李 龙

（陕西秦枫科技有限责任公司，陕西 西安 710065）

目前提钒工艺中采取的主要是钠化焙烧法,火法-湿法联用工艺是目前工业上从石煤中提取钒应用较多的技术，主要有钠化焙烧-水浸工艺、钙化低钠焙烧-碱浸工艺、空白焙烧-碱浸工艺(直接焙烧)和加酸焙烧冰浸工艺等。槐树坪钒矿当前采用了空白焙烧-低酸浸出-离子交换-除杂-偏钒酸铵沉钒工艺，本文着重分析了槐树坪钒矿利用隧道窑焙烧后，稀酸浸出的实验路线，使钒的浸出率达到80%以上，为后续工艺明确了相关技术条件，为设备选型提供了依据。

1 矿石性质

（1）原矿多元素分析。对槐树坪钒矿平硐分段取得的矿样制样缩分后制成综合样，进行多元素分析，结果见表1。

（2）岩矿鉴定。矿石含矿岩性为碳硅质板岩和碳泥硅质板岩，岩石主要由石英、长石，其次为碳质、绢云母等；金属矿物黄铁矿、褐铁矿呈浸染状-星点状分布，此外有少量金红石呈星点状分布。矿体围岩为白云岩，岩石主要由白云石组成，此外有少量方解石和石英。一定量方解石、白云石存在对原矿直接酸浸提钒不利。

（3）矿石物质组成。矿石的化学成分主要是SiO2，其次是Fe、Al2O3、Ba等，可利用的元素是V2O5，含量为1.04%，无可综合回收元素[1]。有害元素S主要以硫化物（黄铁矿、黄铜矿）和硫酸盐（重晶石）的形式存在。钒主要赋存铁铝矿物中，占钒总量约57.03%；其次是云母中的钒，占36.12%；难溶硅酸盐中的钒很少，约占6.85%。

表1 原矿多元素分析结果

2 浸出试验工艺流程

钒矿样经两级破碎至-25mm,通过磨矿机磨细至-200目≥80%，加水搅拌后运至陈化库均化和陈化，陈化好的矿粉72小时后输送至挤出机成型，自动切条制砖，码胚机自动码胚，每块砖湿重3.66kg，含水率（干基）20.32%，然后装入窑车进入隧道窑焙烧。槐树坪钒矿制好的窑砖为17孔砖，外形尺寸240×120×90mm，单块湿砖重3.66Kg，分别装入4.2×3.2m窑车，经4.6×79m烘干窑烘干、进入4.6×192m隧道窑焙烧，焙烧总时间60小时，窑内最高温度880±20℃，样砖放置上层温度约为860℃。

烧成后单块砖重量2.9Kg，除个别有裂纹外，其余外观均良好，在干燥及焙烧过程无倒垛发生[2]。

（1）隧道窑烧成砖的浸出料浆比重。将隧道窑烧成砖磨细至-80目，该烧成熟料堆角为53°。称取200g熟料，加入300mL水，料浆体积在22℃时为390mL，比重为1.28g/mL；55℃时体积为400mL，比重为1.25g/mL。

（2）隧道窑烧成砖的浸出验证实验。将按照粒级和划分的17孔砖进行编号为1、2、3、4、5、6号样，分别破碎、磨细至-80目，混匀，测五氧化二钒含量。各取焙烧熟料200g，加水300mL，浓硫酸5.5mL，浸出温度20度，浸出时间60分钟。

表2 槐树坪钒矿制砖隧道窑焙烧熟料浸出试验结果

试验中发现，编号6的样品浸出率较差，因为该编号矿样为小于100目占比60%，粒度粗大，在该熟料破碎磨粉过程中，发现了大量未氧化碳粒。结合表2的试验结果分析，槐树坪钒矿在做隧道窑焙烧试验温度与小试最佳焙烧温度相差了50℃～80℃，影响转浸率5%～8%。因此，可考虑对浸出方式加以改进，以期提高钒转浸率。

（3）一次浸出时间对钒浸出率的影响。本次浸出选用5号焙烧熟料，磨矿粒度小于80目，混匀后测得其五氧化二钒含量为1.20%。取该焙烧熟料2000g，加水3000mL，浓硫酸55mL，浸出温度20℃。浸出20分钟后每隔10分钟分析一次即时浸出液与浸出渣的含钒情况，计算即时浸出率。可以看出，在一次酸浸的条件下，浸出时间达到60分钟后，钒浸出率稳定在80%左右，再延长浸出时间浸出率不变。

3 浸出方法研究

（1）一次循环浸出实验。按照浸出方法的不同进行分阶段实验。共浸出10次，试验结果为平均浸出率为70.23%，比一次浸出的浸出率低10%左右，说明吸附尾液直接返回配置浸出液，影响钒浸出率10%左右。

（2）二次循环浸出。二次循环浸出试验的其它条件与一次循环浸出试验相同。共进行了十次试验，试验结果为平均浸出率为74.83%，与返回配置一次浸出液相比，可使钒的浸出率提高4.6%。将吸附尾液用石灰中和后再返回浸出共进行十次试验，浸出率为79.98%，比吸附尾液不中和直接返回浸出的浸出率提高了5.15%，且与用清水加硫酸一次浸出的浸出率相近，说明吸附尾液用石灰中和后再返回浸出，与用水一次浸出结果相近。

（3）二次逆流浸出。二次逆流浸出试验的其它条件与二次循环浸出试验相同，只是离子交换尾液经RO处理。共进行了十次试验。槐树坪钒矿最终选定的浸出方式是二次逆流循环浸出，吸附尾液做水处理后循环使用，此时钒浸出率可以达到85%。

4 结语

槐树坪钒矿采用焙烧-浸出工艺提取五氧化二钒，焙烧要求的温度虽然较高，但焙烧温度范围较宽，试验的860-975℃均可达到高的钒转浸率；这些对该钒矿的工业化生产顺利实施是非常有利的。槐树坪钒矿含碳4.56%，发热值约350kcal/kg，采用焙烧提钒工艺可以充分利用其热值，能耗较低。石煤钒矿焙烧-浸出工艺易于实现工业化，是成熟的生产工艺，对环境友好，能达到政府环保部门的要求。槐树坪钒矿采用隧道窑焙烧试验，钒浸出率稳定在85%以上，综合回收率达到80.96%，这个浸出率与回收率在硅质岩型钒矿（含石煤）提取五氧化二钒的工艺中是相当高的，处于领先地位；并且浸出过程硫酸消耗量较低，只有25-30L/吨熟料。

[1]曹继石.煤中五氧化二钒的提取新工艺研究.湖南大学,2011.

[2]田宗平.石煤钒矿提取五氧化二钒工艺研究与工业实践.无机盐工业,2011：39.