石煤提釩的工藝和設備(釩渣-五氧化二釩-三氧化二釩-金屬釩-釩鐵-釩鋁合金-碳氮化釩-釩電池)

石煤提釩的工藝和設備〔釩渣-五氧化二釩-三氧化二釩-金屬釩-釩鐵-釩鋁合金-碳氮化釩-釩電池〕石煤提釩的工藝和設備〔釩渣-五氧化二釩-三氧化二釩-金屬釩-釩鐵-釩鋁合金-碳氮化釩-釩電池〕石煤提釩石煤是一種由菌藻類低等生物在復原環(huán)境下形成的黑色劣質(zhì)可燃有機頁巖，多屬于變質(zhì)程度高的腐泥無煙煤或藻煤，具有高灰分、高硫、低發(fā)熱量和構(gòu)造致密、比重大，著火Si、CHV、Al、Ni、Cu、Cr0.13%～1.00V2O50.50%60%。我國各地石煤中釩品位差異較大，在目前技術條件下，只有品位到達0.8％以上才有開采價值。石煤提釩工藝現(xiàn)狀70〔即八十年月2023〕，至今已有四十多年的歷史，含釩石煤提釩的生產(chǎn)技術和科學爭論已有了較大進展。總的來說，石煤提釩工藝技術可以歸納為兩種代表性的類型：焙燒提釩工藝〔火法提釩工藝〕和濕法提釩工藝?；鸱ū簾凉穹ń鎏徕C工藝礦石經(jīng)過高溫氧化焙燒，低價釩氧化轉(zhuǎn)化為五價釩，再進展?jié)穹ń龅玫胶C液體實現(xiàn)礦石提釩的工藝過程。濕法酸浸提釩工藝含釩原礦直接進展酸浸，包括在較高濃度酸性條件下，甚至是加熱加壓、氧化劑存在的環(huán)境下，實現(xiàn)礦物中釩溶解得到含釩液體的工藝過程。焙燒工藝分類傳統(tǒng)食鹽鈉化焙燒-水浸-沉釩工藝、無鹽焙燒-酸浸-溶劑萃取工藝、復合添加劑焙燒-1水浸或酸浸-離子交換工藝、鈣化焙燒-酸浸出工藝。石煤提釩的技術改革一方面是焙燒添加劑的多樣化、焙燒設備的優(yōu)化、浸出工藝的變化以及從含釩稀溶液中分別富集釩的方法的改進等幾個方面；焙燒添加劑的多樣化：食鹽添加劑、低氯復合添加劑、無氯多元添加劑、無添加劑。焙燒添加劑的多樣化，使得釩浸出率得到了提高，但總的來說釩的浸出率還是偏低。另一方面為濕法提取釩工藝的改進?！?〕石煤提釩工藝制定由于不同地區(qū)含釩石煤礦的物質(zhì)組成、釩的賦存狀態(tài)、釩的價態(tài)等差異很大，應選擇含釩石煤提釩工藝技術流程應依據(jù)不同地區(qū)石煤的物質(zhì)組成、釩的賦存狀態(tài)、價態(tài)等特性進展全面考察并以含釩石煤礦中釩的氧化、轉(zhuǎn)化、浸出作為制定適宜提釩流程的依據(jù)。〔6〕石煤提釩技術關鍵石煤中釩的氧化、轉(zhuǎn)化和浸出，即石煤中釩怎樣才能進入溶液實現(xiàn)固液分別是石煤提釩技術關鍵。石煤提釩工藝路線火法依據(jù)焙燒過程添加劑的不同或焙燒機理的區(qū)分，分為：鈉鹽焙燒提釩工藝、空白焙燒提釩工藝、鈣化焙燒提釩工藝等。濕法分為酸浸法和堿浸法?！?〕鈉化焙燒工藝a.1912Bleekerb.工藝流程為：石煤一磨礦一食鹽焙燒一水浸一酸沉釩一堿溶一銨鹽沉淀―偏釩酸銨熱解一精V2O5。c.以氯化鈉為添加劑，均勻混合在裂開至確定細度的含釩石煤礦中，通過高溫氧化焙燒，將多價態(tài)的釩轉(zhuǎn)化為水溶性五價釩的鈉鹽，用工藝水直接浸取焙燒產(chǎn)物〔即水浸〕，得到含釩濃度較低的浸取液，然后參與氯化銨沉釩制得偏釩酸銨沉淀，煅燒后得到V2O5，再將粗釩經(jīng)堿溶、除雜、氯化銨二次沉釩得偏釩酸銨，熱分解后得到純度大于98%的V2O5產(chǎn)品。21979統(tǒng)工藝流程己經(jīng)形成，此工藝也就是行業(yè)傳統(tǒng)上說的“鈉法焙燒、兩步法沉釩工藝”或“加鹽焙燒提釩工藝”。其根本化學反響式如下：2NaCl+3/2O2+V2O3=2NaVO3+Cl2有水蒸汽參與反響時，則有HCl氣體產(chǎn)生：2NaCl+O2+V2O3+H2O=2NaVO3+2HCl該工藝的優(yōu)點：生產(chǎn)條件要求不高、設備簡易、本錢低、工藝流程簡潔、效果顯著。該工藝的缺點：V2O550%左右，釩回收率低，資源綜合利用率低；鈉鹽焙燒產(chǎn)生大量粉塵和HCl、Cl2SO2有毒有害的氣體必需用堿溶液吸取處理才能達標排放，否則會對環(huán)境造成嚴峻污染，產(chǎn)生嚴峻后果，所以生產(chǎn)本錢較高；對此煙氣進展處理，工業(yè)上實行的方法是石灰乳吸取法或燒堿吸取法。石灰乳吸取法屬于氣液固反響，對吸取設備要求較高，相應的煙氣處理設備投資較大；燒堿吸取法效果好，設備投資低，但處理本錢高。依據(jù)一般工業(yè)狀況，比方礦石含釩品位1%計算，每生產(chǎn)一噸五氧化二釩需要消耗氫氧化鈉五噸多。污染實質(zhì)：煙氣污染物在吸取后將轉(zhuǎn)變?yōu)閺U水污染，造成廢氣處理本錢高，廢水循環(huán)利用率低、廢水排放量大，造成企業(yè)周邊的土壤鹽堿化，環(huán)境污染嚴峻?！?〕鈣化焙燒一碳酸氫銨浸出一離子交換工藝鈣化焙燒提釩工藝流程是：向含釩礦物添加石灰、石灰石或其它含鈣化合物作添加劑，并與石煤造球后進展焙燒，在高溫下，低價釩氧化為高價釩并形成不溶于水的偏釩酸鈣類化合物，偏釩酸鈣類化合物在弱酸性環(huán)境下易于溶解進入液體，從而實現(xiàn)礦物中釩的分別提取。將石灰、石灰石或其它含鈣化合物作添加劑與石煤造球后進展焙燒，使釩氧化為不溶3于水的釩的鈣鹽，再碳酸化浸出。浸出后的含釩溶液的后續(xù)處理工序與鈉化法一樣。①用鈣鹽(石灰、石灰石)替代食鹽，完全消退了鈉法焙燒工藝的含HCl、Cl2有害氣體的廢氣污染問題。②焙燒過程添加的鈣鹽(5%左右)，根本都和浸出過程的硫酸反響生成少量的硫酸鈣沉淀，工藝水中的水溶性離子含量低，利于工藝水的循環(huán)利用，每生產(chǎn)一噸五氧化二釩產(chǎn)品，60m1～21004缺點：①鈣化焙燒提釩工藝對焙燒產(chǎn)物有確定的選擇性，對一般礦石存在轉(zhuǎn)化率偏低，本錢偏高等問題，不適于大量生產(chǎn)。②裝置投資較加鹽焙燒工藝高。鈉化焙燒工藝可以承受水浸方式得到含釩液體，中小企業(yè)普遍承受料球直接浸泡法，設備投資低，不需考慮防腐問題，但有些企業(yè)為了提高釩回收率也有承受酸浸出方式的。鈣化焙燒工藝必需承受酸浸出的方式，焙燒料需再次粉碎，再實行機械攪拌浸出，然后承受帶式真空過濾機進展礦渣分別，過程需考慮設備防腐。空白焙燒一酸浸一萃取(離子交換)一沉釩一煅燒提釩工藝空白焙燒提釩工藝也叫無鹽焙燒提釩工藝，焙燒過程不添加任何添加劑。以四價態(tài)釩形式存在的石煤釩礦。可不加任何添加劑，通過在適當溫度下焙燒，釩可85～95℃浸出。酸浸所需酸度不高，酸用量約為5％～10％。后續(xù)工藝的選用隨浸出液的雜質(zhì)狀況而定，或承受水解沉釩，或承受溶解萃取，或用離子交換，然后承受熱解工藝精制釩。北京化工冶金爭論院利用走馬石的石煤，于1987198874％，1989硫43酸浸出一萃取一反萃一沉釩一熱解一V205。優(yōu)點：無添加物，煙氣污染少；酸浸浸出率較高；承受萃取或者離子交換工藝富集釩，工藝成熟。缺點：酸浸浸出雜質(zhì)較多，需在沉釩前凈化除雜，工藝流程較為簡潔；對礦石適用性較差，只適用于個別含釩石煤礦種效果明顯，難于推廣。湖南煤炭爭論所與湘西雙溪煤礦釩廠共同開發(fā)的石煤無添加劑焙燒一硫酸介質(zhì)浸出一萃取除雜一反萃一氯化銨沉釩一煅燒工藝，由于承受空白焙燒，生產(chǎn)本錢降低20％左右。復合添加劑焙燒-酸浸-離子交換工藝復合添加劑工藝是以工業(yè)鹽、無氯鈉鹽和無氯無鈉鹽類等兩種或兩種以上鹽類為添加劑，與裂開至確定細度的含釩石煤礦混合均勻后經(jīng)焙燒、酸浸、離子交換富集等工藝過程，從含釩石煤中提釩的工藝過程。70：這種工藝方法對含釩石煤礦選擇性強，需依據(jù)含釩石煤礦特性探究特種添加劑、爭論出特別工藝配方和提取工藝才能實現(xiàn)高效無污染的提取釩。酸浸法能夠在較低的酸度下直接浸出的含釩礦石，其中的釩一般以四價或五價形態(tài)存在。但絕大局部含釩石煤礦由于其賦存狀態(tài)的特性，都不能在較低的酸度下直接浸出，需要在較高的溫度、壓力條件下或在特種催化劑的作用下才能完成浸出過程；但該工藝過程中礦石削減了焙燒工藝環(huán)節(jié)，省去了焙燒設備以及焙燒添加劑，設備投資相對削減，能耗也較焙燒工藝低，且釩的浸出率高達80%以上，資源利用率高，提釩