石煤提钒工艺的研究应用现状.pdf

中中 国国 有有 色色 冶冶 金金 [作者简介]惠学德1966， 男， 湖北郧县人， 硕士， 高级工程师。 从事矿山生产、 科研管理工作。 [收稿日期]2010-12-14 1 概述[1～3] 石煤是一种特殊的矿产资源， 形成于震旦纪、 寒 武纪、 志留纪等古老地层中， 由菌藻类低等生物在浅 海还原环境下形成的高变质性可燃矿物， 外观似煤 矸石， 热值低。作为煤， 它发热量低、 灰分高， 没有多 大燃料价值； 作为废石， 它又含有多种金属元素， 如 钼、 铀、 镍、 铜、 银、 硒及贵金属等， 尤其是含有金属钒 这一工业 “味精” ， 虽然品位不高， 但储量很大。我国 许多省份储量极为丰富， 石煤中钒的储量超过钒钛 磁铁矿中钒储量的7倍以上。所以说石煤是我国除 钒钛磁铁矿之外的另一种钒矿资源， 具有较高的商 业价值。 2石煤提钒工艺[4～7] 石煤在中国分布很广， 石煤提钒工艺研究始于 20世纪60年代初， 在90年代末21世纪初得到了飞 速发展， 各种新工艺陆续研发出来。 由于石煤的特殊性， 到目前为止， 石煤产业没有 一个专门的行业管理机构， 所以对石煤提钒工艺的 研究机构很多， 所有与矿冶有关的科研院所、 大专院 校几乎都在进行或者曾经进行过石煤提钒的研究， 研究的方向也比较广， 地质成因、 矿物结构、 提钒工 艺、 环保等各有侧重。特别是钒的价格波动很大， 当 钒价高涨时， 石煤提钒研究更是如火如荼。吴振祥 教授几十年从事有色金属提取加工工艺研究， 尤其 是从本世纪初以来一直带领他的石煤研究小组对全 国许多地方的石煤进行提钒技术研究， 收集了大量 的文献资料， 结合自己的试验成果， 对相关工艺进行 归纳总结， 供业界参考。 钒在自然界分布很广， 它的许多化合物易溶于 酸、 碱溶液和水， 它的单独矿床很少。在成矿过程中 受外界的还原性环境影响， 钒在石煤中主要以酸碱 不溶的三价钒 VIII和四价钒 VIV为主要存在形 态， 并且V （III） 占绝大多数。其中V （III） 的离子半 径与 Al （III）和 Fe （III）的离子半径很接近， 所以 V （III） 几乎不生成自己的矿物， 而是以类质同象存 在于Fe和Al的矿物中， 如V （III） 取代部分Al （III） 进 入六次配位的铝氧八面体， 形成含钒水云母， K （Al， V）2AlSiO10（OH）2。要使这部分钒脱离云母结 构必须破坏矿物的晶体结构， 破坏硅酸盐晶体结构 的办法目前有焙烧氧化、 HF 酸浸出等。五价钒 V （V） 一般形成独立的矿物， 如钒云母等。而V （IV） 是溶于水的， V （IV） 在石煤中主要以吸附形式存在 于粘土矿物之间， 直接水浸或者酸浸就可以使 石煤提钒工艺的研究应用现状 惠学德 1， 王永新2， 吴振祥3 （1.中国黄金集团科技有限公司， 北京100176； 2.河北怀来宏达矿业有限公司， 河北 张家口075416； 3.北京天瑞利达科技发展有限公司， 北京100036） [摘要]石煤是我国的一种特殊资源， 在我国分布很广， 储量丰富， 石煤中含有大量的有价金属， 是一 种宝贵资源。但石煤中有价金属， 尤其是钒的赋存状态复杂， 不易用常规的选矿方法获取， 如何开发利 用石煤中的钒等金属成了国内许多科研机构争相研究的课题。作者根据自己多年从事石煤提钒研究的 实践和收集到的大量文献资料， 对石煤提钒的工艺方法谈谈自己的某些观点， 供同行参考。 [关键词]钒； 石煤； 氧化焙烧； 浸出； 综合利用 [中图分类号]TF841.3[文献标识码]B[文章编号]1672-6103 （2011） 02-0010-07 􀤘􀤘􀤘􀤘􀤘􀤘􀤘􀤘􀦘 􀤘􀦘 􀤘􀤘􀤘􀤘􀤘􀤘􀤘􀤘􀦘 􀤘􀦘 稀有金属 A卷生产实践篇 稀有金属 10 2011 年 4 月第 2 期 V （IV） 进入溶液中， 但石煤中以V （IV） 存在的钒矿比 例较少。因此， 在石煤提钒过程中主要采用氧化焙 烧使低价钒转化为V （IV） 或VV。 石煤提钒的研究主要从氧化、 浸出、 提取、 产品 成型等几个方面进行。针对提钒工艺的几个环节进 行研究的文章报道很多， 各有侧重， 本文主要从焙 烧、 浸出等主要工序简要介绍石煤提钒的研究现状。 2.1氧化焙烧[6～10] 2.1.1焙烧作用 焙烧是实现低价钒向高价态钒转化的最有效方 法之一。在焙烧过程中， 钒的价态将经历V （III ） V （IV ） V （V） 的演变， 影响钒价态转变的因素是多方 面的。外因主要是温度、 时间、 粒度、 焙烧气氛等， 内 因主要是石煤中还原性矿物 （如有机质、 黄铁矿） 的 影响， 这些还原性物质的存在对上述价态转化起抑 制作用。焙烧的作用一方面是脱除这些还原性物 质， 另一方面实现钒价态的转化， 其中温度对钒的价 态转化影响很大。一般钒的价态转化分为4个区， 在250300 ℃以下为还原区。在该区域， 大量的还 原性物质尚未发生氧化反应， 炭质的存在抑制了V （III） 的氧化； 温度在300550 ℃左右为氧化还原区， 此区中还原性物质发生急剧氧化反应， 大部分还原 性物质被氧化， 钒的氧化不再受还原性物质的控制， 主要受温度等因素的影响， 钒的氧化进入氧化区。 550700 ℃为氧化区， 钒加速氧化， 最后到达平衡 区， 即温度超过850 ℃以后， 氧化反应趋于恒定， 钒 的氧化反应达到动态平衡。不同的石煤所含成分不 同， 氧化反应所需温度可能有差别， 但都会经过这几 个过程， 符合同样的规律。所以， 针对矿石产地、 组 成进行具体试验研究， 得出有针对性地氧化条件才 能获得较理想的氧化效果。除温度外， 影响焙烧的 因素还有焙烧时间、 焙烧气氛、 矿石粒度、 添加剂的 种类和用量等。 2.1.2焙烧设备 焙烧设备选择主要考虑的是先期投资、 规模大 小、 环保要求及燃烧效率等因素。早期的石煤提钒 厂规模不大， 为了节省投资， 许多钒厂都使用平炉焙 烧。这种炉子占地面积大、 生产效率低、 焙烧温度难 于控制， 因此钒的转化率较低， 回收率不高， 焙烧热 量不易回收， 烟气不好控制， 造成能源浪费、 环境污 染。后期建设的许多钒厂使用沸腾炉焙烧， 效果明 显改善。湖南双溪煤矿[11]在进行石煤中提钒时， 开 始使用平炉焙烧， 问题较多， 后来该厂改装了2台沸 腾炉， 焙烧效果大大改善。而且焙烧产生的热蒸汽 既满足了浸出搅拌工序、 煮钒和制精钒工序热量的 需要， 还可以满足职工生活需要， 废气可以收集起来 综合处理后排放， 满足了环保要求， 企业节约了能源 和土地， 也带来了可观的经济效益。浙江省是中国 缺煤、 缺电最严重的省份之一， 但该省石煤资源极其 丰富， 探明的石煤储量超过106亿t。为了利用石煤 资源， 该省很多县市很早就积极寻求石煤发电技术， 浙江大学[12]专门建立了一套先进的循环流态化试验 装置进行石煤等低发热量物质的燃烧研究， 研究成 果已经在全省得到推广， 建立了多座石煤发电厂。 这些电厂采用石灰石炉内脱硫技术， 烟气排放可以 满足国家环保要求， 发电后的烧渣可以提取钒， 提钒 浸渣可以作建筑材料， 企业经济效益和社会效益都 得到保障。 焙烧设备的选择需要根据矿石特点， 结合当地 实际情况综合考虑， 最好是采用节能环保、 便于控 制、 氧化效率高、 占地少、 投资少的燃烧设备。 2.2焙烧添加剂 2.2.1钠化焙烧[13～17] 石煤提钒的一个关键步骤就是使低价钒转化为 高价钒， 其中一个办法就是加入添加剂。添加剂种 类较多， 早期应用较多的添加剂就是钠盐， 即钠化焙 烧， 在焙烧过程中添加NaCl、 Na2CO3等钠盐， 促进石 煤中钒的价态转化。有关钠化焙烧方面的机理和应 用的报道很多， 目前趋于一致的观点就是添加的 NaCl在适当的高温环境中参与了一系列的反应， 反 应生成的产物主要是为水溶性的钒酸钠。对于高硅 钒矿， 反应过程生成的Cl2或HCl可有效抑制Na2SiO3 的生成， 降低SiO2对钠化剂的消耗。焙烧的温度以 850 ℃为宜。 早期的石煤提钒厂基本都采用钠化焙烧。湖南 新开钒厂、 安华钒厂、 湖北崇阳钒厂、 通城钒厂等都 使用典型的钠化焙烧提钒工艺。该工艺比较成熟， 效果比较好， 这几年还不断有钠化焙烧方面的研究 成果发表[18]。为了减少NaCl的用量， 李中军[19]采用 加入NaCl和MnO2来控制NaCl的用量， 加入1.4的 MnO2， 焙烧温度可以降低到 800 ℃， NaCl的添加量 也可以降低到 810， 焙烧转化率可以达到 79 80， 效果好于单纯添加大量NaCl。 为了彻底摆脱Cl2和HCl对环境的污染， 同时降 惠学德等 石煤提钒工艺的研究应用现状 11 中中 国国 有有 色色 冶冶 金金 低生产成本， 张萍[20]用苛化泥为焙烧添加剂成功地 从湖北湖南一带的石煤中提取了V2O5。所用苛化泥 为碱厂废渣， 含 CaCO3、 MgCO3、 NaOH、 NaCO3等， 经 过一系列试验， 作者获得了纯度达 99.5的 V2O5 产品， 钒的回收率超过85。该试验如果能在生产 实践中应用， 既能使碱厂的废渣变废为宝， 又能使钒 厂得到很高的收益， 提钒尾渣还可以做建筑材料， 没 有环境污染问题， 是个有前途的工艺。 2.2.2钙化焙烧 石灰石在700 ℃以上分解成活性CaO。在氧化 过程中， 高价钒与活性 CaO生成各种钒酸钙化物。 利用钙盐的溶度积差别， CaCO3和CaSO4的溶度积小 于钒酸钙， 在焙烧后的烧渣中加入可溶性碳酸盐或 硫酸， 生成难溶的钙盐。而钒酸根可以进入溶液， 从 而实现钒的浸出。在 pH值小于 2.53的硫酸溶液 中， 钒酸钙溶解,钒酸根进入溶液， 采用分离工艺获 得V2O5。 在钙化焙烧中没有卤化物气体污染。石煤燃烧 生成的SO2也可以与CaO反应而被固化， 不会对大 气产生污染。所以钙化焙烧是比较环保的一种氧化 焙烧方法， 近几年很多科研人员在研究推广该工 艺。在处理硅质石煤时， 张中豪[21]采用钙化焙烧法， 在合适的焙烧条件下， 熟料在68的碳酸盐溶液 中进行碳酸化浸出， 钒的转浸率达80左右。接着 用硫酸调浆、 经过水解沉钒、 脱氨等， 最后钒的总回 收率可达6570， 高于钠化焙烧的结果。 湖北崇阳等地的石煤[22]按石煤与石灰石中CaO 的质量比15 ∶1混合焙烧， 用碳酸氢铵浸取， 在一定 条件下， 用717树脂交换、 沉钒、 脱氨后， 一次沉钒就 可 得 到 99.5 以 上 的 V2O5， V2O5总 回 收 率 大 于 80。但该工艺中CaO的用量控制需要严格， 稍微 过量的CaO就会严重影响浸出结果。 这些年， 随着人们对环保要求的严格， 钙化焙烧 用于提钒工艺研究也更加受到重视， 研究成果也不 断改进。但总的说来钙化焙烧的温度要比钠化焙烧 高， 一般在950 ℃， 焙烧时间也稍长， 条件控制比较 严格。 2.2.3其它方式的焙烧 除了常用的上述两种焙烧外， 人们还研究了很 多方法来对石煤进行预先氧化， 比如复合添加剂焙 烧[23]， 将几种化合物添加到石煤中促进钒的氧化。 研究复合添加剂的学者不少， 有的效果的确很好， 但 都是为了保密， 都使用了各种代号， 推广应用受到限 制。针对石煤提钒常压硫酸浸出能耗高、 作业周期 长的缺陷， 有人[24]还研究出了低温硫酸化焙烧矿物 分解新工艺， 来强化矿物分解过程， 缩短提钒作业周 期， 提高酸的利用率及钒的浸出率。针对加入盐类 添加剂容易造成次生污染问题， 可以利用空气中氧 进行无添加剂焙烧[25]， 根据矿石性质适当控制温度、 矿石粒度、 焙烧时间、 氧气量和气流状态等因素, 将 VIII氧化为酸可溶的五价钒， 然后将钒提取出 来。湖南双溪煤矿采用无盐焙烧-酸浸工艺效果优 于直接酸浸[26]。无添加剂焙烧应该是值得研究的一 种方法。 2.3浸出工序 浸出是提高钒回收率的关键步骤， 只有最大限 度的将钒浸出， 才能保证较高的钒回收率； 只有建立 起石煤提钒过程中钒氧化转化浸出之间的合适 关系才能很好地提高钒的回收率。冯其明教授[27]采 用H2SO4、 HF对石煤原矿和烧渣进行钒的浸出， 通过 浸出对比试验， 考察了钒氧化和转化对钒浸出的影 响。结果表明 含钒矿物晶格未被破坏时， V （III） 无 法浸出。石煤原矿在3.6 mol/L HF中于60 ℃浸出8 h后， 含钒矿物的晶格结构完全被破坏， 钒浸出率可 达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） 。该研究为石煤 提钒工艺开创了一种新型思路， 如果能解决HF的 毒性和挥发性问题， 那么石煤提钒工艺将发生质变。 2.3.1水浸 水浸是最简单的浸出方法， 经济、 无污染， 早期 的钠化焙烧工艺一般都使用水浸将钒从烧渣中转入 溶液。但水浸效率比较低， 浸出率一般不高， 导致提 钒的作业回收率比较低， 逐步被酸浸或碱浸等方法 代替。 2.3.2酸浸 2.3.2.1直接酸浸 如果石煤中的钒主要以V （IV） 形式存在， 则可 以直接用硫酸浸出取钒。目前研究比较多的直接浸 出的矿石是陕西山阳地区的石煤矿石， 该地区钒矿 开发比较早， 生产工艺比较成熟。如陕西华成钒业 公司钒厂[28]， 用硫酸直接浸出， 避免了钠化焙烧中大 气污染。该厂的浸出率在7582以上， 萃取率在 9798， 总回收率在65以上， 生产指标在同类 矿山中处于领先水平。该矿石中大部分的钒主要是 A卷生产实践篇 稀有金属 12 2011 年 4 月第 2 期 以吸附状态存在， 少部分以类质同象形式存在于硅 酸盐晶格中， 吸附形式存在的主要是V （IV） ， 而类质 同象存在的主要是V （III） ， 在硫酸用量较少情况下 就浸出的主要是吸附状态存在的V （IV） ， 而要继续 将V （III） 浸出出来， 必须破坏晶格结构， 使用大剂量 的硫酸。北京天瑞利达公司深入研究了这类问题， 如果矿石中V （III） 含量多的话， 要提高硫酸浸出率 必须加大硫酸用量， 同时要提高浸出温度。比如， 在 硫酸用量达到20以上， 温度超过95 ℃时， 石煤中 钒的浸出率可大大提高。但大量硫酸高温浸出导致 很多杂质元素成离子状态， 给后续钒的净化提取带 来了困难。 硫酸直接浸出提钒工艺不会产生大气污染， 如 果能减少硫酸用量的话， 该种方法还是不错的。为 了减少硫酸用量， 戴子林 [29]在研究陕西中村钒矿的 提钒工艺中,对矿石中钒的赋存状态进行了详细的 研究， 发现该矿的钒大部分以吸附状态存在， 少量以 独立矿物存在。在仅添加H2SO4的情况下,虽然钒的 浸出率也能达到 84.86， 但 H2SO4的用量要达到 20， 如此大量的H2SO4用量造成游离的H2SO4高达 2.20 mol/L， 给后续作业带来麻烦。加入助浸剂后， 效果大大改善。当H2SO4为12时， 加入2.5的助 浸剂， 钒的浸出率由63.25提高到88.38， 助浸效 果非常明显。除此以外， 作者还研究了浸出温度和 时间对钒浸出率的影响， 虽然提高温度和延长浸出 时间对提高钒的浸出率有利， 但温度过高将恶化操 作环境， 时间过长将降低生产效率。所以作者推荐 90 ℃作为浸出温度， 浸出时间以20 h即可。该工艺 在工业试验时， 添加2的助浸剂即可使钒的浸出率 达到93.05。如果该工艺投入生产实践， 必将为企 业带来非常明显的经济效益和社会效益。 2.3.2.2焙烧后酸浸[30] 对于含碳等还原性物质比较高的石煤， 直接酸 浸效果很差， 将还原性物质预先脱除后再进行酸浸 效果明显改善。无论是无盐焙烧还是加盐焙烧， 焙 烧之后进行酸浸得到广泛应用。焙烧后酸浸的影响 因素主要有 物料细度、 焙烧温度、 硫酸用量、 酸浸温 度、 液固比、 反应时间、 搅拌强度等。在控制适当操 作条件的情况下， 钒的浸出率明显好于传统焙烧水 浸工艺。 焙烧后酸浸比不焙烧直接酸浸主要有以下几点 优势（1） 焙烧后烧失一般在15左右， 减少了后续 酸浸的矿量；（2） 焙烧热量可以发电， 达到节能目的； （3） 可以利用预热， 减少燃料浪费；（4） 可以做水泥等 建筑材料， 综合利用；（5） 焙烧后浸渣比不焙烧酸浸 渣易于固液分离。从这些年的石煤提钒厂生产实践 情况来看， 焙烧后进行酸浸的工艺目前应用较多， 大 部分石提煤钒厂都在使用这种工艺。 2.3.3碱浸 有些矿石由于地表氧化， 其中的钒主要以V （V） 存在， 可以利用V （V） 的性质直接进行碱浸。如果大 部分以V （IV） 存在时， 也可以用无盐焙烧， 再用稀碱 浸出， 经固液分离、 浸出液除硅、 水解沉钒后， 获得合 格V2O5产品。陆芝华[31]采用石煤氧化焙烧-稀NaOH 溶液浸出-除 Si-水解沉钒制取 V2O5粉末的工艺流 程。在其试验确定的最佳条件下， 钒的浸出率可以 达到83.7， 沉钒直收率高达91.7， 整个工艺钒的 总回收率达 76.75， V2O5产品含 V2O586.75， Si 0.16,Fe 0.19。该工艺流程短、 投资少、 无污染， 钒回收率高。 2.4后续作业 在前面工序完成后， 钒以各种络离子形式进入 溶液， 后续工作就是尽力将进入溶液中的钒提取出 来， 早期采用钠化焙烧-水浸工艺， 后续作业多采用 稀酸沉钒-碱溶-再沉淀等办法提取， 工艺流程较 长， 影响因素也多[32]。即使前面作业的氧化反应比 较彻底， 后续沉钒作业也要受很多因素制约。随着 树脂交换在提钒中的应用， 石煤提钒后续提取工序 大大简化。邓庆云[33]较早使用树脂交换用于钠化焙 烧提钒工艺， 在常温下用901树脂作离子交换回收 钒， 取得了76.56的最终钒回收率。使用树脂后不 仅简化了工艺， 还提高了钒的回收率。最近几年,有 关石煤提钒后续用树脂交换提钒的研究和报道很 多,大家从不同角度详细研究了影响树脂吸附的因 素， 比如洗脱液流速和交换柱长径比、 温度、 洗脱液 配比、 洗脱次数、 交换柱含钒量[34]以及树脂形态、 吸 附接触时间、 pH值[35]。还有根据吸附时间、 交换量、 pH值、 流速、 Cl-浓度等因素选择合适树脂等问题[36～37]。 树脂交换提取钒的工艺已经得到了很好的使 用， 但离子交换树脂的选择是非常重要的。酸浸液 是一个非常复杂的体系， 矿石性质引起浸液变化， 温 度、 pH值的变化等都会对树脂吸附和解吸的结果产 生影响。在对酸浸后的溶液进行离子交换吸附时， 应该通过试验决定采用何种树脂。不同的树脂都有 惠学德等 石煤提钒工艺的研究应用现状 13 中中 国国 有有 色色 冶冶 金金 各自的吸附性能， 同样的树脂产地不同， 吸附性能也 有很大差别， 只有通过试验才能很好的选择出适合 本地矿石的树脂。 2.5环境保护研究 环境问题是石煤提钒的一个重要研究课题。无 论用哪种方法提钒， 都是采用了化学方法。应用比 较广泛的钠化焙烧产生的大气污染比较严重， 而没 有大气污染的直接酸浸法， 废水治理也很关键。其 实近几年开发出的每一种石煤提钒工艺都注意到了 环保问题。1987年投产且运转很好的建德石煤焙 烧发电提钒厂就很注意废气处理问题， 他们采用液 相催化氧化法处理沸腾炉烟气， 回收稀酸和烟尘用 于提取五氧化二钒， 达到良性循环， 石煤烟气除尘效 率97.99， 脱硫效率88.20。而焙烧渣经过提钒后 又售到水泥厂做建筑材料， 既保护了环境又降低了 生产成本。贺洛夫[38]针对湖南安化县一带石煤提钒 厂的三废问题分别进行了治理研究， 为当地当地环 境保护提出了建议。 3发展动向 3.1努力改进原有工艺， 寻找新的提钒工艺 一方面在原有工艺基础上开拓创新， 提高提钒 效率。在传统焙烧水浸工艺的基础上， 陈铁军 等[10][39]人开发出了循环氧化浸出提钒工艺， 将V （III） 由以前的一步氧化到V （V） 改变成分步氧化， 即先把 V （III） 氧化到V （IV） 和部分V （V） ， 再把V （IV） 氧化 到V （V） ， 中间经过酸浸-氧化焙烧过程循环， 最终 全部氧化为V （V） 。由于不溶于水的V （IV） 和V （V） 化合物在酸浸时可以回收， 焙烧条件相对宽松， 减少 了污染也避免了烧结。该工艺酸浸时所需的酸可以 在焙烧时在淋洗塔中得到回收， 降低了生产成本也 减少了大气污染。在实际生产中钒的回收率由传统 工艺的4550提高到75以上， 经济效益明显。 另一方面， 努力寻求简单、 无污染的提钒方法。炭浆 工艺在黄金生产中已经得到了很好的应用， 在石煤 提钒中也开始实践。为了简化流程， 肖新望[40]直接 将树脂加入矿浆中， 经过5级吸附后， 浆液中V2O5的 吸附率达到98.5499.34， 树脂磨损率小于5。 该工艺操作方便， 金属回收率比常规清液法高10 以上， 劳动强度也明显降低， 如果采用合适的树脂将 会给企业带来很好的收益。游先军[41]在研究湘西黑 色页岩提钒工艺时采用树脂炭浆法， 用复合添加剂 轮窑焙烧后， 烧渣在 400550 ℃下直接水淬后， 用 4g/l硫酸浸出， 浸出液经树脂吸附， 清除树脂表面粘 土， 然后用NaOH解吸， 解吸液pH值调整到大于11， 使大部分杂质沉淀除去， 钒的总回收率大于70， 说 明树脂炭浆工艺是可以在提钒中应用的。 张一敏[42]在其专利中描述了石煤提钒在线循环 技术， 采用 “脱炭-钠化焙烧-水浸-酸浸-树脂离子 交换-酸性铵盐沉钒-脱氨煅烧” 提钒工艺， 用吸附 下液对酸性烟气进行一级喷淋， 形成酸性溶液用于 酸浸工序， 酸浸液进行中和处理得富钒渣和处理液， 富钒渣返回酸性铵盐沉钒工序， 形成的喷淋下液返 回水浸工序。该发明使提钒工艺中产生的烟气、 废 水、 渣等不仅得到治理， 而且在转化过程中所需的中 间产品可以循环利用， 生产成本降低。 3.2综合回收石煤中的有价元素 石煤是中国特有的矿种， 其中含有丰富的有价 元素。目前研究较多的主要是提取其中的钒， 有些 矿石中还含有银、 镍、 铀、 硒、 贵金属等有价元素[43]。 如何综合提取这些有价元素应该值得大家去研究。 而且， 目前钒的综合回收率还不高， 需要寻求有效提 高钒的综合回收率的方法。范才贵[44]在对湖北某县 石煤沸腾炉燃烧后的炉渣进行钠化焙烧-稀硫酸浸 出-溶剂萃取-铵盐沉钒-硫化钠沉钼-氨水沉铀的 试验后， 获得了钒回收率70.55、 钼回收率59.17、 铀回收率64.33的结果， 建立综合回收车间后将为 企业带来比较好的经济收益。作者所在单位在处理 湖北兴山白果园含银和钒石煤矿时， 利用该矿中银 和钒在矿石中的赋存形式不同的特点， 银具有独立 的矿物， 而钒主要是与云母类粘土矿物共生， 所以用 浮选、 重选等物理选矿方法可以获取银矿物。同时 还可以通过矿物硬度的差异抛弃部分石英尾矿， 剩 余部分再焙烧获取钒， 既有较高的企业经济效益也 节约了资源有较好的社会效益， 值得深入研究。 3.3热能利用， 提倡发电-提钒无尾工艺 石煤虽然发热量不高， 但也是可以利用的。浙 江建德石煤发电厂运转很好， 该厂石煤发出的电可 以上国家电网使用， 烟气粉尘回收-脱硫-提钒， 不 仅解决了粉尘和烟气污染， 还多回收了粉尘中的钒， 最终钒渣还可以作建筑用砖的材料， 降低了生产成 本。在很多电力丰富的地区， 石煤燃烧后并没有进 行热量利用， 大量的热资源浪费了。 如果利用丰富的石煤资源进行煤电一体化生 产， 同时综合回收钒、 钼等多金属既可以节约资源， A卷生产实践篇 稀有金属 14 2011 年 4 月第 2 期 又可以为企业得来效益。 3.4尽量利用物理方法富集或抛尾， 减少化学方法 处理量 为了脱除石煤中的炭， 消除炭对浸出工艺的影 响， 郑祥明[45]采用浮选的方法将湖南新开钒矿石煤 中的炭除去， 利用煤油作捕收剂， NH4Cl及淀粉作含 钒矿物的选择性絮凝剂， 以稀硫酸调整矿浆pH值， 在磨矿细度为-0.074 mm占 70下， 将大部分炭富 集进入泡沫， 然后用稀酸-亚铁盐浸钒， 之后在钒液 中加入少量 KMnO4溶液， 用 H型阳离子交换， 经洗 脱与沉钒工序获得了钒回收率 85、 一次性产品 V2O5含量97以上的好结果。该技术不仅避免了焙 烧过程产生的的大气污染， 也减少了后续浸钒作业 的矿石量， 提高了作燃料使用的炭含量， 经济效益比 较明显。 李洁[46]根据Al-O和Si-O键的差异性， 以及矿物 硬度的不同， 采用螺旋选矿机重选－浮选联合流程 成功抛尾。工艺优化后， 抛弃了产率46.97、 品位 0.30、 金属损失率14.96的尾矿， 使进入后续化学 提钒作业的钒的品位提高到1.49， 而总的浸出率 不受影响， 后续工艺处理的矿石量大大减少， 入浸品 位显着提高， 提钒成本大幅降低， 企业效益明显提 高。 3.5用无污染方法促使钒价态发生转变 欧阳国强[47]在研究湖南某地石煤时发现微波焙 烧对石煤提钒有影响。在相同温度下， 微波焙烧时 V2O5的浸出率比常规焙烧 （马弗炉） 时高。微波焙烧 在温度达到700℃后， V2O5的浸出率就达到平衡， 这 说明微波焙烧可以在较低温度下获得较高的浸出 率。而且， 微波焙烧时间比常规焙烧时间缩短， 在相 同焙烧时间， 微波焙烧达到的浸出率比常规焙烧 高。作者认为， 微波焙烧时， 存在10左右的含钒颗 粒爆裂是造成浸出率升高的原因。作者用微波焙烧 处理湖南某地含钒石煤时， 在60 min的焙烧时间， 磨 矿细度-0.074 mm 占 65的较粗情况下， 获得了 V2O564.1的浸出率。 3.6低品位资源的利用 目前石煤提钒一般对高于0.8的原矿进行提 取， 而低于这个品位的石煤则没有回收。魏昶[48]对 含钒0.6的石煤进行了酸浸提钒工艺研究， 在联合 使用硫酸、 助浸剂、 氧化剂作用下， 并在合适的条件 下， 钒的浸出率可达90， 效果很好。这说明石煤提 钒的品位下限可以降低， 对节约国家资源非常有意 义。 4结论 （1） 钒是重要的战略物资， 石煤是我国独有的矿 产资源， 石煤中含有丰富的钒， 我国相关部门应该对 石煤资源加强管理， 杜绝无序开采， 将石煤开发纳入 国家计划。 （2） 石煤提钒工艺应该向节能减排、 综合利用发 展， 尽可能回收石煤中的有价金属， 将石煤发电与提 取有价金属综合考虑。 （3） 提取石煤应该联合物理方法优先抛弃部分 尾矿， 提高有价金属进入后续工序的品位， 减少化学 提钒工艺的处理量。 （4） 各科研单位的成果应该共享， 不应该重复研 究， 浪费人力、 财力。 （5） 开发新的环保提钒工艺， 如炭浆提钒、 超声 波辅助焙烧技术等。 （6） 加强低品位资源的开发研究， 避免资源浪 费。 [参考文献] [1]杨守志.钒冶金[M].北京冶金工业出版社， 2010. 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But the valuable metals contained in stone coal, in particular the occurrence of vanadium, are complex and difficult to get with the use of conventional beneficiation . How to develop and use of vanadium in stone coal and other metal become the subject that many domes⁃ tic scientific research institutions competed on. The author talk about some of his views of ways to extract vana⁃ dium from stone coal for reference according to his own many years practice and a lot of collected literature. Key words vanadium； stone coal; oxidation roasting; leaching; utilization [15]别舒等.石煤体钒钠化焙烧与钙化焙烧工艺研究[J].稀有金 属， 2010,342291-297. [16]王含渊等.含钒石煤钠化焙烧的研究[J].化工冶金， 1992,134 338-340. [17]陆岷等.石煤提钒钠化焙烧中烧结现象的研究[J].稀有金属， 2009,336894-897. [18]史玲等.含钒石煤提钒工艺研究[J].有色金属， 2009,612 77-79. [19]李中军等.淅川钒矿以NaCl和MnO2为添加剂的钠化焙烧过程 研究[J].稀有金属， 1994,185.328-332. [20]张萍等.用苛化泥为焙烧添加剂成功地从石煤中提取了五氧 化二钒[J].稀有金属,2000， 242115-119. [21]张中豪等.硅质钒矿氧化钙化焙烧提钒新工艺[J].化学世界， 2000,6290-292. [22]蒋馥华等.钙化焙烧法从石煤中提取五氧化二钒[J].湖北化工， 1992， 120-22. 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