石煤钒矿加工生产V_2O_5技术现状与展望.pdf

文章编号 10087524 2011 04 0038 03 石煤钒矿加工生产 V2O5技术现状与展望 * 李学字, 林浩宇 中蓝连海设计研究院, 江苏 连云港 222004 摘要 本文着重叙述了利用石煤钒矿生产 V2O5的技术发展历程和技术现状等, 并对关键技术进行了粗浅的分析 和论述, 在此基础上对利用石煤钒矿加工生产 V2O5的技术发展趋势进行了展望。 关键词 石煤钒矿; 生产技术; V2O5 中图分类号 T D982 文献标识码 A 0 引言 我国钒矿资源比较丰富, 主要有钒钛磁铁矿 和石煤。我国已探明的具有经济意义的钒矿成因 类型有岩浆型、 沉积型和火山岩 玢岩 型。在目 前技术经济条件下, 碳质页岩含V2O5达到0. 80 0. 85 以上才具有开采利用价值。 我国钒矿资源的特点表现为 矿床类型单调, 多系共生或伴生矿, 矿石综合利用价值大, 矿床地 理分布相对集中。 a. 资源分布广泛, 储量相对集中的钒矿资源 广泛分布于 19 个省、 市、 区, 相对集中在四川、 湖 南、 安徽、 广西、 湖北与甘肃 6 省区。 b. 矿石品位低, 钒均作为副产品回收。攀西 地区钒 的 品位 为 0. 11 0. 44 , 平均 为 0. 24; 黑色岩系中最高 4. 79 , 最低 0. 3 左 右, 平均 1 左右; 火山岩型矿中一般在 0. 20上 下。 c. 矿床类型比较单一。目前我国已利用的钒 矿矿床成因类型为岩浆型和沉积型, 其他类型 火 山岩型 很少, 尚未发现砂矿型钒矿。沉积型钒矿 除了产于黑色岩系中外, 还有一些与铀、 磷共生于 砂岩、 泥岩及其变质岩系中。 从上世纪 70 年代开始, 我国在钒矿加工生产 技术方面有了长足的进步, 研究了各种各样的生 产方法。初期, 由于人们不注重环境保护, 钒矿生 产企业对环境造成了较大的破坏。近年来, 由于 人们环保意识的加强和环境保护要求的提高, 研 究人员开发了一些较环保的生产工艺并加以应 用, 取得了一定进展。然而这些生产方法仍存在 局限性和不环保的因素, 且系统性较差。因此要 求相关的研究人员进行深入的研究, 为石煤钒矿 加工企业提供一条低成本的清洁生产方法。 1 生产技术发展历程 从石煤中提取 V2O5, 国外研究甚少, 仅美国 矿业局采用氯盐焙烧 硫酸浸出 溶剂萃取 铵 盐沉钒工艺流程, 从内华达州的风化页岩 V2O5 的质量分数为 1 中提取偏钒酸铵产品, 钒回收 率为 69. 5。国内从上世纪 60 年代初开始研究 石煤提钒工艺。到目前为止, 我国从石煤中提钒 的工艺主要有以下几种 钠化焙烧提钒法、 复合添 加剂焙烧提钒、 钙盐焙烧提钒、 碱焙烧提钒、 无盐 焙烧提钒、 湿法提钒。此外还有氢氟酸分解法、 酸 浸萃取工艺提钒等。钒矿生产从最初的钠化焙烧 工艺发展而来, 焙烧设备采用上世纪 60 年代从苏 联引进的平炉, 污染极为严重, 产品收率很低, 该 方法已被列入国家限令淘汰项目目录。由于石煤 提钒的废气污染非常严重, 为减轻污染, 有些企业 采用无盐焙烧法和钙盐焙烧法提钒。无盐焙烧法 和钠盐焙烧法大致相同, 只是在焙烧中没有加钠 盐, 因而大大减少了 HCl、 Cl2等有害气体的产生。 但是石煤结构复杂, 采用此法的钒浸出率较低。 钙盐焙烧法是用钙盐代替钠盐, 在焙烧过程中没 有 HCl、 Cl2等生成, 转化率也较无盐焙烧高得多。 但钙盐焙烧提钒工艺对焙烧物有一定的选择性。 38 专 论 IM 然后进入逆流循环堆浸罐用清水 将可溶性钒逐步浸出并富集, 最后用铵盐将钒沉 淀出来, 焙烧沉淀物得V2O5。其优点在于氯盐用 量比传统钠盐法少 80 85, 气态污染物也减 少 80 85, 且焙烧温度较低、 焙烧时间较短、 资源回收率较高; 缺点是成本较高。 3 生产技术发展与展望 针对目前生产情况和钒矿资源特点, 在查阅 了大量资料和调查研究的基础上发现, 为满足环 保要求, 为石煤钒矿生产企业服务, 亟需对其共 性、 关键性技术进行研究, 以实现低成本的石煤钒 矿清洁生产。其共性、 关键性技术的未来发展趋 势展望如下。 3. 1钒矿原矿品位提高技术 提高原料钒矿的钒品位是提高钒转化率、 增 加产量、 降低成本的主要途径。初步推算 年生产 能力 500 t 的钒厂, 矿石钒品位每提高 0. 1 , 则 生产量提高 10左右, 钒生产成本降低 l000 元/ t 左右。目前已有研究人员对低品位钒矿的富集技 术进行了大量研究, 取得了一些研究成果。 3. 2 提高钒矿浸出液浓度技术 提高钒矿浸出液浓度技术既可保证达到要求 的浸出率, 又可省掉离子交换富集等生产工序, 从 而大幅度缩短提钒生产工艺流程, 大幅度降低生 产废水产生量和处理量。目前已有这方面的研究 工作在进行, 并已取得了一定的进展。 3. 3 结晶技术在钒矿沉钒过程中的应用 含钒溶液中钒的浓度梯度越高, 沉钒反应速 度越快, 偏钒酸铵晶核生成速度越快。由于晶核 的生成速度过快导致晶体结构不完整, 使沉淀物 的颗粒不紧密, 其所包含的水分和杂质较多。现 在的沉钒工艺由于是简单的搅拌沉钒, 因此沉钒 物的粒度小、 粘度大, 固液分离较困难。如何在沉 钒过程中引入结晶技术, 使偏钒酸铵在生成的过 程中结晶长大, 对降低生产成本、 提高产品质量、 减少环境污染、 大规模产业化实施均有较大的促 进作用。目前这方面的研究工作已在进行中, 并 已取得了相当的进展。 3. 4 高效钒矿焙烧设备的开发 焙烧是石煤钒矿加工生产中的重要环节之 一。提高焙烧转化率, 减少空气污染, 节能降耗是 该工段的重要任务。有研究人员在此方面做了大 量的工作, 用立式焙烧窑、 沸腾床等替代平窑, 取 得了较大进展和较好的效果。 3. 5 钒矿加工废物处理及尾渣综合利用 钒矿加工废弃物以沉钒上清液和尾渣为主。 针对该废弃物有许多研究人员进行了蒸发、 综合 利用等方面的专门研究, 取得了一些成果。如采 用复合净化塔净化处理焙烧烟气, 可有效地净化 焙烧含尘烟气回收烟尘, 特别是综合利用含有铵 和碱的沉钒上清液作为喷淋液, 可有效地除去焙 烧烟气中的 SO2、 HCl、 Cl2等有害气体, 使焙烧烟 气达标排放。在蒸发处理沉钒上清液的同时, 回 收了沉钒上清液中的盐及氯化铵等, 并循环利用。 钒矿加工尾渣由于加工生产方法的不同, 尾渣的 39 专 论 IM production technology; V2O5 上接第 35 页 后分别互检, 是否漏接或连接不实, 确认无误后, 3 个区域线分别接主线 A、 B、 C 相上, 使其相电压, 在起爆瞬间趋于平衡, 起爆电压选用380 V 电源, 连线工作完成后, 清点人数, 撤离井下所有人员, 实施井上送电工作。 4 结论 该矿山采空区处理后, 观测井下采空区外围, 发现处理区上覆的护顶层已经完全崩落, 只是护 顶石膏层相对顶板岩石来说比较坚硬, 所以处理 区护顶层石膏呈现大块形式的垮落, 处理区范围 内护顶层及上覆岩层全部垮落, 处理区四周顶板 护顶层保存完整, 未发现垮落的征兆。处理采空 区上覆的地表塌陷区面积比预计的塌陷区范围要 小的多, 塌陷区在地表呈现出漏斗形状, 漏斗周边 地表出现许多平行于漏斗边的较大裂缝。总之, 该矿采空区处理取得了比较好的效果, 消除了应 力出现异常的大部分地下采空区, 缓解了采空区 周围应力集中, 保证了矿山生产的安全。 5参考文献 [ 1] 曹祥伟, 蔡寅峰, 郭忠林. 采空区处理技术的分析研究[ J] . 铜 业工程, 2005 1 2224. [ 2] 李俊平, 钱新明, 郑兆强. 采空场处理的研究进展[ J] . 中国钼 业, 2002, 26 3 1015. [ 3] 李纯青, 姚香. 采空区处理新技术的理论研究及应用实践[ J] . 黄金, 2004, 25 3 22 26. [ 4] 朱星辉. 平邑石膏矿房柱式开采大面积采空区处理方法研究 [ D] . 青岛 山东科技大学, 2004. Practice of the treatment of minedout areas in a gypsum mine LI Ming 1 , LI Liqun 1, ZHONG Huaichang1, ZHONG Weiguang 2 1. School of Resources and Environmental Engineering, T eaching Affairs Office, Shan Dong University of Technology, Zibo Shandong 255049, China; 2. Building M aterial Industrial Bureau of Yicheng District, Zao Zhuang Shandong 277300, China Abstract A certain gypsum mine in Zao zhuang has been mining for many years , so that big area gob had been ed and rock pressure in parts of the gob is obvious, and some wall rocks have deed and been destroyed. T o avoid the worst harmful acci dents of roof bulk caving, the measures of treating parts of the mined out had been taken by forced caving , and blasting scheme had been studied and designed. Practice has showed that the treatment of minedout areas by artificial forced caving meth od has achieved prospective results and also found the base for the continual treatment of worked out sections. Keywords gypsum mine; treatment of mined out areas; forced caving; big area caving of roof 40 专 论 IM P 化工矿物与加工 2011 年第 4 期