黄山石煤中钒价态及提钒技术研究

黄山石煤中钒价态及提钒技术研究许国镇，陈波珍，翰晓梅，蒋莉，姜鸿莺（中国地质大学北京１０００８３）关键词含钒石煤，钒，钠化焙烧１前言我国有丰富的两大钒矿资源：钒钛磁铁矿和含钒石煤。后者广泛分布我国南方数省，储量大，层位稳定、含钒品位高。综合考察报告表...     

甘肃酒泉某石煤钒矿隧道窑工业化焙烧试验研究

目前国内从石煤中提取钒的焙烧工艺普遍存在钒转浸率低且不稳定的特点。以甘肃酒泉某含钒石煤为研究对象,采用步进式隧道窑进行石煤氧化焙烧提钒试验,考察了焙烧温度、焙烧时间、孔洞形状等条件对钒焙烧转浸率的影响。结果表明,该石煤氧化焙烧的最佳条件为:焙烧温度900℃、焙烧时间9 h、10孔砖型,焙烧矿块粉碎后用80 g/L硫酸溶液在液固比2:1条件下浸出,可获得86%的浸出率;原矿破碎球磨矿粉压制成空心砖,采用步进式隧道窑焙烧可方便控制焙烧温度和焙烧时间,获得85%的焙烧转浸率,并且可实现连续作业,烟气集中处理,改变了平窑焙烧不能自由控制作业过程及烟气排放难以有效治理的状况,对环境非常有利,并更容易实现工业化。     

云母型含钒石煤灰渣空白焙烧提钒试验研究

为探究云母型含钒石煤空白焙烧提钒工艺的可行性,以西北某地云母型含钒石煤为研究对象,对石煤进行循环流化床燃烧利用其热能后,通过细磨技术对石煤灰渣进行预处理,同时,针对灰渣粒度、焙烧温度、焙烧时间、空气流量等焙烧因素对钒转浸率的影响作用,对细磨处理后的灰渣进行了空白焙烧的相关试验研究。研究结果表明:焙烧温度对钒转浸率的提高有显著影响,焙烧过程中,较低的焙烧温度不能有效破坏钒云母晶格结构,当焙烧温度足以有效破坏云母晶格结构时,若低价钒不能被氧化成高价态含钒化合物,钒也难以浸出;焙烧过程中,氧化性气氛的存在一方面将释放出来的低价钒氧化成高价态含钒化合物,同时有助于促进含钒云母晶格中钒的释放;经细磨预处理的石煤灰渣进行高温空白焙烧后,在常温(20℃)、低酸(0.54 mol·L-1H2SO4)、无助浸剂、静置2 h等酸浸条件下进行酸浸,钒转浸率可达83.81%,这表明对云母型含钒石煤进行空白焙烧提钒是可行的。     

一种从含钒石煤或含钒灰渣中提取五氧化二钒以及综合提取铵明矾和铁红的方法

一种从含钒石煤或含钒灰渣中提取五氧化二钒以及综合提取铵明矾和铁红的方法，涉及钒的提取以及铝和铁的综合回收。其步骤包括直接焙烧脱碳、搅拌浸取、过滤液除铝、制备铵明矾、提取硫酸盐、煅烧氧化、钒铁分离、制备铁红、制备五氧化二钒。该工序无氯化物气体污染、工序简单，钒的综合回收率高达87．19％。特别是解决了石煤发电厂含钒灰渣提钒的技术难题。     

石煤提钒钠化焙烧与钙化焙烧工艺研究

调研了石煤提钒钠化焙烧和钙化焙烧两种工艺的发展现状。高硅低钙含量的石煤宜采用钠化焙烧,高钙含量的石煤宜采用钙化焙烧,两种工艺各有所长。归纳了两种工艺下石煤提钒的最佳焙烧条件,得出最佳焙烧条件分别为:钠化焙烧温度区间800～850℃,焙烧时间2.0～2.5h,磨矿粒度106～180um,氯化钠用量为矿石的10%～20%。钙化焙烧比钠化焙烧要高100℃,温度区间900～950℃,焙烧时间2～3h,磨矿粒度106～180um,石灰用量为矿石的6%～8%。两种焙烧都需要充足的氧化氛围,但钠化焙烧时氧气不宜过多。各最佳焙烧条件之间存在一定耦合关系,在生产实际中,宜针对不同石煤进行特定实验。最后,总结了石煤提钒的主要焙烧设备,其中流化床炉具有较好的发展前景。     

石煤的工艺矿物学特性及其与提钒的关系

从工艺矿物学角度出发,对石煤的工艺矿物学特性及其与提钒的关系进行了研究与分析,结果表明:石煤含钒较低,通过选矿提高其品位将具有重要意义;石煤是有机碳与无机元素的混合体,浸出前脱碳的方法有焙烧和浮选两种;高碳石煤可先燃烧发电,燃烧灰渣作为提钒的原料;大部分石煤,SiO2是其含量最高的组分,含钒浸出液除硅一般采取静置沉淀法;石煤中的Al2O3主要来自粘土矿物,它会随钒一起溶出而进入浸出液,一般采用明矾结晶法除去;石煤中的钒多是以V3+为主,为了提高浸出率,须将V3+氧化为V4+或V5+;石煤中钒的赋存状态,大部分是类质同相,其次是吸附形式;绝大部分石煤属难浸矿石,要提取其中的钒就必须破坏矿物的晶体结构,破坏方法主要有火法焙烧和湿法直接酸浸两大类,其中,钠化焙烧法已被禁止使用、钙化焙烧法不适于大量生产、空白焙烧由于提钒效率低而应用较少;直接酸浸法是提钒的发展方向,添加氧化剂或助浸剂等对浸出进行强化,是提高钒回收率的重要途径。     

石煤流态化焙烧—酸浸提钒工艺研究

采用流态化焙烧—酸浸工艺从某含钒石煤中提钒,考察了流态化焙烧参数和浸出参数对钒浸出率的影响。结果表明,在焙烧温度750℃、焙烧时间15min、助浸剂氟化钙用量5%、硫酸体积浓度15%、浸出温度98℃、浸出时间6h、液固比1.5∶1的条件下,钒的浸出率可达83.90%。     

石煤活化焙烧提钒试验及机制研究

针对目前含钒石煤焙烧效果差、钒浸出率低以及欠缺相关焙烧理论研究等问题,本文以湖北某地石煤原矿为对象,研究了石煤活化焙烧提钒过程中活化剂种类、用量、焙烧温度及时间对浸出率的影响,同时对石煤焙烧料进行X射线衍射、扫描电镜以及热力学分析。试验结果表明活化剂种类不同,石煤焙烧效果差别较大,其中添加硫酸钾焙烧对提高钒水浸率效果最为显著,同时焙烧温度和时间也是影响焙烧效果的主要因素;石煤在焙烧温度为950℃、时间为60 min及添加4%氯化钠和8%硫酸钾的条件下,钒水浸率为55.24%、总浸出率为70.02%;X射线衍射分析表明石煤通过添加硫酸钾活化焙烧,焙烧熟样中易生成钾钠长石和硬石膏,其抑制了钙长石的形成同时促进了水溶性钒酸盐的生成,从而提高了相应钒的水浸率;热力学分析表明石煤添加硫酸钾焙烧,焙烧熟样中硫酸钙的反应吉布斯自由能低于钙长石等矿物,同时钒酸三钠的生成吉布斯自由能亦小于其他种类钒酸盐。     

方山口石煤提钒焙烧相变机理的研究

对石煤提钒焙烧过程相变机理的研究是在石煤提钒工业生产中的主要研究课题之一。借助X衍射分析手段,详细研究了方山口石煤无添加剂焙烧和加添加剂氯化钠焙烧过程中,矿样中主要物相随温度升高的变化。得出了方山口石煤钠化焙烧过程中主要物相变化的化学反应方程式。     

含钒石煤微波焙烧提钒试验研究

以某含钒石煤为原料进行微波焙烧提钒研究,并与常规焙烧提钒进行对比,主要考察微波焙烧温度、微波焙烧时间、硫酸体积浓度、浸出时间、液固比、浸出温度对钒浸出率的影响。结果表明,在微波焙烧温度550℃、焙烧时间20min、硫酸体积浓度15%、浸出时间6h、液固比1.5∶1(mL/g)、浸出温度95℃的条件下,钒浸出率为86.64%,在相同浸出条件下,常规马弗炉700℃焙烧1h钒的浸出率为84.22%。微波焙烧相对常规焙烧能在更低温度、更短时间内达到相同的提钒效果。     

石煤提钒浸出过程研究现状与展望

介绍了我国钒资源以及石煤的分布情况,指出了石煤提钒的难点和关键,综述了国内主要石煤提钒浸出过程的工艺条件、应用情况及各自的优缺点。空白焙烧-低酸浸出成本低、钒的浸出率高、污染少,但该技术不具有普适性;石煤碱浸出提钒、钙化焙烧提钒及石煤高酸浸出提钒,污染少,都能够获得高钒浸出率,但高的浸出成本,限制了其应用。钠化焙烧提钒普适性强,钒浸出率高,浸出液中钒的提取过程简单,在焙烧过程添加固氯剂后,产生的Cl2和HCl气体能够75%以上被固化下来,可大大降低烟气治理的成本。     

石煤提钒工艺及设备进展

分析了含钒石煤加活化剂拌酸熟化等六种在工业生产中应用的石煤提钒工艺流程及焙烧设备的特点,并对石煤提钒企业大规模生产的工艺流程及焙烧设备选择提出了建议。     

钙质复合添加剂对石煤提钒焙烧效果的影响

以湖北某云母型含钒石煤为原料,研究了不同钙质添加剂对石煤焙烧效果的影响。在此基础上选取CaO、CaF_2组成复合添加剂,考察了复合添加剂配比、焙烧温度及焙烧时间对钒浸出率的影响,同时对石煤焙烧熟料进行了扫描电镜、X射线衍射、热力学分析。结果表明,石煤在添加6%CaO+4%CaF_2、焙烧温度850℃、焙烧时间90min的条件下焙烧,焙烧熟料按照液固比3∶1(mL/g)加入体积分数20%的硫酸、95℃浸出2h,钒浸出率可达91.73%。XRD和热力学分析表明,CaF_2参与了化学反应,添加剂加入后云母结构在焙烧过程中被有效的破坏,为钒的解离提供了基础;CaO对V_2O_5有很好的亲活力,焙烧可以促进钒酸钙的生成,有利于钒的浸出。     

碳质石煤与生物质混合焙烧提钒工艺研究

以湖北地区含钒量较低的碳质石煤为原料,研究石煤与生物质及添加剂混合共焙烧过程中五价钒的转化率,确定合理的焙烧参数。结果发现:生物质的添加对石煤的脱碳和焙烧过程起促进作用,石煤与生物质7∶3混合在850℃的温度下焙烧取得最佳反应效果;加入4%的复合添加剂后(其中w_((Na_2CO_3))∶w_((CaCO_3))=6∶4),在950℃温度下焙烧2 h后,熟样中钒的转化率最高,五价钒的转化率为60%。     

石煤提钒的焙烧方式管见

本文对目前石煤提钒采用的焙烧方式作了比较,并论述了其他几种焙烧方式应用的可能性。提出了一种可能替代平窑焙烧方式的设计。     

从石煤中提取五氧化二钒的工艺研究

根据陕西某石煤矿的特点，采用“氧化焙烧-硫酸浸出-P204萃取-硫酸反萃-氨水沉钒-煅烧”的工艺流程，进行了从石煤中提取V2q的试验研究，结果表明，石煤矿样于850℃焙烧2h后，在液固比1：1，浸出温度103℃的条件下，采用二段浸出方式，焙烧矿样用二次浸出的溶液补加少量硫酸进行一次浸出，一次浸出渣用在较高酸度下二次浸出，钒的总浸出率可达84％。浸出液经预处理后用氨水调节pH值至2．0左右，用P204萃取，经水洗后硫酸反萃，可得到较为纯净的钒溶液，再将其氧化后，经氨水沉钒、煅烧得到纯度大于98％的V2O5产品，全流程钒总回收率可达80％以上。     

石煤旋窑焙烧工艺研究

目前的从石煤中提取钒的工艺普遍存在钒转化率低且不稳定的特点.对不同类型矿石进行了多因素旋窑焙烧条件试验,考察了添加剂的加入对钒焙烧转化率的影响.结果表明,矿石在旋窑中于800 ℃下焙烧2 h后,用4 g/L硫酸溶液在液固体积质量比3∶1条件下浸出,钒浸出率最高可达85%,并且可实现连续作业,烟气集中处理,改变了平窑焙烧不能连续作业及烟气无序排放难于处理的状况,对环境非常有利.     

钙盐添加剂焙烧对石煤提钒的影响研究

文章以湖南某地含钒石煤矿样作为研究对象,采用钙化焙烧工艺,经过水浸酸浸联合浸出,通过优化添加剂的组成比例、焙烧温度和时间等参数,结果表明:钙质添加剂为CaO和CaCl2,添加配比分别为6%和4%,在焙烧温度850℃的条件下焙烧90 min,浸出时间2.5 h的条件下,钒的浸出效果达到最佳,为91.1%。实现了钙盐添加剂对钒浸出率的显著提升。     

硫酸焙烧对石煤提钒过程的影响

采用硫酸焙烧—浸出工艺从某难处理石煤中提钒,分析了硫酸焙烧及浸出过程中矿物物相及微观结构的变化。结果表明,当加入0.25mL/g硫酸在200℃焙烧1.5h后,按液固比(mL/g)为1.2在80℃浸出60min的条件下,钒浸率可达到85.57%。硫酸焙烧过程中方解石转变为硬石膏,含钒云母结构被破坏,同时生成硫酸铝钾晶相,矿物微观结构疏松多孔。与传统酸浸工艺相比,硫酸焙烧—浸出工艺的焙烧温度低、浸出过程无助浸剂、浸出时间短、浸出率高、能耗低。     

石煤钒矿浓酸熟化浸出工艺优化

针对目前石煤钒矿焙烧效果差,全湿法工艺流程缺陷多等问题,以湖南某地石煤钒矿为研究对象,在前期对含钒石煤矿进行浓酸熟化浸出研究的基础上,采用保湿处理对石煤钒矿浓酸熟化浸出过程进行强化,重点考察了熟化时间、硫酸用量、熟化温度、拌水量工艺参数对钒浸出率的影响,同时对石煤中含钒物相在熟化过程中变化进行了研究。试验结果表明:熟化过程中控制相对湿度在65%左右进行保湿处理,在熟化时间8.5 h、硫酸用量20%、熟化温度120℃、拌水量10%的最佳熟化条件下,钒浸出率达到93.9%;而在相同酸用量、熟化温度和拌水量的条件下,采用常规浓酸熟化法熟化5.5 h,钒浸出率只有78.0%。保湿处理极大提高了石煤钒矿浓酸熟化浸出工艺的钒浸出率,起到了显著地强化作用。由含钒物相分析可知,在熟化过程中含钒云母物相被有效破坏,水浸过程中云母结构没有继续分解,只是可溶钒的溶出过程。本实验采用保湿浓酸熟化浸出技术,避免了高耗能、高污染的焙烧过程,提钒效率高,是一种经济环保的石煤提钒新工艺,具有良好的工业应用前景。