难处理石煤钒矿提钒工艺研究

中南大学硕士学位论文难处理石煤钒矿提钒工艺研究姓名：向小艳申请学位级别：硕士专业：有色金属冶金指导教师：肖连生;李青刚20080428难处理石煤钒矿提钒工艺研究作者：向小艳学位授予单位：中南大学相似文献(10条)1.期刊论文蔡晋强石煤提钒生产新工艺-无机盐工业2001,33(5)回顾了石煤提钒传统工艺的形成过程,介绍了目前已在生产上应用的几种石煤提钒新工艺,对促进石煤提钒的进一步发展提出了建议.2.期刊论文蔡晋强石煤提钒在湖南的发展-稀有金属与硬质合金2001,1(1)回顾了湖南石煤提钒传统工艺的形成过程，介绍了目前已在生产上应用的几种石煤提钒新工艺，对促进石煤提钒的进一步发展提出了建议。3.学位论文刘鲁建湖北省石煤提钒工业污染防治技术政策研究2007我国湘、鄂、浙、赣、桂、川、陕、黔诸省区富产含碳页岩(石煤)，探明储量为618.8亿吨，其含V,2O,5品位多在0.3％～1.0％之间，其中(V,2O,5)≥0.5％的石煤中V,2O,5储量为7707.5万吨，是我国钒钛磁铁矿中V,2O,5储量的2.7倍。因此，从石煤中提钒成为我国利用钒资源的一个重要发展方向。2005年，我国已从钒产品出口国转变为净进口国。据估计至2009年我国钒产品的供求缺口将达到26300吨，巨大的供求缺口使从石煤中提钒成为必须。目前我国钒生产能力1.7万吨/年，居世界第四位。其中主要为攀枝花、马鞍山等钢铁公司从钒钛磁铁矿中提钒，其他均为石煤和钒土提钒，生产能力从几十吨到几百吨不等。国内从石煤中提钒的试验研究工作从60年代初开始，起步较早。主要工艺有：钠法焙烧提钒法、复合添加剂焙烧、钙法焙烧、低钠焙烧、直接氧化焙烧等；湿法提钒。此外还有：氢氟酸分解法、酸浸。萃取工艺等。但由于转化率及提取率较低、操作难以掌握、成本高等原因，诸多改进工艺难以在企业中实施，目前很多企业仍然采用严重污染环境的钠化焙烧技术，石煤提钒工业基本上处于无序发展中。规范石煤提钒工业、研发和推荐清洁生产工艺技术、建立提钒污染防治的约束机制、提出产业结构调整的要求迫在眉睫，为此，急需制定提钒工业污染防治技术政策。湖北省环境保护局、湖北省财政厅2006年元月向我校下达了省环保专项资金项目“湖北省钒资源综合利用与清洁生产”。其中包括如下三个子课题：提钒清洁生产工艺研究、钒渣特性研究、提钒工业污染防治技术政策研究。本人在导师的指导下参加了第三个子课题的研究工作。通过广泛的调查研究，对国内有代表性的企业解剖分析以及科学实验，提出了提钒工业污染防治技术政策的基本框架。主要研究成果是：(1)对现有提钒工艺及焙烧设备进行了全面、系统地分析，不仅提出了应淘汰钠法焙烧工艺，还提出了应鼓励直接氧化焙烧工艺；(2)提出了湖北省石煤提钒工业清洁生产水平评价体系；(3)提出了湖北省石煤提钒清洁生产工艺发展方向：提高钒资源的回收率，解决石煤提钒过程“三废”的污染问题；石煤提钒焙烧设备的发展方向：实现焙烧过程的温度均匀化，尤其是不出现局部高温以及传质状况好，以及实现焙烧过程的生产连续化和自动化，鼓励石煤提钒企业采用沸腾炉和旋转窑；(4)对现有的“三废”处理工艺进行了全面、系统地分析，提出了“三废”治理技术的攻关方向，即实现石煤焙烧过程中窑炉烟气的达标排放，实现石煤提钒过程中废水的达标排放和提高废水的循环利用率，对钒渣的毒性鉴别和综合利用；(5)钒渣属工业固体废物中的Ⅱ类及对钒渣的综合利用提出了有价值的建议；(6)提出了湖北省石煤提钒企业适宜的规模和产业结构调整意见，新建V,2O,5项目生产规模提倡达到1000吨/年以上，现有取得合法审批手续的V,2O,5企业进行技术改造时生产规模提倡达到600吨/年以上；(7)提出了湖北省对石煤提钒工艺的环境管理措施；(8)提出了湖北省石煤提钒产业布局的具体要求；(9)提出了《湖北省石煤提钒工业污染防治技术政策》的文本框架。本研究工作的创新点如下：(1)首次对石煤提钒工业污染防治技术政策进行探讨和研究。目前，国内外还没有见到对石煤提钒工业污染防治技术政策进行研究和制定的公开报道，因此，本课题是一种探索性的工作。(2)首次从政策的高度对提钒工业的生产工艺、评价体系、污染防治、规模大小、产业布局、环境管理进行系列的全面讨论，提出了有价值的建议。4.会议论文范晓旭.那永洁.矫维红.贺军.贠小银.吕清刚生物质与富钒石煤混烧及钒的迁移特性实验研究2006针对石煤富钒的特点,利用实验室规模的循环流化床燃烧装置,进行了生物质与富钒石煤的混烧实验以及炉内脱硫的实验研究,以期通过富集钒和回收热量达到资源综合利用的目的.实验结果表明:所实验的富钒石煤容易着火,燃烧稳定,燃尽性好,包括与生物质混烧是如此;经过燃烧后,石煤中的钒大部分转换为五氧化二钒,并在灰渣中富集;石煤颗粒尺度大小、燃烧温度对钒的迁移特性没有显著影响;通过向炉内加入石灰石进行炉内脱硫,当Ca/S摩尔比为3时,烟气中的二氧化硫排放浓度低于国标.5.期刊论文冯其明.何东升.张国范.欧乐明.卢毅屏.FENGQi-ming.HEDong-sheng.ZHANGGuo-fan.OULe-ming.LUYi-ping石煤提钒过程中钒氧化和转化对钒浸出的影响-中国有色金属学报2007,17(8)采用H2SO4、HF浸出石煤原矿和石煤焙烧料中钒,通过浸出对比实验,考察了钒氧化和转化对钒浸出的影响.结果表明:含钒矿物晶体结构未被破坏时,Ⅴ(Ⅲ)无法浸出;石煤原矿在3.5mol/LHF中于60℃浸出8h后,含钒矿物的晶体结构完全被破坏,钒浸出率可达到97.91%;通过焙烧或在浸出过程中添加NaClO3,可使Ⅴ(Ⅲ)氧化为Ⅴ(Ⅳ)或Ⅴ(Ⅴ).6.学位论文何东升石煤型钒矿焙烧-浸出过程的理论研究2009石煤提钒是石煤资源综合利用的一个重要方面，我国从60年代起开始石煤提钒的相关研究与生产，但总体来说，石煤提钒技术水平不够先进，提钒工艺存在钒总回收率低、试剂消耗大、成本高、易产生污染等问题；并且，石煤提钒理论研究较少，研究方法单一，尤其是对于焙烧过程、浸出过程的相关理论研究比较薄弱，这严重制约了提钒技术的发展。而已有的研究工作大多是针对落后的钠化焙烧体系而开展的，对氧化焙烧体系研究较少。本文在前人研究基础上，采用多种现代测试技术，结合大量理论分析和试验研究，对石煤氧化焙烧过程、焙烧渣酸浸过程中相关理论进行了细致系统的研究。主要研究内容和结果如下：（1）焙烧对伊利石晶体结构改变及伊利石在酸中溶解行为的影响研究了伊利石在不同焙烧温度下晶体结构变化规律，结果表明，伊利石在100℃左右脱除吸附水和层间水，在600℃～800℃范围内，脱除羟基，在1050℃左右时，伊利石开始发生相变，转变为莫来石。伊利石晶体结构中四面体和八面体在焙烧过程中发生调整、变形，这促使结构中Al、K以及Si所受“束缚力”减弱，溶解活性增强，在酸溶液中更易溶出。（2）氧化焙烧过程热力学分析及焙烧过程物理化学变化对石煤氧化焙烧过程进行了热力学分析，绘制了有机质、黄铁矿、钒和方解石吉布斯自由能-温度图。结果表明，有机质、黄铁矿的氧化反应在热力学上比V（Ⅲ）氧化反应更易进行，石煤中有机质和黄铁矿的存在对钒氧化具有抑制作用。TG-DSC、XRD、SEM分析结果表明，石煤氧化焙烧过程中，发生有机质氧化、黄铁矿氧化、钒氧化、方解石分解等反应。焙烧温度达850℃时，伊利石晶体结构破坏，1050℃，开始有鳞石英生成。焙烧温度为750℃时，颗粒之间开始发生烧结，温度越高，烧结现象越严重：焙烧温度达一定值时，会形成低熔点物质，焙烧温度高于该物质熔点时，出现液相，形成“玻璃体”，使钒被“包裹”。（3）氧化焙烧过程中钒氧化规律及与钒浸出的关系钒价态分析及浸出试验结果表明，钒氧化过程分为三个阶段，第一阶段主要为V（Ⅲ）氧化为V（Ⅳ），第二阶段主要是V（Ⅳ）氧化为V（Ⅴ），第三阶段V（Ⅲ）和V（Ⅳ）氧化反应达到平衡：V（Ⅲ）需氧化为V（Ⅳ）或V（Ⅴ）才可能被浸出，但若钒[无论是V（Ⅲ）、V（Ⅳ）还是V（Ⅴ）]在焙烧过程中被“包裹”，则难以被浸出。（4）氧化焙烧渣酸浸过程热力学分析绘制了钒-水体系电位-pH图，分析了钒在水溶液中的存在状态及溶解性能。结果表明，钒在水溶液中赋存状态复杂，在高电位、强酸性（pH1）条件下，主要以钒氧离子（VO2+、VO2+）形式存在。绘制了石煤中主要矿物石英、伊利石和高岭石在水溶液中浓度对数图，计算了伊利石、高岭石和赤铁矿溶解反应在各温度下标准平衡常数，结果表明，伊利石、高岭石溶解反应可自发进行，溶解反应标准平衡常数较大，高岭石在酸中比伊利石更易溶解，赤铁矿在酸中不易溶解。（5）焙烧渣酸浸动力学、钒浸出机理提出了含钒伊利石浸出动力学模型，计算得出钒浸出反应表观活化能为99.52kJ/mol，查定了钒浸出反应控制步骤，属化学反应控制。浸出试验结果表明，钒和铝浸出行为具有良好的相关性，铝浸出，钒亦被浸出，反之亦然。钒浸出率与含钒伊利石晶体结构破坏程度相关，晶体结构破坏程度越大越有利于钒的浸出。钒浸出机理可用表面化学过渡态理论解释，H+先吸附在伊利石表面上，然后与伊利石中V发生交换，V从伊利石中解吸后进入溶液，实现钒的浸出。7.期刊论文范晓旭.那永洁.吕清刚.王洲明富钒石煤与生物质在CFBC试验台上的混烧实验-热能动力工程2009,24(4)针对石煤富钒的特点,利用实验室规模的循环流化床燃烧装置(CFBC),进行了生物质与富钒石煤的混烧实验研究.以期通过富集钒和回收热量达到资源综合利用的目的.实验结果表明:所实验的富钒石煤容易着火,燃烧稳定,燃尽性好,包括与生物质混烧也是如此;经过燃烧后,石煤中的钒大部分转换为五氧化二钒,并在灰渣中富集;石煤颗粒尺度大小、燃烧温度对钒的迁移特性没有显著影响;通过向炉内加入石灰石进行炉内脱硫,当Ca/S摩尔比为3时,烟气中的二氧化硫排放浓度低于国标.8.期刊论文陈铁军.邱冠周.朱德庆.ChenTiejun.QiuGuanzhou.ZhuDeqing石煤循环氧化法提钒焙烧过程氧化机理研究-金属矿山2008(6)含钒石煤是我国重要的钒矿资源,氧化焙烧是从石煤提钒的基础.以湖北某地含钒石煤为研究对象,采用电位滴定、X衍射分析、能谱分析和电子探针分析等手段对氧化焙烧过程中钒的价态和赋存状态变化及相变进行了研究,在此基础上对钒的氧化动力学进行了探讨.研究结果表明:石煤中的钒主要赋存在伊利石中,焙烧过程中相变的结果是含钒伊利石相消失,钾钠长石相和可溶性钒酸盐形成;钒的氧化过程是逐级氧化过程(V(Ⅲ)→V(Ⅳ)→V(Ⅴ));钒的氧化反应受扩散动力学控制,其动力学表观活化能为81.19kJ/mol.9.学位论文李静含钒石煤湿法提钒新工艺研究2008石煤是我国独特的一种钒矿资源，储量极为丰富；从石煤中提取V2O5是我国获得钒的重要途径之一。在常规提钒工艺中，存在提取率低、环境污染严重、工艺陈旧等方面的不足。针对湖南含钒低品位石煤的特性，本研究采用了以无盐焙烧酸浸法及钙化焙烧酸浸法为主要的工艺方法。研究发现，CaCO3作为一种添加剂在石煤提钒焙烧过程中是不可缺少的，其钒浸出率较无盐氧化焙烧大幅度提高。石煤焙烧阶段的最佳工艺条件为：焙烧温度900±20℃，焙烧时间3h，W石煤矿样/W碳酸钙=100/10。钙化焙烧后熟料的浸出最佳条件为：硫酸浓度为2.5％(v/v)、液固比为2:1、室温下搅拌浸出3h，钒的浸出率可以达到83％，较之传统方法比较，浸出率高出了7％。采用10％N235+5％TBP+85％磺化煤油萃取体系实现了浸出液中钒的有效分离富集。研究表明，萃取时间为3min，澄清时间为3min，萃取率达到98.2％。用100g/LNa2CO3溶液对负载有机相进行反萃取，反萃率达到99.9％。沉钒研究结果表明，可以通过加入铵盐直接沉淀出偏钒酸铵。沉钒的工艺条件为：加铵系数为3.5，pH=2～2.5左右，温度为90±5℃，搅拌沉钒3h。沉钒率大于98％，钒总回收率在81％以上，煅烧后的产品纯度达到99.2％，达到国家标准(GB3283-87)