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2 4 有色金属 冶炼部分 h t t p //y s y l .b g r i m m .c n 2 0 1 5 年第2 期 d o i 1 0 .3 9 6 9 /j .i s s n .1 0 0 7 - 7 5 4 5 .2 0 1 5 .0 2 .0 0 7 我国石煤提钒研究现状及发展 张一敏1 ’2 ,包中旭1 ,刘涛2 ,黄晶2 ,陈铁军2 1 .武汉理工大学资源与环境工程学院,武汉4 3 0 0 7 0 ; 2 .武汉科技大学资源与环境工程学院,武汉4 3 0 0 8 1 摘要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。 关键词石煤;含钒页岩;研究现状;提钒 中图分类号T F 8 4 1 .3文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 5 0 2 0 0 2 4 一0 7 R e s e a r c hS t a t u sa n dP r o s p e c to fV a n a d i u mE x t r a c t i o nf r o mS t o n eC o a li nC h i n a Z H A N GY i m i n l ”,B A OS h e n x u l ,L I UT a 。2 ,H U A N GJ i n 9 2 ,C H E NT i e - j u n 2 1 .C 0 1 I e g eo fR e s o u r c e sa n dE n v i r o n m e n tE n g i n e e r i n g ,W u h a nU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y ,W u h a n4 3 0 0 7 0 ,C h i n a ; 2 .C o l l e g eo fR e s o u r c e sa n dE n v i r o n m e n tE n g i n e e r i n g ,W u h a nU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n 。l o g y ,W u h a n4 3 0 0 8 1 ,C h i n a A b s t r a c t T h er e s e a r c ho na n d1 a t e s td e v e l o p m e n to fv a n a d i u mb e n e f i c i a t i o nf r o ms t 。n ec o a l ,v a n a d i u m e x t r a c t i o nt e c h n i q u e s i n c l u d i n gr o a s t i n g , l e a c h i n g , t r e a t m e n to f l e a c h i n gs o l u t i o n a n ds y n t h e s i s u t 订i z a t i o no fv a n a d i u me x t r a c t i o nt a i l i n g sa n dw a s t e w a t e rw e r er e v i e w e d .T h ed e v e l o p m e n to fv a n a d i u m e x t r a c t i o nf r o ms t o n ec o a lw a sp r o s p e c t e d . K e yw o r d s s t o n ec o a l ;v a n a d i u m b e a r i n gc a r b o n a c e o u ss h a l e ;r e s e a r c hs t a t u s ;v a n a d i u me x t r a c t i o n 我国钒资源主要由两部分组成,一部分为钒钛 磁铁矿,另一部分为石煤。石煤在我国分布广泛,总 储量达6 1 8 .8 亿t ,V 。O 。含量大于o .5 %的石煤中 V 。O 。的储量为o .7 7 亿t ,是我国钒钛磁铁矿中 V 。0 。储量的2 .7 倍[ 1 ] ,因此从石煤中提钒是我国钒 资源开发的一个重要发展方向。我国石煤提钒工业 始于2 0 世纪7 0 年代,经过几十年的发展,目前针对 不同矿石性质和钒赋存状态形成了较为合理的技术 路线和工艺流程,并在不同地区成功应用于工业生 产。本文介绍了我国石煤提钒领域的最新研究进 展,探讨了工艺过程中的相关理论和机理研究成果。 1石煤提钒工艺概况 钒在石煤中存在的价态有 3 、 4 和 5 ,其中 以V I I I 为主,很少含有V V ,只有当原矿受熔岩 侵蚀作用或经长期风化、淋滤后才会产生较多V I V 或V V 。由于V I I I 易以类质同象取代铝的 硅酸盐矿物中铝氧二八面体里的A l I I I ,并允许少 量V I V 共存,因此石煤通常需要在高温下焙烧, 脱除其中的炭质和有机质,并破坏含钒矿物结构,使 低价钒氧化为可溶于水或酸的高价钒氧化物,再通 过水或酸浸出[ 2 ] 。 2 石煤提钒研究现状 2 .1 石煤选矿预富集钒研究 由于石煤中钒的品位较低,导致提钒工艺普遍 存在矿石处理量大、成本较高的问题,而且许多原矿 中的方解石、赤铁矿等耗酸脉石矿物含量较高,酸浸 收稿日期2 0 1 4 一0 8 一0 5 基金项目国家自然科学基金资助项目 5 1 4 0 4 1 7 7 ;湖北省自然科学基金项目 2 0 1 4 C F B 8 5 7 作者简介张一敏 1 9 5 4 一 ,男,河南许昌人,教授,博导. 万方数据 2 0 1 5 年第2 期 有色金属 冶炼部分 h t t p //y s y l .b g r i m m .c n 2 5 过程需要消耗额外的酸,也进一步增加了成本并加 剧了环保压力。因此,近年来一些学者开始重视石 煤的选矿研究,希望通过传统选矿的方法实现钒的 预富集,从而减少后续工艺的矿石处理量,优化焙烧 和浸出过程,降低提钒成本‘引。 2 .1 .1 浮选 对于含钒矿物可选性好、钒赋存状态较为简单 的石煤,采用直接浮选含钒矿物的方法可以取得较 好的效果。孙伟等[ 4 3 对陕西菜石煤矿开展浮选试验 研究,经过闭路试验,精矿中V o 。的品位可由原矿 的1 .1 %提高到3 .2 %,回收率为7 4 .5 %。 2 .1 .2 重选 重选具有操作方便、流程简单等特点,在石煤选 矿中也越来越得到重视。边颖等对湖北某炭质一泥 质石煤采用摇床处理[ 5 ] ,通过一粗一扫流程,摇床抛 尾率为1 2 .9 9 %,精矿V 。O 。由原矿的o .7 l %提高 到O .9 8 %,钒的损失率仅为3 .3 3 %。此外,根据该 石煤中含钒云母主要呈片状或片状集合体,而石英、 长石、赤铁矿等脉石矿物呈不规则状颗粒状存在的 特点,可以采用棒磨机进行选择性磨矿,然后再采用 摇床进行分选。通过选择性磨矿一摇床分选,最终 精矿的V 。O 。可达1 .0 4 %,精矿产率为7 1 .1 %,钒 回收率达9 0 .3 %[ 6 ] 。在对摇床分选机理的研究中, Z h a oY u n l i a n g 等通过B a g n o l d 剪切理论和K e l l y 分层假说,建立了摇床分离过程中的松散一分层模 型,确定了影响粗选和扫选阶段分离的主导因素分 别为重力沉降和床面的不对称往复运动产生的剪切 分散压[ 7 3 ;石煤中含钒矿物和脉石矿物在摇床分选 过程中主要按照形状的差异实现分离[ 8 一。 2 .1 .3 重一浮联合 向平等r 9 1 采用“擦洗筛选一浮选”联合工艺对新 疆阿克苏石煤进行处理,全流程可获得V O 。品位 大于3 .2 %、总回收率大于7 4 .5 %的精矿产品。赵 云良等口叩也采用“摇床粗选一浮选脱钙”的联合工 艺对湖北某石煤进行了分选,采用该工艺,可抛除 2 1 .0 8 %的尾矿,钒的损失率为6 .3 9 %,钙、铁的脱 除率分别为4 5 .1 7 %和3 3 .2 6 %,达到了“富钒降杂” 的目的。 2 .2 石煤提钒焙烧研究 少数石煤由于受风化淋滤作用,含钒矿物结构 发生变化,这类石煤采用直接浸出方式可以获得较 好的效果,其他大部分石煤浸出前都需要经过焙烧。 因此,焙烧是石煤提钒的关键环节之一,直接决定着 钒的浸出效果。 2 .2 .1 焙烧过程矿相变化特征 由于石煤中炭质和有机质通常较高,在高温焙 烧前一般需要进行预焙烧脱炭。预焙烧过程发生的 主要反应有黄铁矿的氧化、碳的燃烧以及V I I I 和 V I V 的氧化。对湖北某石煤在7 0 0 ℃预焙烧的研 究表明n ⋯,黄铁矿的氧化反应先于碳燃烧反应进 行,炭质和黄铁矿等还原性矿物会抑制钒的氧化和 转化。黄铁矿抑制钒转化为酸溶性的钒氧化物或钒 酸盐,炭质主要抑制钒转化为水溶性的钒氧化物或 钒酸盐。预焙烧后,焙砂样中的钒主要是以V I I I 和V I V 形式存在,V V 含量极低[ 1 1 | 。预焙烧过 程中自云母的结构尚未被破坏,钒还未解离,通常需 进一步进行高温焙烧,使钒解离出来并氧化、转化为 可溶性的钒酸盐。 在高温焙烧阶段,石煤中最主要的矿相变化是 含钒云母和焙烧添加剂反应形成各类长石的过程, 即云母的长石化过程。该过程中,云母的化学键发 生大面积断裂,并重薪构建形成长石结构,且在重建 式转变时钒发生解离。以形成钠长石为例,具体反 应如下 2 K A l ,V A l S i 3 0 1 。 O H 2 4 N a C l 6 2 一柳 S i 0 2 m 0 2 2 3 ~m K ,N a A 1 S i 3 0 8 2 m N a V 0 3 4 H C l 1 根据 1 式,云母充分转化为长石的前提除钠盐 和氧气充足外,另一重要条件是反应微区的S i /A l 比值要大于3 。根据N a A l O 。一S i 体系相图,S i O 。 不足时候会生成霞石 N a A l S i O 。 口2 | ,即 2 K A l 2 A l S i 3O l o O H 2 4 N a C l 一 2 K A l S i 0 。 4 N a A l S i O 。 4 H C l 2 2 .2 .2 石煤化学组成对焙烧及钒浸出的影响 2 .2 .2 .1C a o 对于钙含量较高 以C a O 计,含量 5 % 的石 煤来说,单独添加氯化钠焙烧时,由于较多的游离氧 化钙容易与钒结合生成不溶于水的镊酸钙盐,从而 使得钒的水浸率很低口3 3 ;此外,一个异常现象是钒 的水浸率会随着氯化钠添加量的增加先上升后下 降口“。造成这一现象的原因是在氯化钠的添加量 开始逐渐上升时,含钒云母结构不断破坏,钒解离出 来形成钒酸钠盐,水浸率逐渐上升。继续增加氯化 钠时,钙长石会向钠长石转变,发生的反应为 2 N a C l 4 S i 0 2 C a A l S i 2 0 8 2 N a A l S i 3 0 。 C a C l 2 3 反应会生成游离的钙盐,使得钒与钙盐结合形 成不溶于水的钒酸钙盐,从而导致钒的水浸率反而 万方数据 2 6 有色金属 冶炼部分 h t t p //y s y l .b g r i m m .c n 2 0 1 5 年第2 期 下降u 2 | 。 对于钙含量较高的石煤,为了提高钒的浸出率, 一种方法是改水浸为酸浸;另一种方法可以采用复 合添加剂焙烧,比如采用氯化钠和硫酸钠复合添加 剂焙烧,硫酸钠在高温焙烧时生成二氧化硫,可以与 氧化钙反应生成活性小、熔点高的硫酸钙,抑制钒酸 钙盐的生成,从而提高钒的水浸率n5 | ,反应为 2 N a 2 S 0 4 2 N a 2 0 2 S 0 2 十 0 2 十 4 2 C a O 2 S 0 2 0 2 2 C a S 0 4 5 此外,原矿中氧化钙含量对焙烧过程中石煤的 液相生成温度和烧结行为也有较大的影响。随着焙 烧体系钙含量的增加,液相生成温度先减小而后增 加,试样的变形温度、软化温度、半球温度和流动温 度也表现出同样的趋势。对于氧化钙含量低的石 煤,氧化钙易与钠长石、白榴石和石英生成非晶相, 使得焙烧过程中容易发生烧结,而对于氧化钙含量 很高 1 5 % 的石煤,钙可抑制非晶相的生成,并参 与生成钙铁榴石和N a 2 C a 。S i 6 0 。。的反应[ 1 6 | 。 2 .2 .2 .2 S i 0 2 通过添加不同量S i O 。到石煤钠化焙烧体系中, 钒的水浸率和酸浸率基本不发生变化,表明在最佳 焙烧条件下S i o 对提钒过程没有不利影响。x R D 结果也显示S i 0 的加入对焙烧样的物相组成不产 生影响u ⋯。 当石煤中石英含量过低时 4 0 % 的石煤,焙烧体系中石英过量, 使样品具有较高的烧结开始温度和灰熔点。实际 上,石煤中的S i O 。含量通常会大于4 0 %,因此对于 大多数石煤而言,S i O 。对避免焙烧过程中烧结现象 的发生是有利的。 2 .2 .2 .3 F e 2 0 3 石煤中F e 0 。的含量基本不影响钒的水浸率 和酸浸率,铁不会抢夺与钠结合的钒,不会生成不溶 于水的含铁钒酸盐。此外,石煤中的赤铁矿在焙烧 过程中能稳定存在,不与其它物质反应,对烧结基本 无影响。 2 .2 .3 焙烧气氛对物相变化和钒浸出的影响 石煤焙烧过程是典型的复杂气、固、液多相反应 过程,因此焙烧气氛对焙烧过程物相的变化和钒的 浸出具有不可忽视的作用。 由于焙烧的一个重要作用是将低价钒氧化为高 价的钒化合物,通常情况下氧气是焙烧中要考虑的 一个主要因素。据研究,焙烧过程中氧气含量达到 5 %以上就能保证钒的氧化达到平衡,继续增大氧气 含量,V I V 和V V 的含量保持稳定,钒的浸出率 不发生明显变化u ⋯。 与普通的氧化焙烧相比,氯气焙烧可以加速含 钒云母结构的破坏。当氯气浓度大于2 %后,随着 氯气浓度的增加,焙烧样的钒品位显著降低,表明焙 烧过程发生了钒的挥发。在纯氯气条件下焙烧, 9 0 %以上的钒会与氯气反应生成易挥发性的 V O C l 。而损失u 7 | 2 V 2 0 。 6 C 1 2 4 V O C l 。 0 2 十 6 此外,原矿中的铁物相也会与氯气发生反应而 逸失 2 F e 2 0 。 6 C 1 2 4 F e C l 3 3 0 2 十 7 因此,在实际提钒焙烧过程中,要控制氯气浓度 在合理的范围内,避免氯气含量过高导致钒的损失。 2 .2 .4 焙烧方式对钒浸出的影响 石煤焙烧通常采用竖炉和回转窑,近年来一些 研究者开始研究不同焙烧方式对提钒的影响。袁益 忠等探讨了微波焙烧对石煤提钒过程的影响[ 1 8 _ 1 9 ] , 结果表明石煤中细颗粒较多时直接采用微波焙烧易 产生烧结;分级后,细粒级烧结现象依然严重,但其 他较粗粒级烧结得到很大改善,钒的浸出有较大提 高。因此,微波焙烧适合1 ~2m m 粒级的石煤,采 用微波焙烧可大大降低焙烧时间,提高钒的浸出效 果。冯雅丽等[ 2 ”2 2 1 采用循环流化床焙烧装置对广西 某高碳石煤开展焙烧研究,显示焙烧过程中钒的氧 化符合依洛菲耶夫动力学方程;循环流化床焙烧装 置对石煤颗粒的分散更均匀,传热、传质更充分,能 将更多的低价钒氧化为高价钒,因此可以显著提高 钒的浸出率。 2 .2 .5 焙烧一浸出过程中钒的转化和迁移规律 作者所在课题组通过研究湖北某地高钙云母型 含钒石煤钠化焙烧机理,探明了钒在焙烧、浸出过程 中的转化和迁移规律,为进一步提高钒浸出率,优化 提钒工艺奠定了基础[ 1 ⋯。该原矿通过钠化焙烧后, 钒主要以4 种形态存在,即1 钒酸钠;2 钒酸钙;3 自由存在的钒氧化物;4 存在于被钠钾长石包裹的 自云母。水浸过程只能溶解钒酸钠,剩余的钒存在 于水浸渣中。再通过酸浸,可以浸出自由的含钒氧 化物和钒酸钙,最后仍有约2 5 %的存在于被钠钾长 石包裹的白云母中的钒未能浸出,具体见图1 。对 这类石煤,需要优化焙烧过程,减少被包裹的钒,从 而提高钒的浸出率。 万方数据 2 0 1 5 年第2 期有色金属 冶炼部分 h t t p //y s y l .b g r i m m .c n 2 7 图1湖北某石煤焙烧一浸出过程钒的迁移规律 F i g .1飙斯i n gr l l l eo fv 狮a d i 哪o fs t 蛐ec o l a l i nH u b e iP r o V i n c ed u r i n gr o a s t i n ga n dl e a c h i n g 2 .3 石煤提钒浸出研究 在石煤浸出过程中,除传统常温常压浸出外,为 提高钒的浸出率,目前发展出了助浸剂浸出、多级逆 流浸出、机械活化酸浸、氧压浸出、混合酸浸出等多 种浸出方式[ 2 3 。4 ⋯。 2 .3 .1 助浸剂浸出 王菲等对比研究了硫酸浸出和添加含氟助浸剂 硫酸浸出对湖北某含钒石煤的浸出效果[ 23 。2 “,结果 表明含氟助浸剂可以明显增强钒的浸出,钒浸出率 比未添加助浸剂时提高近1 9 %,此外,还能缩短浸 出时间,降低浸出所需温度和硫酸用量。赵杰等的 助浸剂作用机理研究[ 25 。2 6 1 显示,氟化物与硫酸反应 生成氢氟酸,氢氟酸能促进含钒云母晶体中s i O 键及A l 一0 键的断裂,破坏云母结构;另外浸出过 程释放出的铝部分以A l 件存在于浸出液中,另一部 分与氟生成[ A l F 5 ] 卜;释放出的硅部分以石英 S i O 。 形式存在,另一部分与氟生成[ S i F 。] 2 _ ,正是 因为生成的A 1 一F 和S i F 比原有A l O 和S i 一 0 的键能大,钒浸出过程最终会趋向于生成稳定的 [ s i F 。] 2 一和[ A l F 。] 2 _ ,从而降低含钒云母被破坏的 自由能,使其更易溶解,钒浸出更为容易;此外,加入 助浸剂后,溶液中的F e 3 可与助浸剂反应形成 F e F 。3 H O 沉淀,导致含量下降,从而有利于萃 取‘27 | 。 2 .3 .2 多级逆流浸出 相比传统的单级浸出,多级逆流浸出可以大大 降低硫酸耗量,缩短浸出时间并提高钒的浸出 率口8 。2 ⋯,但在浸出过程中要注意控制浸出级数。浸 出过程中石煤中的K 、A l 等元素也会随钒一起被浸 出,当浸出级数过多时,K 、A l 等会逐渐累积,含量 过高后会生成钾明矾 K A l S O 。 。1 2 H 。O 沉淀, 钾明矾对溶液中的钒有强烈的吸附作用,从而导致 溶液中钒的损失[ 30 | 。 2 .3 .3 机械活化浸出 机械活化可以改变矿物粒度组成,增强矿物颗 粒表面活性,从而强化浸出过程[ 3 1 | 。对湖北某石煤 机械活化强化浸出动力学研究[ 3 胡表明,通过机械活 化可以降低酸浸的表观活化能和反应级数,从而有 效促进钒的浸出。 2 .3 .4 氧压浸出 魏昶等[ 33 。3 7 ] 研究了氧压酸浸对石煤浸出的影 响,研究显示,氧压酸浸可以促进石煤中低价钒的氧 化并强化其浸出,钒的浸出率较为理想。此外,在氧 压酸浸过程中添加一定量的硫酸亚铁添加剂也可以 促进钒的浸出,钒的浸出率可以提高8 %左右[ 38 | 。 2 .3 .5 混合酸浸出 魏昶等[ 3 钉采用H 。S O 。与H F 混合酸,并加入 N a C l O 在常压下浸出不同钒品位的石煤,结果表明 钒的赋存状态对钒的浸出影响很大,四价、五价钒含 量越多越易浸出,最佳浸出条件下,钒的浸出率不低 于8 5 %。 Z h a n gx i a o y u n 等[ 4 0 3 采用H 2S 0 4 和H 2S i F 6 混 合酸浸出石煤,研究显示混合酸可以有效破坏含钒 伊利石的结构,大幅提高钒的浸出,这主要是由于加 入H 。S i F 。生成的H F 能很好地溶解含钒的硅酸盐 矿物。 2 .4 浸出液净化富集研究 通常含钒浸出液中的钒浓度较低,无法直接沉 钒,需要通过净化富集手段得到富钒液后才能进行 下步沉钒。当前,含钒浸出液主要采用离子交换和 溶剂萃取两种方式进行净化富集。由于离子交换对 离子的选择性较差,而且要求溶液的p H 较高,目前 多用于石煤提钒水浸液的处理,而溶剂萃取在这些 方面表现出一定的优势,应用更广[ 4 1 。。P 2 0 4 和 T B P 组合由于对钒具有良好的萃取性能而在石煤 提钒工艺中得到广泛的应用。L iW a n g 等[ 4 2 3 对比 了不同离子交换树脂和P 2 0 4 T B P 组合对钒的分 离效果,结果显示阴离子交换树脂只有当石煤浸出 液p H 2 .5 以上才对V V 有较好的吸附效果,但 对V I V 的吸附效果仍不佳,这主要是因为该p H 值下,V V 以阴离子形态存在,适合被阴离子交换 树脂吸附;在V V 吸附过程中,大量F e I I I 也会 被吸附,会导致树脂的中毒。P 2 0 4 T B P 萃取组合 对溶液的V I V 有较好的分离效果,而且它对溶液 的p H 适应范围更广。 万方数据 2 8 有色金属 冶炼部分 h t t p //y s y l .b g r i m m .c n 2 0 1 5 年第2 期 2 .5 环境评价及提钒废物综合处理 2 .5 .1 提钒工艺环境评价研究 随着石煤提钒行业的发展,先进提钒工艺技术 越来越受到高度重视。因此,有必要制定和实施一 套科学、合理的生产工艺先进性的评价体系、标准和 方法,对石煤提钒行业的整体生产工艺技术进行综 合评估,促进我国钒资源开发利用的良性发展。作 者所在课题组将数据挖掘技术中的支持向量机、遗 传算法引入石煤提钒工艺先进性评价研究领域,根 据提钒工艺特点,利用遗传算法 G A 对支持向量机 方法 S V M 在核函数及参数选择问题上进行了改 进;通过训练样本及测试样本的评价,证明了改进后 的支持向量机方法 G A S V M 可实际应用于石煤 提钒行业工艺先进性的评价过程;此外,通过A H P / E n t r o y 集成赋权法,分析指标参数对工艺水平影响 的重要程度,制定出石煤提钒行业先进工艺及污染 防治技术政策建议,为政府、环保部门制定政策及准 入条件提供了借鉴[ 4 引。 2 .5 .2 提钒尾渣综合利用研究 石煤提钒过程会产生大量尾渣,尾渣的堆积不 仅占用土地还会造成环境的污染,因此,实现尾渣的 综合利用是石煤提钒行业可持续发展的重要保障。 根据石煤提钒尾渣中S i 、A l 成分含量较高的特点, 可以用其制备一种新型的绿色建材地聚物。焦 向科等n 4 ] 对比了湿法加碱煅烧、干法加碱煅烧和干 法机械球磨三种方式对提钒尾渣的活化效果,发现 湿法加碱煅烧的方式能有效促进提钒尾矿中晶态组 分的分解,对提高尾渣活性的效果最佳。活化处理 后的尾渣再与碱激发剂、铝酸钠混合后,通过压制成 型得到地聚物样品[ 45 | 。机理研究6 1 显示,地聚物成 形过程中尾渣颗粒与铝质料在碱性条件下发生了聚 合反应,生成无定形的硅铝凝胶[ N a A 1 S i O 。 。 4 H 。0 ] ,还出现少量的类沸石矿物 C a A l s i 。0 。 4 H 。o 以及钙沸石C a A l 。S i 。O ,。3 H 2 0 ,从而使得 试样具有较高的抗压强度。 除制备地聚物外,史伟等[ 4 7 4 8 1 还以石煤提钒酸 浸渣为主要原料,粉煤灰和消石灰为辅助原料,采用 压制成型法制备出了蒸压砖,制品抗压强度可达到 G B l l 9 4 5 1 9 9 9 蒸压灰砂砖规定的M U l 5 标准。 陈佳等[ 4 9 ] 以石煤提钒尾渣为主要原料,黏土和粉煤 灰为辅料,成功制备出抗压强度为1 0 .7M P a 、吸水 率1 .4 %、堆积密度6 9 1k g /m 3 的陶粒制品。 2 .5 .3 提钒废水处理 根据工艺的不同,提钒过程会产生不同性质的 废水。若采用加盐焙烧工艺,最终提钒尾水会含有 大量无机盐。包申旭等[ 5 0 。钏采用“石灰中和除重金 属一纯碱除硬度一电渗析脱盐”方法处理该类提钒 高盐废水,处理后提钒高盐废水中的重金属含量可 以达到废水排放一级标准,淡水产率 7 8 %,可直接 回用于提钒工艺。此外,黄伟等也探索了采用膜蒸 馏口2 3 及电容去离子 C D I [ 5 胡等新方法处理石煤提 钒高盐废水,但这些方法目前都存在处理量较小、投 资大等问题。 浸出液萃取过程中产生的萃余液也是主要的石 煤提钒工艺废水之一。张国斌等[ 5 胡将湖北某石煤 酸浸液萃取后的萃余液中的一部分直接返回酸浸用 于配置酸浸剂,另一部分作为酸浸矿浆固液分离所 需的冲洗水,结果表明萃余液的循环利用对钒的浸 出、萃取及最后V 。O 。产品的质量没有不良影响。 石煤提钒过程中产生的另一类主要废水是沉钒 母液,由于目前大多采用铵盐沉钒,沉钒废水中氨氮 含量极高,需要处理后才能排放或回用。李望等[ 5 朝 先采用空气吹脱法将高氨氮含量的沉钒废水处理至 中等氨氮含量的废水,然后再采用磷酸铵镁沉淀法 进行处理,最终废水的氨氮含量可达到国家综合污 水排放标准中的I 级标准。 3结论与展望 采用常规的选矿方法如重选、浮选或联合工艺 对石煤进行选矿预富集钒,是减少湿法提钒处理量、 降低生产成本的重要途径,但由于石煤中钒赋存状 态特殊,矿物组成复杂且不同地区矿石性质差异很 大,目前石煤选矿还处于探索阶段,在这方面亟待加 强研究。对于提钒过程的焙烧、浸出以及浸出液净 化富集等方面,目前已经有较为成熟的工艺,今后需 要从控制过程和作用机理等方面深入开展理论探 讨,进一步优化工艺过程,降低生产成本。此外,需 要继续加强提钒尾渣和工艺废水的处理研究,减少 或消除提钒过程对环境的影响,促进石煤提钒行业 可持续性发展。 参考文献 [ 1 ] 段炼,田庆华,郭学益.我国钒资源的生产及应用研究 进展[ J ] .湖南有色金属,2 0 0 6 ,2 2 6 1 7 2 0 . 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L o o s e s t r a t i “c a t i o nm o d e li ns e p a r a t i o np r o c e s sf o rv a n a d i u mp r e _ c o n c e n t r a t i o nf r o ms t o n ec o a l [ J ] .T r a n s a c t i o n so fN o n f e r r o u sM e t a l sS o c i e t yo fC h i n a ,2 0 1 4 ,2 4 5 2 8 5 3 5 . [ 8 ] Z h a oY u n l i a n g ,Z h a n gY i m i n ,B a oS h e n x u ,e ta 1 .s e p a r a t i o nf a c t o ro fs h a k i n gt a b l ef o rv a n a d i u mp r e c o n c e n t r a t i o nf r o ms t o n ec o a l [ J ] . s e p a r a t i o na n dP u “f i c a t i o n T e c h n o l o g y ,2 0 1 3 ,1 1 5 9 2 9 9 . [ 9 ] 向平,冯其明,钮因健,等.选矿富集阿克苏石煤钒矿中 的钒[ J ] .材料研究与应用,2 0 1 0 ,4 1 6 5 6 9 . [ 1 0 ] 赵云良.低品级云母型含钒页岩焙烧过程的理论研究 [ D ] .武汉武汉理工大学,2 0 1 4 . 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