价态主要有＋2、＋3、＋4和＋5价，钒矿中＋3、＋4和＋5价最为常见，＋5价最稳定，其次是＋4价。分析钒在矿石中存在的价态，对采用何种工艺浸出钒有指导意义。石煤钒矿价态分析见表2。

表2 石煤钒矿钒价态分析

由表2可知，该石煤钒矿中三价钒占总钒的15.00%，四价钒占总钒的29.17%，五价钒占总钒的55.83%。从价态分析结果可以看出，矿样中钒主要还是以可溶性钒存在，难溶性三价钒占总钒量的15.00%。

1.2 试验方法

取100 g石煤钒矿加入烧杯中，然后加入一定量浓硫酸，再加5～10 mL水，搅拌均匀后密封保温熟化。熟化矿加水浸出（加水200 mL），浸出液固比为2∶1，搅拌浸出1 h，矿浆过滤，将浸出渣烘干称重，分析渣中五氧化二钒含量，并计算钒浸出率。

2 试验结果与讨论

2.1 磨矿粒度对钒浸出率的影响

对辊细碎后矿样采用震动磨样机进行磨矿，考察磨矿粒度对钒浸出率的影响，震动磨样时间选择0 s、30 s、60 s、90 s、120 s，不同磨矿时间矿粉粒度分布见表3。

表3 不同磨矿时间矿粉粒度分布

从表3可以看出，随着磨矿时间的增加，矿粉粒度越来越细，粒度越细过滤越困难。

矿粉加入25%浓硫酸，100℃熟化24 h，室温搅拌浸出1 h，磨矿粒度对钒浸出率的影响试验结果如图1所示。

中国福利彩票发行管理中心是民政部直属事业单位，负责全国的福利彩票发行和组织销售工作。李立国成为分管领导后，鲍学全挖空心思讨好。据鲍学全透露，时任民政部部长临近退休年龄，李立国作为排名第一的副部长，希望更进一步。鲍学全不断炫耀自己的“高层关系”，积极为李立国奔走，最终成为李立国的心腹爱将。

图1 磨矿粒度对钒浸出率的影响

由图1试验结果可知，随着磨矿时间的增加，钒矿粒度越细，钒浸出率有所增加，但增加幅度不大。说明当该石煤钒矿矿粉粒度达到一定时，钒浸出率受粒度影响较小。从能耗及过滤角度考虑，选择对辊细碎矿样直接进行拌酸熟化。

2.2 浓硫酸用量对钒浸出率的影响

硫酸用量是石煤钒矿熟化过程重要的指标，考察熟化过程硫酸用量（H2SO4≥93%）为原矿质量的10%、15%、20%、25%、30%对钒浸出率的影响。对辊细碎后矿样加入浓硫酸搅拌均匀，在100℃熟化24 h，熟化矿室温搅拌浸出1 h，硫酸用量对钒浸出率的影响试验结果如图2所示。

图2 硫酸用量对钒浸出率的影响

由图2试验结果可知，硫酸加入量对钒浸出率影响较大，随着硫酸用量的增加，钒的浸出率增加非常明显。特别是硫酸用量由10%增加至25%，钒浸出率增加了46.4%。继续增加硫酸用量至30%，钒浸出率增加缓慢。因此确定拌酸熟化过程硫酸加入量为原矿的25%。

2.3 熟化温度对钒浸出率的影响

对辊细碎后的矿样加入25%浓硫酸搅拌均匀，保持一定温度熟化24 h，熟化矿室温下搅拌浸出1 h，考察不同熟化温度对钒浸出率的影响，试验结果如图3所示。

图3 熟化温度对钒浸出率的影响

由图3试验结果可知，熟化温度对钒浸出率影响较大。当熟化温度较低时，矿石中钒基本不能被浸出；当熟化温度由80℃增加至100℃，钒浸出率由24.56%增加至84.5%；增加熟化温度至120℃，钒浸出率增加至87.52%。考虑熟化料依靠浓硫酸放热较难维持120℃，需要外加热，且能耗消耗过高，确定熟化温度为100℃。

对辊细碎后的矿样加入25%浓硫酸搅拌均匀，100℃保温熟化，熟化矿室温下搅拌浸出1 h，考察熟化时间为6 h、12 h、18 h、24 h、30 h对钒浸出率的影响，试验结果如图4所示。

图4 熟化时间对钒浸出率的影响

由图4试验结果可知，随着拌酸熟化时间的延长，钒浸出率增加，当熟化时间为24 h时，钒浸出率达到84.5%；继续增加熟化时间至30 h，钒浸出率增加至85.47%，钒浸出率增加不大。因此，确定石煤钒矿拌酸熟化时间为24 h。

2.5 熟化矿浸出温度对钒浸出率的影响

对辊细碎后的矿样加入25%浓硫酸搅拌均匀，100℃保温熟化24 h，熟化矿在不同温度下搅拌浸出1 h，考察浸出温度为室温（25℃）、40℃、55℃、70℃、85℃对钒浸出率的影响，试验结果如图5所示。

图5 浸出温度对钒浸出率的影响

由图5试验结果可知，浸出温度由25℃增加至85℃，钒的浸出率由84.5%增加至86.2%，说明浸出温度对钒浸出率影响小，综合考虑浸出温度确定为室温。

2.6 浸出液提取五氧化二钒

浸出液中含有大量的残酸，而萃取过程中要求料液pH值为2.5～2.8。因此萃取前使用碳酸钠中和浸出液至pH值为2.5～2.8。浸出液中部分铁以三价形式存在，三价铁易被有机相萃取，所以在中和液加入铁粉将三价铁还原成二价。还原液采用6级萃取，2级负载有机相洗涤，3级反萃，萃取有机相组成为15%P204＋5%TBP＋80%200＃溶剂油，反萃液为1.5 mol／L硫酸溶液，萃取相比（O／A）为2∶1，反萃相比（O／A）为3∶1，萃取率为98.65%，反萃率为98.74%。

反萃液加入氨水中和至pH值为2.0，加入双氧水将溶液中的钒氧化为五价钒，继续加入氨水调节pH值至2.0～2.5，在温度为90～95℃，沉淀红钒，沉钒效率为97.82%。红钒在500～550℃下煅烧2 h脱氨，分解得到五氧化二钒产品，产品含五氧化二钒98.57%，产品质量达到国家标准。

3 结 论

通过对磨矿时间、拌酸熟化硫酸用量、熟化温度、熟化时间、熟化矿浸出温度等条件进行优化，获得最佳熟化条件为对辊细碎矿样（粒度为：＋74 μm 68.2%，147～74 μm 4.2%，－74 μm 27.6%），熟化硫酸用量为25%，熟化温度为100℃，熟化时间为24 h，熟化矿浸出液固比为2∶1，室温搅拌浸出1 h，钒浸出率达到84.5%。

采用P204萃取钒，萃取率达到98.65%，反萃率为98.74%，氨水沉钒效率为97.82%，产品达到国家98五氧化二钒质量标准，冶炼总回收率为80.51%。

［1］姚金江，吴海国，李婕.高钙低品位石煤提取五氧化二钒新工艺［J］.湖南有色金属，2009，25（6）：21－23.

［2］李欣，王毅，朱军.低品位钒矿直接酸浸提钒工艺研究［J］.钢铁钒钛，2010，31（3）：10－14.

［3］徐亚飞，李永刚，廖元双，等 .石煤矿硫酸浸出提取钒的研究［J］.矿冶，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

国家科技支撑计划项目（2012BAB07B03）

张著（1986－），男，助理工程师，主要从事有色金属冶炼工艺研究和设计。