循环氧化法石煤提钒新工艺试验研究

[ 3, 4] [ 5~ 7] [ 8] [ 9] [ 1, 2 ]
、石煤
直接酸浸 、石煤氧化焙烧酸浸或碱浸 、氧压酸浸 、微生物浸取 、超声浸取等提钒工艺 . 虽 然这些新工艺可以克服传统工艺大气污染问题 , 但仍然有许多新的问题没有解决, 比如钙化焙烧法由于焙 烧温度高, 焙烧时间长会引起能耗增加, 同时焙烧生成碱土金属的钒酸盐又不溶于水, 必须用碱或酸作溶 剂才能将其中钒溶解出来 ; 酸浸或碱浸工艺一般对原料的适用性较差 ( 原料中四价以上钒含量要高 ), 同 时由于过量的添加剂和杂质的存在使溶浸过程中酸或碱的消耗量也将大大地增加, 另外 , 酸浸或碱浸液的 除杂和氧化过程复杂、成本高 ; 微生物浸取和超声浸取等还停留在实验室小试阶段 , 总的来说 , 这些研究 中也取得了一些较好的结果, 但成熟且经济的实例仍然不多 , 且大部分仍然未有工业实践. 为此, 进行了 循环氧化法石煤提钒新工艺的研发和应用研究 , 该法主要变化在于将石煤中钒的氧化转价反应分步循环进 行 , 取得了较好的结果.
w ( Si O2 ) 65 23 w ( A l2 O3 ) 10 25 w ( Fe2 O3 ) 1 79 w ( CaO ) 1 34 w ( M gO ) 1 53 w ( K 2O ) 2 21 w ( N a2 O ) 0 045 w (Ti O2 ) 0 075 w ( V 2O 5 ) 0 87 w( C) 14 40
Experim ent study on new technology of extracting vanadium from stone coal w ith cyclic oxidation
CHEN T ie jun , Q IU Guan zhou , ZHU De q ing
( 1 S chool of M inera ls P roce ssing and B ioeng in eering, C en tral Sou th Un iv ersity, C hang sha Eng ineering, W uhan U niversi ty of S cien ce and T echnology, W uhan 430081 , Ch ina )
[ 10 ]
1 原料性能及工艺流程
1 1 原料性能 该石煤钒矿由硅质岩、含钒碳质页岩及含碳砂质泥岩组成, V2 O 5 平均品位为 0 87 % , 试样的主要化 学成分见表 1 .
表 1 石煤原样的主要化学成分 T ab le 1 Chem ical com ponen ts of original samp le of stone coal
图 1 原则工艺流程 F ig 1 P rinc ipa l techno log ical flowcha rt
456
煤
炭
学
报
2008 年第 33 卷
最终以五价形式出产品. ∀ 由于不溶入水的四价钒和部分五价钒化合物如钒酸钙、钒酸铁等可以在酸浸 时得到回收 , 这样焙烧的条件相对变得宽松, 给采用复合添加剂 , 降低钠盐的用量 , 缩短焙烧时间和降低 焙烧温度提供了基础 . 这样就可实现在保证回收率的同时降低污染排放, 又可有效地避免焙烧过程的烧结 现象. # 增加预焙烧工艺, 除去石煤中的有机质和黄铁矿等还原性矿物对钒的氧化抑制, 同时能充分利 用石煤的低热值能源 , 还可使钒得到一定程度的富集. 1 3 实验方法及主要设备 将石煤原矿破碎至 0~ 5 mm, 在箱式电阻炉内完成预焙烧, 预焙烧样通过干式球磨至合适粒度 , 然后 与一定比例的复合添加剂和上一次实验酸浸中间产品混匀 , 制成球后置于 120 mm 电热式回转窑中进行 氧化焙烧, 熟球经磨碎后用水浸出 , 然后水浸渣用稀盐酸浸出 , 用浸出溶液 ( 水浸液或酸浸液 ) 中可溶 性钒化合物的含量表示钒浸出率的高低 : 浸出率 浸中间产品的水浸率 ;
收稿日期 : 2008- 02- 19 作者简介 : 陈铁军 ( 1973 责任编辑 : 柳玉柏 ) , 男 , 湖南株洲人, 副教授 , 博士研究生 . E - ma i:l ct j_ 56@ 163 com
第 4期
陈铁军等 : 循环氧化法石煤提钒新工艺试验研究
455
钒、碱溶解、沉淀偏钒酸铵工艺流程 . 该流程虽然技术比较成熟 , 投资少 , 上马快 , 设备简单 , 适合于因 地制宜的小规模生产 , 但石煤用量大、热能利用低, V2 O5 总回收率仅为 45 % 左右 , 环境污染严重. 随着 国家有关部门对环保的要求日趋严格 , 传统的钒冶炼厂在环保与经济的双重压力下而被迫关闭 . 因此, 对 传统工艺技术进行更新, 势在必行. 对现有工艺技术更新 , 目前主要思路是采取无添加剂焙烧、无氯添加剂焙烧或取消焙烧这一工序, 其 后用酸浸或碱浸的方法提取钒 . 近年来这方面研究的比较多 , 比如 : 钙化焙烧酸浸或碳铵浸出
, 邱冠周 , 朱德庆
1
1
410083 ;
2 武汉科技大学 资源与环境工程学院 , 湖北 武汉
430081 )
摘 要 : 提出一种采用自主开发的低钠复合添加剂进行氧化焙烧 , 在两段水浸后增加稀酸浸出工 艺 , 然后将酸浸液亚铁沉钒后作为中间产品返回再氧化焙烧 , 最后从水浸出产品的循环氧化法石 煤提钒新工艺. 并在氧化焙烧之前, 增加预焙烧, 除去石煤中的有机质和黄铁矿等还原性矿物对 钒的氧化抑制, 同时能充分利用石煤的低热值能源 , 还可使钒得到一定程度的富集 . 并应用新工 艺以江西某地石煤为对象进行了实验研究 . 研究结果表明, 实验过程最佳条件和指标分别为: 预 焙烧中焙烧温 度 750 , 焙烧 时间 30 m in, 残碳量小 于 2 % ; 氧 化焙烧中 焙烧温 度为 780 ~ 820 , 焙烧时间 90 m in , 复合添加剂用量 9 % , 酸浸中间产品 3 % ~ 5% . 在此条件下 , 钒的浸 出率可达 85 5 % , 总回收率可达 76 3 %. 关键词 : 循环氧化法 ; 石煤; 提钒 ; 焙烧; 浸出 中图分类号 : TQ534 文献标识码: A
RW
= 溶液中钒含量 /原矿样总钒量. 其中
A
W
为没有添加酸
为有添加酸浸中间产品的水及分析
2 1 预焙烧实验 石煤原矿样中含有还原性矿物有机碳和黄铁矿 , 在焙烧过程中它们直接参与化学反应, 是影响钒氧化 状态的主要因素之一 , 有必要在进入氧化焙烧之前进行预先脱除 . 试验中将原矿破碎样在不同焙烧温度和 焙烧时间下 进行预焙 烧实验 , 然 后将预焙烧样磨细后与 12 % 的复 合添加剂 混匀, 在 820 下 氧化 焙烧 2 0 h , 对 焙 烧 熟料 进 行 浸 出 , 以水浸 率的变化 来考查预 焙 烧效果. 不 同焙烧温 度以及残 碳 量对提钒率影响规律如图 2 所示, 随着残碳量的下降, 水浸率上升, 当残碳含量小于 2 % 以后 , 再继续 脱碳对 于浸出效果 就没有明 显的
第 33 卷第 4 期 2008 年 4月
煤
炭
学
报
V o.l 33 N o . 4 A pr . 2008
JOURNAL OF CH I NA COAL SOC IETY
文章编号 : 0253- 9993( 2008) 04- 0454- 05
循环氧化法石煤提钒新工艺试验研究
陈铁军
( 1 中南大学 资源加工与生物工程学院 , 湖南 长沙 1, 2
1, 2 1 1
410083, C hina; 2 S chool of R esou rces and Env ironm en ta l
Abstract : P roposed to use a kind o f new techno logy in ex tracting vanad ium from stone coal w ith cyclic ox id ation m ethod , in wh ich an in dependently deve lo ped low sodium com pound addit iv e for ox idat io n roast ing w as used , dilu ted ac id leaching techno logy w as added after t w o sectio ns o f leach in g , acid leach in g so lution w as returned for ox id a t io n roastin g a fter ferrous precipitating vanadium, and the vanadium w as f in ally recovered from the w ater leach in g . P re roast ing w as in serted prio r to g rind ing to rem ove reducing m inera ls in the stone coal such as organ ic m aterials and pyrite w hich w ould depress the vanad ium ox id ation . T his w ill also m akes full use o f the low heat energy of the stone coa l and resu lts in enrich ing vanadiu m to som e deg ree . Stone coal som ew here in Jiangx i Prov in ce w as taken as th e experi m enta l and stu dy ing targe. t T he result show s that opt i m um condit io ns and indexes in roastin g process are : roasting temperature 750 , roastin g t i m e 30 m in , less than 2 % of rem aining carbon in pre roasting ; roast ing tem perature 780~ 820 , roast ing ti m e 90 m in , 9 % com pound add itive a m ount and 3 % ~ 5 % o f product for precipi tatin g vanad ium in ac id leach ing so lu t ion in ox id izat io n roasting. T he applicatio n o f the new techno logy of cyclic ox id ation roast ing can m ake the leaching rate of vanad ium reach 85 5 % and the total recovery rate 76 3 %. K ey w ord s : cyclic ox id atio n ; stone coa;l extract io n of vanadiu m; roast ing; leach ing 目前, 国内石煤提钒厂应用最多的仍然是传统工艺 , 即采用平窑或沸腾炉钠化焙烧、水浸出、酸沉