石煤低温硫酸化焙烧提钒_王明玉

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石煤流态化焙烧—酸浸提钒工艺研究

石煤流态化焙烧—酸浸提钒工艺研究石煤是一种含有丰富钒资源的煤矿石，其主要成分为煤和石灰石。

石煤流态化焙烧—酸浸提钒工艺是利用流态化技术将石煤焙烧成钒酸盐，在酸浸条件下提取钒的一种新型工艺。

本文将从石煤焙烧和酸浸提钒两个方面进行详细研究。

石煤焙烧是指将石煤在一定温度范围内进行高温煅烧的过程。

通过焙烧过程，石煤中的有机物和硫化物会分解为气体和固体产物，同时石煤中的钒和钙会形成固态反应生成钒酸盐。

在焙烧过程中，流态化装置将石煤和石灰石通过流化床的方式进行反应，使得反应更加均匀有效。

此外，流态化技术能够使焙烧反应的温度和时间得到控制，从而提高焙烧效果和产物质量。

石煤焙烧的关键参数是焙烧温度和焙烧时间。

研究表明，焙烧温度在800-1000℃范围内，焙烧时间在1-3小时内，能够获得较好的焙烧效果。

在这一温度范围内，石煤中的有机物和硫化物能够充分分解，而钒和钙能够快速反应生成钒酸盐。

此外，流态化装置的选择和操作也对焙烧效果有一定影响，因此需要进行合理的流态化装置设计和操作参数选择。

焙烧后的石煤产物是一种钒酸盐，其主要成分为钒酸钠和钙钒酸盐。

钒酸钠是一种无机化合物，具有较高的钒含量和稳定性，在后续的酸浸提钒过程中起到重要作用。

而钙钒酸盐则是一种固态反应产物，含有较高的钙含量和较低的钒含量，对后续的钒提取有一定的影响。

因此，石煤焙烧的关键是获得高钒含量的钒酸钠产品。

酸浸提钒是指将焙烧后的石煤产物在酸性条件下进行提取钒的过程。

常用的酸浸剂包括硫酸、盐酸和氯化氢等。

硫酸是一种常见的酸浸剂，具有良好的钒溶解度和选择性。

酸浸提钒的关键参数是浸提温度、酸浸剂浓度和浸提时间。

研究表明，在浸提温度60-80℃范围内，浸提酸浓度1-2mol/L，浸提时间1-2小时内，能够获得较好的钒溶解率和选择性。

酸浸提钒的机理是钒酸盐在酸性条件下与浸提剂发生反应生成溶解态钒离子。

钒酸盐中的钒元素以V(V)价态存在，与酸浸剂中的氢离子发生置换反应生成溶解态三价钒离子或四价钒离子。

石煤提钒浸出过程研究现状与展望

第34卷　第1期Vol 134　No 11稀　有　金　属CH I N ESE JOURNAL OF RARE MET ALS2010年1月Jan 12010　收稿日期:2009-06-03;修订日期:2009-08-10　基金项目:贵州省发改委资助项目(2007GH001)　作者简介:王明玉(1976-),男,山东博兴人,博士,副教授;研究方向:稀有金属提取冶金3通讯联系人(E -mail:wmydxx@s ohu .com )石煤提钒浸出过程研究现状与展望王明玉3,王学文(中南大学冶金科学与工程学院,湖南长沙410083)摘要:介绍了我国钒资源以及石煤的分布情况,指出了石煤提钒的难点和关键,综述了国内主要石煤提钒浸出过程的工艺条件、应用情况及各自的优缺点。

空白焙烧2低酸浸出成本低、钒的浸出率高、污染少,但该技术不具有普适性;石煤碱浸出提钒、钙化焙烧提钒及石煤高酸浸出提钒,污染少,都能够获得高钒浸出率,但高的浸出成本,限制了其应用。

钠化焙烧提钒普适性强,钒浸出率高,浸出液中钒的提取过程简单,在焙烧过程添加固氯剂后,产生的Cl 2和HCl 气体能够75%以上被固化下来,可大大降低烟气治理的成本。

关键词:石煤;钒;浸出过程;现状及进展doi:10.3969/j .issn .0258-7076.2010.01.018中图分类号:TF841.3 文献标识码:A 文章编号:0258-7076(2010)01-0090-08Research Sta tus and Prospect of Vanad i um L each i n g Processes fro m Stone Coa lW ang M ingyu 3,W ang Xue wen(S chool of M etallurg ical S cience and Engineering,Central South U n iversity,Changsha 410083,China )Abstract:Vanadiu m res ources and the distributi on of st one coal in China were intr oduced .The difficulty and the key of st one coalextracti on vanadiu m were pointed out .The vanadiu m leaching p r ocess fr om st one coal was revie wed,including its leaching conditi on,app licati on circs and its res pective merits and faults .A lthough no 2salt 2r oasting and dilute acid s oluti on leaching technol ogy had the ad 2vantages of l ow cost,high vanadiu m leaching efficiency as well as l ow polluti on,this technol ogy could not be app lied for all st one coal .No 2salt 2r oasting Na OH s oluti on leaching technol ogy,calciu m salt r oasting extracting vanadiu m technol ogy and high concentrate acid leaching technol ogy had the characteristics of l ow polluti on and high vanadiu m leaching efficiency .However,the high costs restricted their app licati on .NaCl r oasting extracting vanadiu m technol ogy had good universality,high vanadiu m leaching efficiency,and the ex 2tract p r ocess of vanadiu m fr om the leaching s oluti on was si m p ly .After adding the agent during the r oasting p r ocess,the s olidified rati o of Cl 2and HCl could reach 75%,which could greatly reduce the cost of waste gas treat m ent .Key words:st one coal;vanadiu m;leaching p r ocesses;status and p r ogress 钒是重要的国防战略物资,有金属“维生素”之称,广泛应用在冶金、化工、原子能、航空和新兴的钒电池等领域,目前钒用量最大的是冶金行业,从世界范围来看,钒在钢铁工业中的消耗量占其生产总量的85%左右。

从石煤矿中提取五氧化二钒的工艺研究

从石煤矿中提取五氧化二钒的工艺研究钒是重要的战略物资, 广泛应用于冶金、化工和航空航天等方面。

我国钒矿资源主要有两大类:钒钛磁铁矿和石煤, 其中石煤中钒的储量是钒钛磁铁矿中总储量的17 倍。

因此, 从石煤中提取钒是钒资源利用的一个重要方向。

我国从石煤中提取钒的传统工艺为钠化焙烧法, 但在焙烧过程中会产生大量的Cl2 、HCl、S02</sub曲有毒气体,严重污染环境,而且钒的浸出率低。

因此, 研究一种高效、对环境友好的从石煤中提取钒的工艺具有重要意义。

本研究采用直接酸浸- 萃取- 反萃工艺从两种石煤矿中提钒。

研究说明, 钒的浸出率到达90%,钒的总回收率近80%。

与传统的工艺相比, 该工艺减少了焙烧过程, 更有利于环境保护和减少能耗。

石煤矿的直接酸浸研究说明:(1)两种石煤矿虽然成分和钒的赋存状态不同, 但浸出规律根本一致, 只有矿物粒度对两种石煤矿中钒浸出率的影响趋势相反, 这主要是因为两种石煤矿中C的含量不同。

除此，液固比对钒的浸出率影响不大；随着温度的升高、硫酸浓度的增大、时间的延长, 钒的浸出率都明显的提高。

(2)直接酸浸朝鲜石煤矿的正交实验说明影响钒浸出率的各因素主次顺序为：硫酸浓度一浸出温度一反响时间。

在反响条件为：粒度80〜100目、温度130C、反响时间22h、硫酸浓度40%液固比3:1,浸出率达90%(3)通过对湖南石煤矿浸出动力学的研究, 可知浸出反响受化学反响控制。

实验温度范围内，钒浸出的动力学方程为:1 —(1 —n) 1/3=4.98 x106 -e-( 55488)/ (RT •,其反响活化能为55.49KJ/mol。

酸浸液的萃取-反萃- 沉钒研究说明: ( 1)萃取过程中, 萃取剂浓度对钒的萃取率影响不大；钒的萃取率随pH的增大先升高后降低；随着温度的升高、时间的延长、0/A的增大而增大。

一种石煤钠化焙烧提钒工艺[发明专利]

专利名称：一种石煤钠化焙烧提钒工艺专利类型：发明专利
发明人：王学文,王明玉,肖彩霞
申请号：CN200810143288.2
申请日：20080925
公开号：CN101363084A
公开日：
20090211
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明系一种石煤钠化焙烧提钒工艺，工艺过程包括备料、焙烧、浸出三个主要步骤，先将氯化钠和石灰加入石煤矿中混匀磨细后焙烧，然后将焙烧得到的焙砂在稀酸溶液中浸出钒，具有工艺简单，金属回收率高，生产成本低，环境友好等优点。

申请人：中南大学
地址：410083 湖南省长沙市河西麓山南路1号
国籍：CN
代理机构：长沙市融智专利事务所
代理人：颜勇
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石煤钒矿低温硫酸熟化-水浸提钒工艺

石煤钒矿低温硫酸熟化-水浸提钒工艺
曹欢;靳建平;赵笑益;梁效;宁新霞
【期刊名称】《矿产综合利用》
【年(卷),期】2024(45)3
【摘要】这是一篇冶金工程领域的论文。

以陕西某地含钒矿物为绢云母、伊利石
的石煤钒矿为研究对象,采用低温硫酸熟化-水浸工艺提钒,考查了熟化温度、熟化时间、硫酸用量、氯化钠用量,浸出温度、浸出时间及浸出液固比对钒浸出率的影响。

结果表明:向石煤钒矿中加入25%的硫酸、0.8%的氯化钠,在130℃下熟化8 h,熟
化样品在浸出温度55℃、液固比1.5∶1的条件下浸出时间2 h,钒浸出率可达89%。

这说明采用低温(130℃)硫酸熟化-水浸工艺提取石煤型钒矿是可行的。

【总页数】6页(P75-80)
【作者】曹欢;靳建平;赵笑益;梁效;宁新霞
【作者单位】西安西北有色地质研究院有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TD982;TF841.3
【相关文献】
1.石煤钒矿低温碱性焙烧-水浸钒试验研究
2.石煤钒矿硫酸低温熟化—柱浸提钒工
艺3.硅质钒矿硫酸熟化常温水浸提钒4.粘土型钒矿硫酸化焙烧-水浸提钒工艺研究5.石煤钒矿自热拌硫酸熟化-水浸提钒的试验研究
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［3 － 4 ］［5 ］，空白焙烧稀酸浸出工艺，［6 ］
，氧化焙烧NaOH 浸出工艺［7 － 8］，
［9 － 10 ］
添加氟化物为添加剂酸浸出工艺
等。石煤直
［11 ］
接酸浸提钒虽已在工业生产中得到应用
，但是
除了陕南石煤外，其他地区石煤采用该技术钒的浸出率都不高；空白焙烧稀酸浸出工艺，只有湖南怀化个别矿区的石煤能用，其他地区石煤都不能用
关键词：石煤；钒；低温硫酸化焙烧；综合回收 doi： 10． 13373 / j． cnki． cjrm． 2015． 05． 011 中图分类号： TF841． 3 文献标识码： A 文章编号： 0258 － 7076 （ 2015 ） 05 － 0457 － 05
Extraction of Vanadium from Stone Coal by Low Temperature Sulphation Ｒoasting
［12 ］
。其余的工艺或由于成本问题，或由于环
境问题都还未得到推广应用。本文结合直接酸浸和氧压酸浸两种工艺各自的优点
［13 ］
，开发出并研究了石煤低温硫酸化焙烧
提钒技术。
1
1． 1
实
原
验
料
图1 Fig． 1
石煤低温硫化焙烧提钒实验工艺流程
Flow sheet of vanadium extraction from stone coal by low temperature sulphation roasting
第 39 卷第 5 期 Vol． 39 No． 5
稀
有
金
属
CHINESE JOUＲNAL OF ＲAＲE METALS
2015 年 5 月 May 2015
石煤低温硫酸化焙烧提钒
王明玉，王学文，向小艳，马艺骞，蒋长俊
（中南大学冶金与环境学院，湖南长沙 410083 ）
摘要：石煤是一种低品位复杂钒矿。对 V2 O5 含量为 0． 65% 的石煤，采用低温硫酸化焙烧技术进行了提钒研究。该技术包括低温硫酸化焙烧，水浸出，铁粉还原回收铜和硒，萃取富集钒，富钒液氯酸钠氧化后沉红钒，红钒洗钠，煅烧得五氧化二钒产品 7 个连续的单元操作过程，其中低温硫酸化焙烧是整个技术的关键。在 500 g 规模马弗炉焙烧实验的基础上，进行了 85 kg 规模扩大化焙烧试验。试验结果表明，扩大化试验能够在更低的焙烧温度下获得更高钒浸出率，采用 20% （质量分数）硫酸和石煤混合均匀后，在 140 ħ 低温硫酸化焙烧 3 h，焙烧料水浸出，可以获得 78． 3% 的钒浸出率。焙烧过程产生的烟气，无需经过任何处理，就可达到国家规定的排放标准。整个工艺过程钒的回收率为 76. 28% 。该技术的特点是钒回收率高和环境友好，并且在钒的提取过程，可以综合回收铜、硒等有价金属，生产 1 t 五氧化二钒，可以产出含铜和硒的还原沉淀物 0． 21 t。
Table 1
87% ，比国外钒的总储量还多，因此石煤是一种有重要利用价值的资源
［1 － 2 ］
V2 O5 0． 650 K2 O 0． 860
SiO2 73． 220 C 12． 810
Al2 O3 6． 510 S 1． 820
CaO 0． 260 Cu 0． 058
Fe2 O3 2． 570 Se 0． 027
2． 1． 1
和焙烧时间 3 h 条件下，考察硫酸用量对钒浸出率的影响，结果见图 2 。由图 2 可知，随着硫酸加入量的增加，钒的浸出率呈增长趋势；当硫酸加入量低于 20% 时，钒浸出率增长趋势明显，当硫酸加入量高于 20% 时，其增长趋势趋于平缓，所以选定最佳硫酸加入量为 20% 。 2． 1． 2 焙烧温度的影响在硫酸加入量为 20% 和焙烧时间 3 h 条件下，考察焙烧温度对钒浸出率的影响，结果见图 3 。从图 3 中可以看出，随着焙烧温度的升高，钒的浸出率也在增大，到 220 ħ 的时候钒浸出率达到 74． 7% ，之后温度的增加，钒的变化不再显著。
458
稀
有
金
属
39 卷
钒是一种重要战略物资，广泛用于冶金、化工等领域。我国的钒矿资源极为丰富，其中蕴藏在石
8 煤中的钒就达 1． 18 ˑ 10 t，约占全国钒储量的
表1
石煤主要成分 Main chemical compositions of stone coal （ %， mass fraction）
by low temperature sulphation roasting technology． The technology consisted of seven unit operation processes： low temperature sulphation roasting， water leaching， recovering copper and selenium by iron powder reduction， solvent extraction enrichment vanadium， oxidizing the stripping solution by sodium chlorate and precipitating red vanadium，removing sodium of red vanadium and calcinations，in which low temperature sulphation roasting was the key to the entire technology． On the basis of 500 g muffle furnace roasting scale experiments，the 85 kg scale test was finished． The results indicated that the magnifying test could get a higher vanadium leaching rate under the condition of lower roasting temperature． The vanadium leaching rate could reach 78． 3% by sulphation roasting with 20% （ mass fraction） sulphuric acid at 140 ħ for 3 h and water leaching． All the contents of harmful components in exhaust were lower than the emission standards of China，and the exhaust produced in roasting process could be directly discharged without treatment． The total recovery of vanadium reached 76． 28% ． The technology was characterized by higher recovery of vanadium， and was environmentfriendly； besides，it could also recover copper and selenium in the extraction of vanadium． 0． 21 t copper and selenium bearing reduction precipitate could be obtained in the extraction process of 1 t V2 O5 product． Key words： stone coal； vanadium； low temperature sulphation roasting； comprehensive recovery
实验所用原料为湖南怀化地区石煤，其主要成分列于表 1 。由表 1 可以看出，石煤是一种多元素复杂钒矿，其中 V2 O5 含量较低，铝和铁等杂质较多。石煤焙烧所用的硫酸，及样品分析所用的试剂均为分析纯。 1． 2 流程及检测实验采用图 1 所示的工艺流程。石煤破碎磨细至－ 0． 18 mm 后，先在马弗炉进行低温硫酸化焙烧探索实验：每次石煤用量为 500 g，与硫酸混合后放进马弗炉加热焙烧，以确定硫酸的加入量，为扩大实验提供依据。探索实验得到的焙砂按液固比 1． 6ʒ 1． 0 加水室温浸出 2 h。依据探索实验结果，扩大实验每次石煤用量为 85 kg，焙烧装置为自制油浴加热反应器，其最大装料量为 100 kg。扩大实验得到的焙砂用于图 1 所示的全流程实验。物料中钒的检测采用硫酸亚铁铵容量法分析，Cu 和 Se 的检测由长沙矿冶研究院有限公司分析检测中心完成。低温硫酸化焙烧扩大实验烟气成分的现场采样及检测由湖南省环境保护科学研究院水环境控制技术湖南省重点实验室完成。
5期
王明玉等
石煤低温硫酸化焙烧提钒
459
2
2． 1
结果与讨论
探索实验硫酸用量的影响在焙烧温度为 220 ħ
2． 2 2． 2． 1
扩大实验焙烧取 85 kg 磨细后的石煤，按照石
煤质量的 20% 加入硫酸和适量水，混合均匀后放入自制油浴反应器中。通过多次实验发现，扩大化实验焙烧温度与马弗炉的焙烧温度对钒浸出率的影响存在很大区别： 85 kg 规模实验只要在 140 ħ 保温 3 h，钒的浸出率就能达到 78． 3% ；而在马弗炉中 220 ħ 下保温 3 h，钒的浸出率才能达到 74. 7% 。这种区别主要是由于石煤低硫酸化焙烧提钒技术除了利用焙烧获得高温外，还充分利用了物料中的毛细作用。在马弗炉中加热时，由于物料质量少加热过程水分很快就会挥发，从而使得毛细作用不明显。而 85 kg 规模实验由于物料厚度大，阻碍水分快速挥发，从而保证毛细作用的充分进行。表 2 为一次实验过程焙烧烟气有害成分的分析结果。 2011 （钒工业污染物根据国家标准 GB26452排放标准） 4． 2 所规定的大气污染物排放控制要求，对比表 2 可知，在焙烧过程产生的烟气，无需经过任何处理，就可达到国家规定的排放标准。考虑到焙烧产生的废气主要是水蒸汽，且硫酸雾含量相对较高，工业生产过程可采用水喷淋吸收，回收其中的余热和硫酸后排空。 2． 2． 2 水浸出焙烧后物料不需要进行磨细处理，按照液固比 1． 6ʒ 1． 0 加入自来水，室温搅拌浸