我国钒页岩提钒技术研究现状及前景

综述了近十年来我国在钒页岩提钒领域的重要研究成果,包括选矿预富集、焙烧、浸出、净化富集及 沉钒等方面的研究现状和最新进展。重点探讨了典型难处理云母型钒页岩焙烧、浸出、净化富集和沉钒技术的研 究工作及最新研究成果,同时介绍了一些新兴强化钒高效提取的方法在钒页岩提钒领域的应用及机理。空白焙烧 工艺适用于钒赋存形式简单且多赋存于氧化物中的钒页岩,而对于钒赋存形式复杂的钒页岩,钒的转价率较低;添 加剂焙烧工艺能够有效破坏含钒矿物晶体结构,强化低价态钒的释放和氧化。直接酸浸工艺能有效浸取以吸附形 式存在的钒页岩中钒,而对于钒以类质同象形式赋存于云母类矿物中的页岩适用性较差;助浸剂及新兴外场浸出 工艺能进一步强化含钒矿物晶格破坏,显著提高钒的浸出率;新型净化富集技术能实现钒与杂质离子的高效分离 富集,提高分离过程的适用性和环保性;新型无铵沉钒工艺可从源头消除传统铵盐沉钒工艺过程的氨氮及大气污 染等环境问题,并获得高附加值钒产品。后续应基于钒页岩工艺矿物学研究,进一步开发高效、低能耗的提钒技 术;同时,探讨提钒技术基础理论,阐明提钒工艺过程控制因素,优化提钒工艺参数,降低生产成本,为我国钒页岩 提钒行业绿色可持续发展提供理论及技术支撑。     

含钒中间渣返回钒渣钠化焙烧提钒研究

为实现提钒尾渣中钒的高效、低耗回收,以某钢铁公司钒渣为原料,采用提钒尾渣酸浸-酸浸液沉钒预富集工艺制得含钒中间渣,研究了中间渣返回量对钒渣钠化焙烧-水浸钒浸出率的影响,并从机理方面探讨了产生这种影响的原因。结果表明：用含钒中间渣替代提钒尾渣返回钠化焙烧提钒,可降低钒渣中含钒尖晶石分解的温度和烧结程度,促进氧气进入矿物内部氧化钒,使尖晶石中的钒更容易与钠盐反应生成可溶性的钒酸钠,最终实现钒的高效、低耗回收。     

石煤焙烧过程中矿相与钒价态的变化及对钒浸出的影响

湖北某地云母型含钒石煤中的钒主要以V(Ⅲ)类质同象取代铝而赋存于白云母、伊利石等云母类矿物晶格中,很难直接被浸出.焙烧过程中,云母类矿物结构随着温度上升而被破坏得越来越彻底,因此钒的酸浸率也随着焙烧温度的升高而上升.在900℃时,云母类矿物结构完全被破坏,钒的酸浸率也达到最大.1000℃时,石煤发生烧结同时有斜辉石和钙长石等矿物生成,钒被包裹导致其浸出率急剧降低.焙烧过程中,V(V)所占比例也随着温度上升而增加,但是价态不是影响钒酸浸率的主要因素,钒的酸浸率主要受含钒矿物结构的破坏和钒的释放的控制.     

贵州省石煤型钒矿的工艺矿物学及钒的赋存状态研究

利用多种检测方法,研究了贵州省某钒矿成矿岩石中钒的矿物学特征,在此基础上,研究酸浸出钒工艺。结果表明,钒在石煤中主要富集在云母类矿物中。赋存于钒云母和含碳钒云母中的钒占原矿总量的58.01%,赋存于绢云母中钒占原矿总量的1.35%,赋存于含钒褐铁矿中钒占原矿总钒量的3.28%。矿石中褐铁矿磁性相对较强,而钒云母和含碳质钒云母也有磁性,但磁性极弱,直至磁场强度达到2 000 mT才基本上进入磁性产品,可采用磁选预富集含钒矿物,再进行化学选矿。     

低品位钒矿硫酸化焙烧——浸出提钒工艺试验研究

为实现某低品位钒矿中钒的有效提取,采用低温硫酸化焙烧预处理技术,强化含钒矿物伊利石在焙烧过程中晶体结构破坏和物相转变,为焙砂水浸提取钒创造有利条件。重点考察了焙烧温度、焙烧时间、原矿粒度、硫酸用量等因素对钒浸出率的影响及焙烧过程中的物相演变规律。结果表明:在焙烧温度为250℃、焙烧时间为2 h,原矿粒度为-0.096 mm、硫酸用量为40%的最佳焙烧条件下,钒浸出率可达83.64%。原矿、焙砂及浸出渣的XRD分析结果表明:在硫酸和升温的协同作用下,原矿中铝硅酸盐矿物晶格被有效破坏,伊利石与硫酸反应生成了重钾矾和易于浸出的水钒钠矿,脉石矿物方解石则反应生成石膏,为水浸提取钒创造了有利条件。焙烧过程的热力学计算进一步验证了低温硫酸化焙烧—水浸提钒工艺的可行性。     

陕西某碳硅质钒矿提钒工艺研究

详细论述了陕西某碳硅质含钒页岩提钒的焙烧、浸出工艺。试验结果表明,采用无钠化空白焙烧-酸浸工艺,钒的浸出率93．06％,最终回收率大干74％,品位大于98％,可用以指导生产。     

含钒褐铁矿氧化焙烧过程中钒的赋存状态及浸出机理研究

以石墨型钒矿中的典型钒矿物——含钒褐铁矿为试验对象,采用工艺矿物学的研究方法,对氧化焙烧过程中钒的氧化行为和钒的赋存状态变化及其对钒浸出的影响进行研究,从而探讨含钒褐铁矿在氧化焙烧体系下的钒的浸出机理。研究表明:在氧化焙烧过程中,含钒褐铁矿在500 ℃左右转化为赤铁矿,导致钒的赋存状态发生变化,600~850 ℃,钒的氧化反应不断进行并达到最终平衡,钒在含铝、硅较高的矿物区域富集,使钒易于浸取;温度进一步升高,矿物颗粒在高温下彼此之间发生兼并胶结,矿物内部的钒发生分异富集,严重影响了钒的浸出。      

四川广旺石煤提钒焙烧过程中钒价态的变化

四川广旺含钒石煤主矿层属品位较高较富的钒矿资源。研究表明石煤中钒主要以V (Ⅲ )形式赋存于粘土矿物里。焙烧过程钒价态的变化是石煤提钒工艺的关键 ,它直接影响石煤中V (Ⅲ )向V (Ⅴ )的价态转化率、V (Ⅴ )进一步向可溶性钒的转化率及钒的浸出与沉淀。决定焙烧过程价态转化的因素除钒本身在石煤里的赋存状态外 ,主要是焙烧的气氛和温度及石煤中所含的黄铁矿等还原性物质     

川北铝土岩型钒矿钒的赋存状态与可选性实验研究

川北铝土岩型钒矿是一种新发现的钒矿床类型,通过开展钒的工艺矿物学及可选性研究,发现钒有两种赋存状态:主要呈钒云母的独立矿物形式存在,另一种则呈类质同象的形式存在于绢云母和伊利石中。钒的可选性实验研究表明该铝土岩型钒矿经济可选,采用“重选选硫-尾矿氧化焙烧碱浸钒钼-浸渣选粘土”的选冶联合工艺,可以有效回收矿石中有价元素钒、钼,并综合利用矿石中伴生的黄铁矿和粘土矿物。其中,钒的渣计浸出率74.42%、液计浸出率75.97%,钼的渣计浸出率88.77%、液计浸出率91.00%。      

含钒云母悬浮氧化焙烧-酸浸提钒试验研究

以陕西某V₂O₅品位2.36%的含钒云母为原料,开展了悬浮氧化焙烧-硫酸浸出提钒工艺研究,考察了焙烧温度、焙烧时间、焙烧气量以及氧气浓度对V₂O₅浸出率的影响,采用X射线衍射、热重分析、傅里叶变换红外光谱等检测手段对焙烧前后含钒云母的结构进行了分析。研究表明,适宜的悬浮氧化焙烧工艺为:焙烧温度950 ℃、焙烧时间4 h、O₂浓度35%、总气量600 mL/min,焙烧产物在硫酸用量(质量分数)20%、液固比6∶1、浸出时间3 h、浸出温度90 ℃条件下进行酸浸,V₂O₅浸出率可达73.34%,实现了含钒云母破晶提钒的目标。     

伊利石型含钒石煤空白焙烧—酸浸提钒试验研究

为研究伊利石型含钒石煤空白焙烧-酸浸提钒工艺的可行性,以陕西商洛地区某伊利石型石煤钒矿为研究对象,考察了焙烧温度、焙烧时间、焙烧粒度及浸出温度、硫酸浓度、浸出时间、液固比对钒浸出率的影响。试验结果表明：焙烧温度对钒的浸出率有显著影响,主要因为在一定的焙烧温度下,焙烧能有效破坏伊利石矿物晶体结构,使释放出来的低价钒氧化成高价态含钒化合物。对于850℃条件下空白焙烧后的石煤原料,在低酸(浓度为5%)、浸出温度90℃、浸出时间2小时、液固比4：1的条件下,钒浸出率可达72.43%,这表明对伊利石型含钒石煤进行空白焙烧提钒是可行的。浸渣样品的SEM分析结果表明,石煤焙烧过程中对钒发生的“铁束缚-硅包裹”和部分未从伊利石中释放的钒是造成钒损失的主要原因。     

MLA在青海某石煤钒矿钒的赋存状态研究中的应用

本文探讨了青海某石煤钒矿的工艺矿物学。通过化学分析、镜下鉴定及MLA各项分析,查明了矿石中的主要矿物、有用矿物、钒的赋存状态、矿物粒度及嵌布特征。研究表明,该石煤钒矿主要有用元素为V_2O_5,主要含钒矿物为云母或伊利石、碳质、粘土矿物(高岭石等)中。由于含钒矿物粒度微细,该矿较适合用冶金方法提钒,选矿方法效果微弱。     

钒云母氧化焙烧机理研究

通过TG-DSC、XRD、SEM分析以及化学浸出试验,研究了氧化焙烧过程中钒云母晶体结构和钒赋存状态的变化情况,以及这些变化对钒浸出效果的影响,探讨了钒云母的氧化焙烧机理。结果表明:1在升温过程中,钒云母依次失去层间吸附水、结晶水和羟基水。2钒云母晶体结构非常稳固,焙烧温度小于850℃时,钒云母仅发生晶体结构调整。焙烧温度低于600℃,主要发生V~(3+)的氧化反应;焙烧温度为600~850℃,V~(3+)和V~(4+)的氧化反应同时存在,但主要发生V~(4+)的氧化反应;焙烧温度大于850℃,羟基的脱除导致云母层间结合力减弱,矿物结构失去原有的稳定性,出现松散解体趋势,V~(3+)和V~(4+)的氧化反应均达到平衡;焙烧温度大于1 000℃,钒云母的晶体结构遭到破坏,原有的矿物形态逐渐消失,向非晶态玻璃相转化。     

湖北某石煤型钒矿石工艺矿物学研究

为了给湖北某石煤型钒矿石中钒的回收工艺研究提供指导,采用化学分析、显微镜观察、单矿物化学成分能谱分析、MLA矿物自动定量检测技术等手段对该矿石进行了工艺矿物学研究,得出的主要结论为：① 矿石V₂O₅含量为0.96%,含钒矿物有钒云母（纤维钒云母、含碳钒云母和片状钒云母）、含钒褐铁矿、钒钙榴石及水钒铁矿、羟钒铜矿、钒钡铜矿等;② 虽然矿石中含钒矿物种类较多,但回收钒的主要对象为钒云母、含钒褐铁矿和钙钒榴石,这三者的V₂O₅分配率合计达97.08%;③ 含钒褐铁矿和钙钒榴石具有一定磁性,而钒云母磁性极弱。根据以上结论,建议先通过强磁选预富集含钒褐铁矿和钙钒榴石、通过浮选预富集含钒云母,然后采用直接酸浸工艺回收强磁选精矿中的钒、采用加助浸剂的酸浸工艺或焙烧-酸浸工艺回收浮选精矿中的钒。     

我国石煤提钒的技术开发及努力方向

对我国石煤矿分布状况、石煤中钒的赋存状态、钒及钒化合物的用途进行了介绍, 阐述了石煤矿钠化焙烧提钒、钙化氧化焙烧提钒、无盐焙烧提钒、直接酸(碱)浸出提钒工艺及石煤矿的选矿富集情况, 对每种石煤提钒工艺的优缺点和适用性进行了比较, 并对石煤提钒发展方向进行了展望。     

广西上林石煤的矿物学和湿法提钒研究

利用多种检测方法,研究上林石煤中钒的矿物学特征,在此基础上,研究湿法提钒的工艺过程.结果表明,钒在石煤中主要富集在云母类矿物中.采用酸性浸出-溶剂萃取-铵盐沉钒流程,得到V2O5含量为99.3%的粉状产品.     

河南某钒矿中钒的赋存状态研究

利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱探针(EDS)等手段对河南某钒矿的工艺矿物学特征进行了研究。原矿化学分析结果显示,V_2O_5含量1.38%,属于高品位钒矿。矿物组成上,以石英和粘土矿物为主。样品中存在钒云母和含钒伊利石两种钒的独立矿物,钒云母特征元素为钒、镁和钾,钒含量不稳定,最小值为5.78%,最大值为9.13%,平均值为7.37%;含钒伊利石特征元素为钒和钾,钒含量不稳定,最小值为0.54%,最大值为1.31%,平均值为0.93%。钒云母和粘土矿物(包括含钒伊利石)同属层状硅酸盐矿物,其与含钒伊利石物性差异极小,无法通过物理选矿手段进一步分离,建议通过分离石英和层状硅酸盐矿物实现钒的富集。     

湘西含钒石煤提钒工艺研究

根据湘西含钒石煤矿的特点, 采用添加剂X焙烧-酸浸工艺, 从石煤中提钒, 考察了添加剂用量、焙烧温度、焙烧时间、浸出温度、酸用量和浸出时间对钒浸出率的影响。结果表明, 在添加剂用量为9%、焙烧温度为750 ℃、焙烧时间为2 h、浸出温度为50 ℃、酸用量为2%、浸出时间为4 h的条件下, 钒的浸出率可达95%以上。钒浸出液经过树脂吸附-沉钒-煅烧得V₂O₅产品, 主要技术指标均达到了化工用粉钒标准(GB3283-87)。     

石煤硫酸浸出过程中含钒矿物的浸出行为

以陕西省商南县石煤钒矿为研究对象,研究了直接酸浸、氧化酸浸及活化酸浸的提钒效果,分析了酸浸过程中含钒矿物钒的浸出规律和活化浸出机理。结果表明：在硫酸浓度250 g/L、液固比5 mL/g、温度90℃条件下,浸出12 h,钒浸出率仅为48.55%;在相同条件下,加入3%氯酸钠,氧化酸浸9 h,钒浸出率增加到61.42%;再添加9%氟化钙,仅活化浸出6 h,钒浸出率可达到92.90%。工艺矿物学研究表明：在活化酸浸过程中,氟化钙与硫酸反应生成的氢氟酸,促进了硫酸对含钒矿物结构的破坏,同时参与了含钒云母的反应,促进了含钒矿物中钒的浸出;矿物中含钒云母、钒钛矿、褐铁矿、钒硫化物中钒的浸出率分别为98.47%、42.22%、98.09%、89.70%,与氧化酸浸相比,分别增加了31.77、26.90、18.01、89.70个百分点。     

钒渣提钒工艺及研究进展

钒钛磁铁矿是钒的主要原料来源,一般通过铁水吹钒工艺生产出钒渣。钒渣主要以含钒尖晶石相、硅酸盐相和金属铁的形式存在,矿物结晶粒度微细,通常难以通过物理的方法实现矿物分离富集。本文对当前钒渣中钒提取回收的几种典型方法的优缺点进行概括分析,指出钒渣非焙烧提钒及从钒钛磁铁矿中直接富集提钒技术是未来研究发展的重要方向。