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。     

石煤提钒工艺及废物治理综述

钒是一种重要的战略物资，石煤是我国独特的一种钒矿资源，储量极为丰富．本文对我国石煤提钒的典型工艺及其废物治理进行了评述，综述了各工艺的优缺点以及酸浸、离子交换工艺的技术条件和废物治理方案，并提出了今后石煤提钒工艺及废物治理的研究发展方向．     

浙江鸬鸟石煤中钒的价态研究

我国南方下寒武统含钒石煤是一种新型钒矿资源,本文对浙江鸬鸟石煤及其风化样,采用化学物相分离及电化学分析法测定了钒的赋存价态,研究了石煤氧化焙烧过程中钒的价态变化及其分布规律。实验表明,NaCl对鸬鸟石煤中钒的氧化和转化作用不甚明显,不适宜采用钠盐氧化焙烧提钒工艺。根据鸬鸟石煤的特点,提出了先酸浸后氧化的提钒工艺。     

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。     

三种石煤钒矿浸出行为的对比研究

以江西省修水县、江西省彭泽县和湖北省通山县的三种石煤钒矿为对象,研究了直接酸浸工艺和空白焙烧-酸浸工艺对三种石煤钒矿中钒浸出行为的影响。结果表明:在温度95℃、浸出时间4h、液固比1∶1、H2SO4体积分数15%和CaF2质量分数5%的浸出条件下,三种石煤钒矿在直接酸浸工艺中的钒浸出率分别为92.39%、74.10%和40.53%,而在空白焙烧-酸浸工艺中的钒浸出率则分别为85.53%、90.78%和41.59%。石煤钒矿中钒、铁的赋存形式以及方解石等耗酸物质的含量均对钒浸出率有很大影响。空白焙烧能使炭质钒转变为较易溶出的游离钒氧化物,并能破坏云母类含钒矿物而促进钒的浸出,但同时也可能使黄铁矿等非耗酸矿物转变成赤铁矿等耗酸矿物而阻碍钒的浸出。上述三种石煤中的钒均主要赋存于云母类铝硅酸盐矿物中,根据原矿的不同特性需采用不同的提钒工艺:江西修水石煤钒矿宜采用直接浸出工艺,江西彭泽石煤钒矿宜采用空白焙烧-酸浸工艺,湖北通山石煤钒矿需采用其他提钒工艺。     

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。     

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。     

钒市场分析与石煤提钒工艺进展

我国钒产量居世界第一,由于近年来钒价出现上涨,市场前景较为乐观,预计这将极大地促进石煤提钒产业的发展。石煤作为我国优势的钒矿资源,一直未能得到充分的开采利用,需要先进工艺的研发为行业提供支撑。针对传统提钒工艺的不足,从流程上对石煤提钒的工艺进展进行了归纳和分析:钙化焙烧能实现绿色生产,但缺点是选择性较差;空白焙烧污染和生产成本最低,但酸耗高、浸出时间长、酸浸液杂质含量较多;直接酸浸工艺具有能耗低、污染小、浸出指标高的优点,但硫酸消耗大、浸出时间长、对设备耐腐蚀性要求高;低温硫酸化焙烧工艺具有能耗低、污染小、效率高等优点,但技术尚不成熟;其他类型的先进工艺(如超声波和微波技术、循环流化床设备、微生物处理技术等)受技术和设备发展水平的限制,距离工业化应用还有相当长的一段路程。     

石煤发电含钒烟灰提钒工艺研究

研究了湖南怀化地区某石煤资源循环流化床焙烧发电后产出的含钒烟灰提钒工艺。试验结果表明采用高酸浸出-净化-萃取-沉钒工艺,钒回收率可以达到65%～67%,提高了该石煤资源综合利用率,具有较好的社会效益和经济效益。     

石煤全湿法酸浸钒回收工艺研究进展

综述了石煤中钒的资源特性与回收工艺现状,围绕石煤中钒的全湿法酸浸回收工艺,结合不同工艺条件下的钒浸出反应过程控制因素及其动力学,分析了钒赋存状态、助浸剂、浸出工艺等对湿法酸浸钒回收过程的影响,阐明了含氟助浸剂、氧化剂及其复合助浸剂对钒湿法浸出的促进作用。通过钒在石煤中的赋存状态,指出了开发环保高效助浸剂并深入解析其浸出动力学以提高钒的浸出回收效率,开发浸出废液、渣的回收与资源化利用工艺是将来的研究重点,也是实现石煤中钒高效清洁回收的关键。     

石煤钒矿直接硫酸浸出试验研究

石煤钒矿中的钒一般均以类质同象形式取代六次配位的三价铝而存在于伊利石或云母晶格中,为将钒从伊利石或云母中浸出,必须破坏含钒矿物伊利石或云母的结构。将矿石粉碎至全部通过0.15 mm(100目)标准筛,在加热和有添加剂的协同作用下,可直接用硫酸浸出石煤钒矿中的钒,再将浸出浆液固液分离,得到蓝色硫酸钒溶液。结果表明:正常试验条件下,通过合理调整添加剂配比,可实现对石煤钒矿粉浸出、固液分离,钒的回收率78%以上,该浸出溶液的取得,为后续提钒工艺提供了技术保障。     

石煤酸浸提钒过程中V、Fe、Al的浸出行为研究

在热力学计算分析的基础上,对某云母型石煤脱碳样在酸浸提钒过程中V、Fe、Al的浸出行为进行研究。结果表明,在氟化钙—硫酸浸出体系中,含钒矿物白云母溶解的同时,赤铁矿和钾长石等矿物亦会发生溶解反应,硫酸浓度、浸出温度、浸出时间、液固比等参数对V、Fe、Al的浸出率影响有相同趋势,铝浸出率高于钒和铁;酸浸过程中主要矿物溶解的难易顺序为赤铁矿、白云母、钾长石,且赤铁矿达到溶解平衡所需时间较长,而白云母和钾长石可在较短时间内达到溶解平衡;要减少酸浸提钒过程中铁的溶出,可在保证钒浸出率的前提下适当缩短浸出时间。     

提钒尾渣加压酸浸取钒新工艺探索实验

针对攀钢钒钛磁铁矿提钒尾渣的矿物特点,结合石煤氧压提钒新技术,提出了氧压直接浸出提钒尾渣的新方法。通过在压力场下的探索实验,结果表明：氧压酸浸可以打开钒的包裹,促进H^＋的反应和钒的浸出,攀钢提钒尾渣中钒的浸出率可达79．24％,比传统工艺的提钒浸出率高20％。此法达到较理想的浸出效果,实现了全湿法处理提钒尾渣。     

酸浸法从高碳石煤中提钒

针对四川广旺含钒高碳石煤,在化学分析、岩相分析和电子探针分析的基础上,进行了常压一段和两段酸浸探索性试验,但钒的浸出率不理想,最高仅为54.7%;在此基础上进行了两段加压浸出试验,钒的浸出率最高也仅为72.86%,这与钒的赋存状态及石煤含碳量高有很大关系.     

我国石煤提钒研究现状及发展

综述了近年来我国在石煤选矿富钒、提钒主体工艺(包括焙烧、浸出、浸出液处理等)以及提钒尾渣和废水综合利用等方面开展的研究工作和取得的最新进展,同时展望了今后石煤提钒的发展。     

石煤钒矿提钒新工艺研究

硫酸化焙烧-水浸提取石煤钒矿中钒的工艺是可行的,且工艺的适应性强、简单,易于产业化,是一种新的提钒技术。石煤钒矿硫酸化焙烧合适工艺技术为硫酸配入量35％、焙烧温度300℃和焙烧时间0．5h,钒的浸出率〉92％。     

石煤与软锰矿焙烧样耦合提取钒锰的动力学

为实现石煤与软锰矿焙烧样中钒锰的共提取,并解决石煤二段硫酸化焙烧过程中酸过量的问题,通过多因素研究探讨石煤与低品位软锰矿焙烧样耦合浸出工艺对钒锰共浸出率的影响,为石煤及低品位软锰矿焙烧样中钒锰资源高效综合利用提供了参考和依据。试验结果表明,当石煤与低品位软锰矿焙烧样的配矿比为1：1、矿浆液固比为5：1及浸出温度为80℃时,耦合浸出体系中钒的浸出率可达98．13％,而锰的浸出率可达99．45％。对耦合浸出体系的钒锰浸出动力学研究表明,钒浸出过程是通过固体产物层的内扩散控制,其表观活化能为22．401kJ／mol;锰浸出过程在低温区25～55℃下是通过化学反应控制,其表观活化能为57．232kJ／mol,高温区65～95℃下锰浸出过程是通过固体产物层的内扩散控制,其表观活化能为14．323kJ／mol。     

石煤中钒酸浸出工艺研究

通过对陕西某地石煤钒矿的物相和化学成分分析, 依据矿物的特点确定用H_2SO_4溶液作为浸出剂从石煤钒矿中浸出钒. 实验主要研究了H_2SO_4浓度、浸出温度、液固比、浸出时间对石煤钒矿中钒的浸出率的影响. 结果表明, 在一定范围内钒的浸出率随H_2SO_4浓度及浸出温度的升高、浸出时间的延长而提高; 得出的较优条件为H_2SO_4浓度6.0 mol·L~(-1)、浸出温度95 ℃、液固比为3∶ 1、浸出时间5 h, 可以使钒的浸出率达到93.83%.     

机械活化强化石煤酸浸提钒的动力学研究

通过考察浸出温度及硫酸浓度对石煤提钒浸出的影响,研究了机械活化前后矿样的浸出动力学。结果表明,未活化矿样浸出表观活化能为23.49kJ/mol,反应级数为2.34,矿样活化20min后,浸出表观活化能降为16.85kJ/mol,反应级数降至2.21。机械活化能够增强矿样的表面活性,降低浸出过程对温度和硫酸浓度的依赖。