湖北省石煤提钒工业污染防治技术政策研究.pdf

分类号X 型 U D C ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 学校编号 盟塑 密级 武汉工程大学 硕士学位论文 题目湖北省石煤提钒工业污染防治 技术政策研究 学科专业环境工程 研究方向水污染控制工程及环境管理 研究生刘鲁建 指导教师梅明副教授 2 0 0 7 年5 月2 3 日 摘要 摘要 我国湘、鄂、浙、赣、桂、J I t 、陕、黔诸省区富产含碳页岩 石煤 ， 探明储量为6 1 8 ．8 亿吨，其含V 0 。品位多在0 ．3 ％～1 ．O ％之间，其中 V z O s ≥O ．5 ％的石煤中v 0 。储量为7 7 0 7 ．5 万吨，是我国钒钛磁铁矿中V 0 。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。 2 0 0 5 年，我国已从钒产品出口国转变为净进口国。据估计至2 0 0 9 年我国 钒产品的供求缺口将达到2 6 3 0 0 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 7 ／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 6 0 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 2 0 0 6 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 武汉I 程人学硕七学位论文 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I I 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 2 0 5 项目生产规模提倡达到1 0 0 0 吨／年以上，现有取得合法审批手 续的v 2 0 5 企业进行技术改造时生产规模提倡达到6 0 0 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 摘要 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。 关键词石煤提钒；清洁生产工艺；污染控制；污染防治技术政策 H J 武汉工程大学硬士学位论文 A b s t r a c t T h e r ei sag r e a ta m o u n to fs t o n ec o a li nH u n a n ，H u b e i ，Z h e j i a n g ，J i a n g x i ， G u a n g x i ，S i c h u a n ，S h a n x ia n dG u i z h o up r o v i n c e ，C h i n a ．T h ep r o v e nr e s e r v e s o fs t o n ec o a li nt h e s ea r e a sr e a c h61 ．8 8b i l l i o nt o n s ．T h eV 2 0 5o r eg r a d ei s m o s t l yb e t w e e n0 ．3 ％～1 ．O ％a n dt h er e s e r v e so ft h eV 2 0 sw h o s eo r eg r a d e e x c e e d s0 ．5 ％a r ea b o u t7 7 0 7 5t h o u s a n dt o n st h a ti s2 。7t i m e so ft h eV 2 0 5 r e s e r v e si nv a n a d i u m - t i t a n i u mm a g n e t i t e ．T h e r e f o r e ，e x t r a c t i n gv a n a d i u m f r o ms t o n ec o a ls t a n d sf o ra ni m p o r t a n to r i e n t a t i o nf o rt h eu t i l i z a t i o no f v a n a d i u mo r e ．I n2 0 0 5 ，C h i n at u r n e df r o ma l lo u t p u t t i n gc o u n t r yo f v a n a d i u m p r o d u c tt oa l li n p u t t i n go n e ．I t ’se s t i m a t e dt h a tt h e r ew i l lb eaS u p p l ys h o r t f a l l o fv a n a d i u mp r o d u c t ，w h i c hw i l la m o u n tt o2 6 3 0 0t o r t sb y2 0 0 9 。A c c o r d i n g l y ， e x t r a c t i n gv a n a d i u m f r o ms t o n ec o a li sb e c o m i n gu r g e n t ． A tp r e s e n tC h i n a ’st h r o u g h p u to fv a n a d i u mi s17 0 0 0t ／a , t h ef o u r t hp l a c e i nt h ew o r l d ．A m o n ga l lt h ec o m p a n i e s ，P a n z h i h u as t e e lc o m p a n ya n d M a a n s h a ns t e e l c o m p a n ye x t r a c tv a n a ‘1 U u m f r o mv a n a d i u m - t i t a n i u m m a g n e t i t e ，w h i l ea l lt h eo t h e rc o m p a n i e se x t r a c tv a n a d i u mf r o ms t o n ec o a l a n da l u m i n a ，t h ep r o d u c t i v i t yf r o md o z e n so ft o n sp e ry e a rt oh u n d r e d so f t o n sp e ry e a r ．D o m e s t i cr e s e a r c hO i le x t r a c t i n gv a n a d i u mb e g a na ta I le a r l y a g e ，19 6 0 s ．M a j o rt e c h n o l o g i e sa r ea sf o l l o w s t h et e c h n o l o g yo fe x t r a c t i n g v a n a d i u mw i t hs o d i u mc a r b o n a t e ，c a l c i f i e dr o a s t i n gt e c h n o l o g y , r o a s t i n g t e c h n o l o g y w i t h a l k a l i , n o s a l t r o a s t i n gt e c h n o l o g y ， v a n a d i u m h y d r o m e t a l l u r g y ，h y d r o f l u o r i c a c i d d e c o m p o s i n g m e t h o da n da c i d t r e a t i n g - e x t r a c t i o nt e c h n o l o g y ．H o w e v e r ，m a n yt e c h n o l o g i e sc a l lo n l yg e tl o w r a t e so fv a n a d i u mc o n v e r s i o na n de x t r a c t i o n ．M o r e o v e r , t h e ya r ef i d d l yt o o p e r a t ea n dc o s th i g h ，S Om a n yi m p r o v e dt e c h n o l o g i e sa l en o tp r a c t i c a b l et o a p p l yi nt h ei n d u s t r i a ls c a l e ．P r e s e n t l yal a r g en u m b e ro fe n t e r p r i s e sa l es t i l l A b s t r a c t u s i n gt h et e c h n o l o g yo fe x t r a c t i n gv a n a d i u mw i t hs o d i u mc a r b o n a t e ，w h i c hi s o fh i 曲p o l l u t i o n ．T h ei n d u s t r yo fe x t r a c t i n gv a n a d i u mf r o ms t o n ec o a li s u n d e ra no u t - o f - o r d e rd e v e l o p i n gp r o c e s s ．T h e r e f o r e ，i ti su r g e n tt or e g u l a t e t h ei n d u s t r yo fe x t r a c t i n gv a n a d i u mf r o ms t o n ec o a l ，r e s e a r c ha n d p r o m o t et h e c l e a n e r p r o d u c t i o nt e c h n o l o g y ，a n da d j u s tt h ei n d u s t r i a ls t r u c t u r e ．H e r e b y ，t h e e s t a b l i s h m e n to f p o l l u t i o np r e v e n t i n ga n dc o n t r o l l i n gi nv a n a d i u mi n d u s t r yi s i m p o r t a n ta n du r g e n t ．H u b e iP r o v i n c i a lE n v i r o n m e n t a lP r o t e c t i o nB u r e a u ， H u b e iP r o v i n c i a lF i n a n c i a lC o m m i t t e ei s s u e d p r o v i n c i a le n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o np r o j e c t so fs p e c i a lf u n d st oo u rs c h o o li nJ a n u a r y ，2 0 0 6 ．T h e p r o j e c ti s “t h ec o m p r e h e n s i v eu s a g ea n dc l e a n e rp r o d u c t i o no fv a n a d i u m r e s o u r c ei nH u b e ip r o v i n c e ”，w h i c hh a st h r e es u b t o p i c s r e s e a r c ho nc l e a n e r p r o d u c t i o no fv a n a d i u me x t r a c t i o nt e c h n o l o g y ，r e s e a r c ho nc h a r a c t e r i s t i c so f v a n a d i u ms l a ga n dt h er e s e a r c ho np o l l u t i o np r e v e n t i n ga n dc o n t r o l l i n gi n v a n a d i u mi n d u s t r y ．Ia t t e n d e dt h et h i r dt o p i c ’sr e s e a r c hu n d e rm yt u t o r ’S g u i d a n c e ， 一 T h r o u g hb r o a di n v e s t i g a t i o na n dr e s e a r c h ，a sw e l la ss o m ea n a l y s i sa n d e x p e r i m e n t a l r e s e a r c ho nt h ee x t r a c t i o n t e c h n o l o g yo fr e p r e s e n t a t i v e e n t e r p r i s e s ，t h ep a p e rb r i n g sf o r w a r dab a s i cf r a m e w o r ko fp o l l u t i o n p r e v e n t i n ga n dc o n t r o l l i n gt e c h n o l o g yp o l i c yi nv a n a d i u mi n d u s t r y ．T h em a j o r s t u d yr e s u l t sa r ea sf o l l o w s 1 T oe x i s t i n gp r o p o s e d t h ev a n a d i u mc r a Ra n dt h e r o a s t i n g e q u i p m e n t c a r r i e so nh a sb e e nc o m p r e h e n s i v e ，s y s t e m a t i c a l l ya n a l y z e s ，n o t o n l y p r o p o s e d s h o u l de l i m i n a t et h es o d i u ml a w r o a s t i n gc r a f t , b u t a l s o p r o p o s e ds h o u l de n c o u r a g et h ed i r e c to x i d i z i n gm a s t i n gc r a f t ； 2 P r o p o s e dt h eH u b e iP r o v i n c eb o n ec o a l r a i s e st h ev a n a d i u m i n d u s t r y c l e a np r o d u c t i o nl e v e la p p r a i s a lt a r g e ts y s t e m ； 3 H a v es u g g e s t e dt h a tH u b e ip r o v i n c es t o n ec o a lc a r r i e st h ec l e a n V A b s t r a c t v a n a d i u r n i n d u s t r yl a y o u tt h es p e c i f i cr e q u e s t ； 9 P r o p o s e d ”t h eH u b e iP r o v i n c eB o n ec o a lP r o p o s e sV a n a d i u m I n d u s t r yP o l l u t i o nP r e v e n t i n ga n dc o n t r o l l i n gT e c h n o l o g yP o l i c y ”t e x tf l a m e ． I n n o v a t i o n so f m yr e s e a r c h 1 T h ef i r s tt i m ee x p l o r e da n dr e s e a r c h e dp o l l u t i o np r e v e n t i n g a n d c o n t r o l l i n gt e c h n o l o g yp o l i c y ，i nv a n a d i u mi n d u s t r y ．C u r r e n t l yt h e r e i sn o p u b l i cr e p o r ta b o u tp o l l u t i o np r e v e n t i n ga n dc o n t r o l l i n gt e c h n o l o g yp o l i c yi n v a n a d i u mi n d u s t r yw o r l d w i d e ，S Ot h er e s e a r c hi so nap r o b i n gl e v e l ． 2 T h ef i r s tt i m ec o m p r e h e n s i v e l ya n ds y s t e m a t i c a l l ya n a l y z e d t h e t e c h n o l o g i e so fe x t r a c t i n gv a n a d i u m , t h ep o l l u t i o np r e v e n t i n ga n dc o n t r o l l i n g ， t h es c a l eo fe n t e r p r i s e s ，t h ei n d u s t r i a lc o n f i g u r a t i o na n de n v i r o n m e n t a l m a n a g e m e n t ． K e y w o r d s e x t r a c t i n g v a n a d i u mf r o ms t o n e c o a l ；c l e a n e rp r o d u c t i o n t e c h n o l o g y ；p o l l u t i o np r e v e n t i n ga n dc o n t r o l l i n gt e c h n o l o g yp o l i c y ． V l I 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研 究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识 到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名 嗣年幻‘日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解我校有关保留、使用学位论文的规定，即 ．，校有权保留并向旧家有关部门或机构送交论文的复印件和电子般，允 许论文被查阅。本人授权武汉工程大学研究生处可以将本学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等 复制手段保存和汇编本学位论文。 保密0 ，在年解密后适用本授权书。 布论文属于 不保密说 请在以j 方框内打“．d ” 学位沦史作者签名刍M } 芷 幻0 ‘仁‘月‘日 指甘教师签名 拗胁 ．面乓‘A sQ 引言 引言 在市场竞争日益增强，生态环境保护日益增强，产品科技含量日益 提高的今天，各个行业对环保的要求也在日益提高，石煤提钒行业也是 一样。湖北省环境保护局向武汉工程大学下达了环保专项资金资助科研 项目“湖北省钒资源综合利用与清洁生产”，笔者参加了“提钒工业污染 防治技术政策”子课题的研究。主要研究内容是对现有的石煤提钒工艺、 “三废”的治理、规模、产业布局以及环境管理进行了分析，提出了具 体的观点，形成了湖北省石煤提钒工业污染防治技术政策的结构框架， 为制定湖北省石煤提钒工业污染防治技术政策打下了基础。 环境保护污染防治技术政策 以下简称技术政策 是根据国民经济 发展一定阶段环境保护工作需要和经济技术的发展现状和趋势，在可持 续发展战略思想的指导下，针对不同行业和污染防治目标，由政府制定 和颁布执行，用以引导、约束和协调行业，企事业单位，社会团体和公 众等经济。社会行业主体环境行为的技术原则和技术路线。 由于缺乏石煤提钒工业的污染防治技术政策的规范和引导，石煤提 钒工业到目前为止，一直处于无序发展状态，特别是大多企业采用传统 的钠化焙烧工艺，导致钒资源大量的浪费，环境遭到严重的污染。 运用石煤提钒污染防治技术政策进行有效引导和管理，可使得整个 石煤提钒行业从矿产开采、产业规模、产业布局、工艺技术、设备选型、 “三废”治理、环境管理等方面都得到规范，以促使石煤提钒工业得到 可持续发展，这是我们研究工作的方向和目标。 制定石煤提钒工业的污染防治技术政策，主要内容包括 1 ．对石煤提钒工业的生产工艺进行分析，提出了湖北省石煤提钒工 武汉工程大学硕十学位论文 业清洁生产水平评价体系，确定其攻关重点和今后的发展方向；对石煤 提钒企业的焙烧设备进行分析，确定适宜的焙烧设备及今后的攻关方向。 2 ．在另一子课题研究的基础上界定钒渣的性质。 3 ．对石煤提钒污染防治技术进行分析研究，并确定“三废”治理技术 的攻关方向，提出可行的“三废”治理措施，合理配套污染治理设施， 加强运行管理，从而全面提高设备运转率和治理效果。 4 ．从企业建设投资、“三废”污染治理设施投资、环保处理运行费用 等方面，对石煤提钒企业的规模经济效益进行分析，找出适宜的企业规 模为产业结构调整提供依据。 5 ．对湖北省石煤提钒工业产业布局进行研究，按照钒的需求量和需 求区域，以钒矿主产区为主，加强环境规划，合理进行工业布局。根据 本省石煤提钒工业现状，对该行业的环境管理政策进行研究，提出相应 的环境管理措施。 在上述研究的成果上，形成了湖北省石煤提钒工业污染防治技术政 策的结构框架，为制定湖北省石煤提钒工业污染防治技术政策打下基础。 鉴于石煤提钒工业污染防治技术政策的研究目前在我国还没有先例，因 此体现了本课题的创新性。 2 第l 章绪论 第l 章绪论 1 ．1 我国环境保护污染防治技术政策概况 1 ．1 ．1 我国环境保护污染防治技术政策制订现状 环境保护污染防治技术政策 以下简称技术政策 是根据国民经济 发展一定阶段环境保护工作需要和经济技术的发展现状和趋势，在可持 续发展战略思想的指导下，针对不同行业和污染防治目标，由政府制定 和颁布执行，用以引导、约束和协调行业，企事业单位，社会团体和公 众等经济。社会行业主体环境行为的技术原则和技术路线。 污染防治技术政策是环境政策体系的一个重要组成部分，是环境保 护战略的延伸和具体化。在八十年代初，原国家科委、纪委、经委主持 制定了一些技术政策要点。随着我国经济的迅速发展和市场经济体制的 逐步建立以及各行各业的发展，从1 9 9 8 年开始至今，国家环保总局和科 技部、建设部、原国家机械工业局等有关部门已共同发布了如下技术政 策 1 草浆造纸工业废水污染防治技术政策 2 机动车排放污染防治技术政策 3 煤矸石综合利用技术政策要点 4 城市污水处理及污染防治技术政策 5 城市生活垃圾处理及污染防治技术政策 6 印染行业废水污染防治技术政策 7 危险废物污染防治技术政策 8 燃煤二氧化硫排放污染防治技术政策 武汉l 程人学硕士学位论文 9 柴油车排放污染防治技术政策 1 0 摩托车排放污染防治技术政策 1 1 废电池污染防治技术政策 1 2 湖库富营养化防治技术政策 1 3 汽车产品回收利用技术政策 1 4 制革、毛皮工业污染防治技术政策 这些技术政策在促进环境污染治理和生态保护以及推动环保产业的 发展等方面发挥了积极的作用，但距离国民经济对污染防治的要求，这 些技术政策还远远不够，为此。国家环保总局在关键环境保护标准制 修订“十一五”规划中又启动了如下1 2 项污染防治技术政策的制定任 务 1 皂素工业污染防治技术政策 2 陶瓷工业污染防治技术政策 3 染料工业污染防治技术政策 4 煤炭工业生态环境保护与污染防治技术政策 5 钢铁工业污染防治技术政策 6 锰冶炼工业污染防治技术政策 7 铝冶炼工业污染防治技术政策 8 焦炭工业污染防治技术政策 9 有色金属工业污染防治技术政策 1 0 纺织染整工业污染防治技术政策 1 1 低速货车与非道路机械污染防治技术政策 1 2 非道路移动机械污染防治技术政策 以上1 2 项技术政策正由国家环保总局受理申报中，石煤提钒工业污 第1 章’绪论 染防治技术政策尚未列入国家规划。 1 ．1 ．2 污染防治技术政策的重要作用 1 污染防治技术政策可以为环境标准的制订提供合理的技术参数。 技术政策是依据不同时期的经济技术水平，确定了各行业污染防治的技 术要求和技术指标，这为环境标准的制订提供了可靠的数据和技术依据。 2 污染防治技术政策提高了环境管理和决策的科学性。有了环境 保护技术政策的明确向导和技术示范，环境管理就有了有力的技术支撑， 在其决策的过程中有据可依，增强了管理的科学性。 3 污染防治技术政策指导行业的污染防治和生态保护。不同的行 业有其自身的特点，制定不同行业的环境保护污染防治技术政策芦‘为企 业或社会投资主体建设、环保设施运营提供阶段性的工艺流程和技术路 线，为行业环境污染防治提供了操作指南和实施依据，减少了污染防治 的盲目性，避免了不必要的投资浪费，从整体上推进了环境保护工作的 进程。 4 为环保产业提供明确的技术向导，推进环保产业的发展。环保产 业在很大程度上反映了一国在一定阶段的环保水平，有了环境保护污染 防治技术政策的指导和扶持，环保产业方能够有计划，有重点地健康发 展。 1 ．2 课题的由来、研究的主要内容及创新性 1 ．2 ．1 课题的由来 湖北省环境保护局、湖北省财政厅2 0 0 6 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 武汉r 程人学硕士学位论文 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。 1 ．2 ．2 课题的主要研究内容 课题主要研究内容是 1 对石煤提钒工业的生产工艺进行分析，确定其攻关重点，推荐 清洁生产工艺。省环保局的基本要求是提钒浸取率达7 5 ％以上，总提钒 率在6 8 ％以上；废气需达标排放；浸取液经提钒后循环使用，总水循环 使用率大于9 0 ％，废水经处理后达到国家综合排放一级标准；废渣进行综 合利用或安全处置。对石煤提钒企业的焙烧设备进行分析，确定适宜的 焙烧设备。 2 确定钒渣的性质，通过浸出实验来确定钒渣的性质。 3 对石煤提钒污染防治技术进行分析研究，并确定“三废”治理 技术的攻关方向，提出可行的“三废”治理措施，合理配套污染治理设 施，加强运行管理，从而全面提高设备运转率和治理效果。尤其是废渣 的利用，由于钒矿的品位普遍较低，钒渣的产生量很大，如何有效地利 用钒渣是“三废”综合利用的关键。 4 从企业建设投资、“三废”污染治理设施投资、环保处理运行费 用等方面，对石煤提钒企业的规模经济效益进行分析，确定适宜的产业 规模。 5 对湖北省石煤提钒工业产业布局进行研究，按照钒的需求量和 需求区域，以钒矿主产区为主，加强环境规划，合理进行工业布局。根 据本省石煤提钒工业现状，对该行业的环境管理政策进行研究，提出相 应的环境管理政策。 1 ．2 ．3 课题的创新点 课题的创新点如下 第1 章绪论 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。 武汉一f 程- 人学硕士学协论文 第2 章文献调研 2 ．1 钒和石煤 2 ．1 ．1 钒 钒是具有金属光泽的银白色金属，可以是一1 、0 、 2 、 3 、 4 和 5 价， 其中以 4 和 5 价化合物最为稳定【”。林杰等[ 2 】的研究表明，金属钒的毒性 很低，但钒化合物 钒盐 对人和动物都具有中至高等毒性。V 2 0 5 较V 0 2 易 溶解，因而5 价钒化合物毒性最强。钒较广泛的应用在钢铁、电池、化工、 金属合金、玻璃等工业【3 】o 钒主要和其他一些金属矿共生，至今没有发现独立的钒矿。世界上 钒年产量的8 8 ％是从钒钛磁铁矿中获得的，而我国以钒钛磁铁矿资源最 为丰富，储量位于南非和俄罗斯之后。居世界第三位。在我国湘、鄂、 浙、赣、桂、川、陕、黔诸省区富产含碳页岩 石煤 ，探明储量为6 1 8 ．8 亿吨，其含V 2 0 5 品位多在0 ．3 ％～1 ．0 ％之间，其中 I V z 0 5 ／ 0 ．5 ％的 石煤中v 2 0 5 储量为7 7 0 7 ．5 万吨，是我国钒钛磁铁矿中V 2 0 5 储量的2 ．7 倍 [ 4 1 。因此，从石煤中提钒成为了我国利用钒资源的一个重要发展方向。 段炼等f 叼研究7 “ 1 9 9 8 2 0 1 0 年国内钒的供需关系，如[ ] 2 - 1 所示。 第2 章文献调研 霉骨 图2 - 1 我国钒生产、消费情况及趋势预测 卜生产；2 一消费 F i g ．2 - 1V a n a d i u mp r o d u c t i o n ，c o n s u m p t i o ns i t u a t i o na n dt r e n dp r e d i c t i o no f o u rc o u n t r y 1 一p r o d u c t i o n ，2 - c o n s u m p t i o n 预计未来中国将成为世界最具潜力的钒产品市场，即使仅满足钢铁 _ 生产消耗钒产品一项，钒产品每年就必须增产3 0 ％以上。随着国内对钒 产品需求量的不断扩大，钒产品产量虽有所增加，但生产增速小于需求 增速。2 0 0 5 年，我国已从钒产品出口国转变为净进口国。据有关部门预 测，据估计至2 0 0 9 年我国钒产品的供求缺口将达至U 2 6 3 0 0 吨。巨大的供求 缺口使从石煤中提钒成为必须。 2 ．1 ．2 石煤 石煤‘5 1 是一种高变质的腐泥煤或藻煤。形成于早元古代和早古生代， 大多具有高灰、高硫、低发热量和硬度大的特点。其成分除含有机碳外， 还有氧化硅、氧化钙和少量的氧化铁、氧化铝和氧化镁等，石煤主要成 分如表2 ．1 所示。 武汉j 磋大学硕士学位论文 石煤可作燃料，燃烧后的炉渣可制成炭化砖、水泥等建筑材料，还 可从石煤中提取钒、镍、铜、等金属元素。 石煤在我国分布广泛，以南秦岭区储量最为丰富。据煤炭部有关资 料统计，石煤中钒的总储量为我国钒钛磁铁矿中钒总量的七倍，遍布于 我国的湘、鄂、川、黔、浙、桂、赣、皖、陕、晋、豫、甘等2 0 余省。 我国南方各省石煤及V 2 0 5 储量如表2 2 所示。 表2 - 2 我国南方各省石煤及V z 0 5 储量表 T a b ．2 - 2T a b l eo f s t o n ec o a la n dV 2 0 5r e s e r v e si nt h eS o u t hC h i n a 省别湖南湖北广西江西浙江安徽贵州河南陕西合计 石煤储量，亿t1 8 722 561 2 886 831 0 6 ．47 4 ．68 ．34 ．4 1 52 6 1 8 ．8 V 2 0 5 储量『万t4 0 4 58 6 0 5 ．3／2 4 0 02 2 7 7 ．61 8 9 4 ．71 1 ．2／5 6 2 ．41 1 7 9 7 ％0 ‘品位，％2 1 62 ．3 6／3 ．5 1 2 1 42 ．5 41 ．3 5／3 ．7 0l9 1 在目前的技术丞平下，v 2 0 5 品位达到0 ．8 9 6 以上的石煤才具有工业开 采价值，约