專利名稱：一種從石煤中同時提取釩和硅的方法
技術領域：
本發明涉及石煤提取領域，具體涉及一種從石煤中提取附加產物的工藝。
背景技術：
石煤是一種碳質頁巖，其特點是發熱量低、灰分高，含有多種金屬元素和非金屬元素。我國石煤的蘊藏量極為豐富，僅湖南、湖北、江西、浙江、安徽、貴州、陜西等7省的石煤中，V2O5的儲量就已經超過世界上各國V2O5儲量的總和。因此，含釩石煤是一種可用于提取釩的重要礦產資源。礦石中的釩主要分布在含釩云母中，其次為含釩電氣石、含釩高嶺石， 少量分布在針鐵礦、赤鐵礦、碳酸鹽等礦物中。石煤中的三價釩和四價釩以類質同相形式存在于粘土礦的硅氧四面體中，結合堅固，只有在高溫和添加劑的作用下，才能轉變為可溶性的五價釩。當前，我國石煤提釩工藝的研究和生產發展迅速，然而目前主要投產中的石煤提釩工藝仍存在很多不足，與此同時，石煤中釩的品位較低，石煤中提釩產生的廢渣量大，從石煤提釩廢渣資源的實際出發，開展廢渣資源綜合利用，對提高資源利用效率具有十分重要的意義。現有的石煤提釩工藝主要有鈉化焙燒浸出和直接酸浸出提釩兩種工藝(張劍等， 石煤提釩的現狀與研究，河南化工，2010第27卷27-30)。鈉化焙燒工藝存在提取率低，有氯氣，氯化氫等廢氣排出，環境污染嚴重，廢氣處理成本高，同時占石煤絕大部分的二氧化硅直接作為廢渣排放等不足；直接酸浸出提釩工藝則存在生產過程需考慮設備防腐，廢水量大且難處理等缺點。近年提出一種石煤提釩清潔工藝，即空白焙燒堿浸出提釩工藝，該工藝釩浸出率高，廢氣、廢水排放少等優點。同時在該工藝中，會產生大量石煤渣，此渣中SiO2 含量高達53% 79%。為了充分利用這些高附加值的二氧化硅，現在逐步發展了從此硅渣中提取白炭黑的工藝。因此石煤堿浸提釩同時生產白炭黑的工藝不僅避免了環境污染，而且實現了石煤的綜合開發和循環利用。但是，目前發展的工藝需要加大堿的用量(甚至高達30%的堿含量)來提高硅的浸出率，才能保證較高的白炭黑產率，這無疑大大增加了生產成本，同時釩的浸出率卻有所下降，得到的白炭黑產品的分散性和穩定性也不高，可盈利空間很小。

發明內容
因此，本發明要解決的技術問題在于提供一種從石煤堿浸提釩中同時提高釩和硅的浸出率，得到分散性良好的白炭黑產品的方法。本發明的技術方案是，一種從石煤中同時提取鑰;和娃的方法，包括石煤的粉碎和焙燒，該方法包括以下步驟a.在所述焙燒工序后，加入占石煤粉質量比為O. 4% 4%的鈉或鉀的鹵化鹽，再用l-4mol/L的堿液浸出，壓力為O. 2 O. 8Mpa，溫度為130 190°C，攪拌，常規過濾得浸出液；
b.將步驟a所得浸出液放入反應釜中加熱至60_90°C，同時緩慢加入酸調節pH 至7. 5 8. 5，攪拌均勻，得到乳濁液，將所述乳濁液常規壓濾，并用熱水在壓濾機中洗滌濾餅；c.將步驟b所得濾液和水洗液進行提釩；所得濾餅則制漿，噴霧干燥，即得白炭
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O根據本發明的從石煤中同時提取釩和硅的方法，優選的是，所述鈉或鉀的鹵化鹽的添加量為I. 2% 2%。進一步地,步驟a所述鈉或鉀的齒化鹽選自NaCl、NaF或KF中的一種。鈉或鉀的鹵化鹽在浸出過程中將破壞石煤礦的穩定結構，不僅對釩的浸出有促進作用，硅的浸出率也將得到大大的提高，與此同時，由于加入的這些離子會影響二氧化硅的聚合狀態，在下階段沉淀法得到的白炭黑產品的分散性和穩定性也將得到改善。作為優選， 此類鹽選自NaCl、NaF或KF中的一種。步驟a所述堿通常選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸銨、碳酸氫銨中的一種。也可以根據需求采用其他的堿。更優選的是，所述堿選自氫氧化鈉、碳酸鈉、氫氧化鉀中的一種。進一步地，步驟a所述的攪拌時間為3 5小時；該時間為優選的時間。攪拌的原則是攪拌均勻即可。進一步地，步驟b中所述的攪拌時間為O. 5-2小時。該時間為優選的時間。由于需要邊攪拌邊加酸，所以有一個優選的實施時間。在一個優選的實施方案中，步驟a所述壓力為O. 4 O. 6Mpa ;步驟a所述溫度為 150 170°C。這兩個優選的實施范圍可以使反應更平穩、快速。優選的是，步驟b所述酸選自硫酸、硝酸、鹽酸中的一種。也可以采用其他的酸，只要能將PH調節在上述范圍即可。優選的是，步驟b所述熱水的溫度為30_90°C。優選的是，所述石煤的焙燒工序中，焙燒溫度為800_950°C。本發明對石煤的粉碎、 焙燒操作沒有特殊要求，按照常規操作即可。將石煤的焙燒溫度控制在為800-950°C，可以使焙燒更充分、堿浸提效果更好。優選的是，所述堿液中的堿占所述石煤粉質量比的10% 15%。這種用量可以更節約堿。本發明通過在堿浸提過程中，添加了鈉或鉀的鹵化鹽，提高了釩和硅的浸出率，并通過影響二氧化硅的聚合狀態，大大提高了使下一步操作中得到的白炭黑產品的分散性和穩定性。此方法克服了現有從石煤堿法提釩中沉淀法生產白炭黑技術通過大量加入堿用量 (有的高達30%)的高成本投入來保證白炭黑產率，卻降低了釩的浸出率的難題，在相同的堿用量的條件下，只需加入少量鹽，就可以同時得到較高的釩和硅的浸出率，不僅降低了生產成本，還使釩的浸出率在原有的基礎上提高了 2% 11%，硅的浸出率則在原有的基礎上提高了 5% 20%，所得白炭黑產品的分散性的穩定性也得到改善，具有很大的實用性， 生廣利潤將大大提聞。
具體實施方式
實施例II、將含釩石煤礦石粉碎至100目，然后做成直徑IOmm礦球，在850°C下焙燒3. 5小時；2、焙燒好后，加入占石煤粉質量比為I. 2%的NaF，再用濃度2. 5mol/L的NaOH溶液浸出，堿占礦石煤粉質量比10%，壓力為O. 4Mpa，溫度為150°C，攪拌3小時，常規過濾得浸出液；3、將第二步所得浸出液放入反應釜中加熱至80°C，同時緩慢加入硫酸調節pH至 8. 5，維持攪拌約I小時，將第二步所得乳濁液常規壓濾，并用60°C熱水在壓濾機中洗滌濾餅。4、將第三步所得濾液和水洗液進行常規離子交換、沉釩，所得濾餅則制漿，噴霧干燥，即得白炭黑。實施例2I、將含釩石煤礦石粉碎至100目，然后做成直徑IOmm礦球，在900°C下焙燒3小時；2、焙燒好后，加入占石煤粉質量比為I. 2%的NaCl，再用濃度I. 8mol/L的KOH溶液浸出，堿占礦石煤粉質量比10%，壓力為O. 4Mpa，溫度為150°C，攪拌3小時，常規過濾得浸出液；3、將第二步所得浸出液放入反應釜中加熱至80°C，同時緩慢加入硫酸調節pH至 8，維持攪拌約I小時，所得乳濁液常規壓濾，并用60°C熱水在壓濾機中洗滌濾餅。4、將第三步所得濾液和水洗液進行常規離子交換、沉釩，所得濾餅則制漿，噴霧干燥，即得白炭黑。實施例3I、將含釩石煤礦石粉碎至150目，然后做成直徑6mm礦球，在850°C下焙燒3小時；2、焙燒好后，加入占石煤粉質量比為2%的NaCl，再用濃度I. 8mol/L的Na2CO3溶液浸出，堿占礦石煤粉質量比15%，壓力為O. 6Mpa，溫度為170°C，攪拌5小時，常規過濾得浸出液；3、將第一步所得浸出液放入反應釜中加熱至80°C，同時緩慢加入硫酸調節pH至 8，維持攪拌約I小時，所得乳濁液常規壓濾，并用35°C的熱水在壓濾機中洗滌濾餅。4、將第三步所得濾液和水洗液進行常規離子交換、沉釩，所得濾餅則制漿，噴霧干燥，即得白炭黑。實施例4I、將含釩石煤礦石粉碎至150目，然后做成直徑6mm礦球，在850°C下焙燒3小時；2、焙燒好后，加入占石煤粉質量比為2%的KF，再用濃度3. 75mol/L的NaOH溶液浸出，堿占礦石煤粉質量比15%，壓力為O. 6Mpa，溫度為170°C，攪拌5小時，常規過濾得浸出液；3、將第一步所得浸出液放入反應釜中加熱至80°C，同時緩慢加入硫酸調節pH至 7. 5，維持攪拌約I小時，所得乳濁液常規壓濾，并用40°C的熱水在壓濾機中洗滌濾餅。4、將第三步所得濾液和水洗液進行常規離子交換、沉釩，所得濾餅則制漿，噴霧干燥，即得白炭黑。
實施例5I、將含釩石煤礦石粉碎至150目，然后做成直徑6mm礦球，在800°C下焙燒4小時；2、焙燒好后，加入占石煤粉質量比為1%的肝，再用濃度I. 45mol/L的Na2CO3溶液浸出，堿占礦石煤粉質量比12%，壓力為O. 8Mpa，溫度為180°C，攪拌5小時，常規過濾得浸出液；3、將第一步所得浸出液放入反應釜中加熱至70°C，同時緩慢加入鹽酸調節pH至 7. 5，維持攪拌I. 5小時，所得乳濁液常規壓濾，并用70°C的熱水在壓濾機中洗滌濾餅。4、將第三步所得濾液和水洗液進行常規離子交換、沉釩，所得濾餅則制漿，噴霧干燥，即得白炭黑。實施例6I、將含釩石煤礦石粉碎至150目，然后做成直徑8mm礦球，在880°C下焙燒4小時；2、焙燒好后，加入占石煤粉質量比為3%的KCl，再用濃度3. 75mol/L的NaOH溶液浸出，堿占礦石煤粉質量比15%，壓力為O. 5Mpa，溫度為140°C，攪拌6小時，常規過濾得浸出液；3、將第一步所得浸出液放入反應釜中加熱至90°C，同時緩慢加入鹽酸調節pH至 7. 5，維持攪拌2小時，所得乳濁液常規壓濾，并用85°C的熱水在壓濾機中洗滌濾餅。4、將第三步所得濾液和水洗液進行常規離子交換、沉釩，所得濾餅則制漿，噴霧干燥，即得白炭黑。本發明的方法可以提高釩和硅的浸出率，并通過影響二氧化硅的聚合狀態，大大提高了使下一步操作中得到的白炭黑產品的分散性和穩定性，從而降低了生產成本，增加了利潤。該方法操作簡單，便于規模化生產，具有較大的推廣價值。
權利要求
1.一種從石煤中同時提取鑰;和娃的方法，包括石煤的粉碎和焙燒，其特征在于該方法包括以下步驟a.在所述焙燒工序后，加入占石煤粉質量比為O.4% 4%的鈉或鉀的鹵化鹽，再用 l-4mol/L的堿液浸出，壓力為O. 2 O. 8Mpa，溫度為130 190°C，攪拌，常規過濾得浸出液；b.將步驟a所得浸出液放入反應釜中加熱至70-90°C，同時緩慢加入酸調節pH至7.5 8. 5，攪拌均勻，得到乳濁液，將所述乳濁液常規壓濾，并用熱水在壓濾機中洗滌濾餅；c.將步驟b所得濾液和水洗液進行提釩；所得濾餅則制漿，噴霧干燥，即得白炭黑。
2.根據權利要求I所述的從石煤中同時提取釩和硅的方法，其特征在于所述鈉或鉀的鹵化鹽的添加量為I. 2% 2%。
3.根據權利要求I或2所述的從石煤中同時提取釩和硅的方法，其特征在于步驟a所述鈉或鉀的鹵化鹽選自NaCl、NaF或KF中的一種。
4.根據權利要求I所述的從石煤中同時提取釩和硅的方法，其特征在于步驟a所述的攪拌時間為3 5小時；步驟b中所述的攪拌時間為O. 5-2小時。
5.根據權利要求I所述的從石煤中同時提取釩和硅的方法，其特征在于步驟a所述壓力為O. 4 O. 6Mpa ;步驟a所述溫度為150 170°C。
6.根據權利要求I所述的從石煤中同時提取釩和硅的方法，其特征在于步驟b所述酸選自硫酸、硝酸、鹽酸中的一種。
7.根據權利要求I所述的從石煤中同時提取釩和硅的方法，其特征在于步驟b所述熱水的溫度為30-90°C。
8.根據權利要求I所述的從石煤中同時提取釩和硅的方法，其特征在于所述石煤的焙燒工序中，焙燒溫度為800-950°C。
9.根據權利要求I所述的從石煤中同時提取釩和硅的方法，其特征在于所述堿液中的堿占所述石煤粉質量比的10% 15%。
全文摘要
本發明提供了一種從石煤中同時提取釩和硅的方法，包括石煤的粉碎和焙燒，該方法包括在焙燒工序后，加入占石煤粉質量比0.4％～4％的鈉或鉀的鹵化鹽，再1-4mol/L的堿液浸出，壓力為0.2～0.8MPa，溫度為130～190℃，攪拌，常規過濾得浸出液；將所得浸出液放入反應釜中加熱至60-90℃，同時緩慢加入酸調節pH至7.5～8.5，攪拌均勻，得到乳濁液，將乳濁液常規壓濾，并用熱水在壓濾機中洗滌濾餅；將所得濾液和水洗液進行提釩；所得濾餅制漿，噴霧干燥，即得白炭黑。本發明可以提高釩和硅的浸出率，提高了白炭黑產品的分散性和穩定性，從而降低了生產成本，增加了利潤。
文檔編號C01B33/12GK102583402SQ20121004632
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月27日 優先權日2012年2月27日
發明者喻華, 張彩霞, 李娟 , 黃金萍 申請人:南通漢瑞實業有限公司