[发明专利]一种焙烧钒矿先脱硫后提钒工艺

说明书

技术领域

本发明属于烟气脱硫除尘、湿法冶金技术领域，尤其涉及一种用不含氯离子的钠盐作添加剂，焙烧后的含钠钒矿先用于回收焙烧过程中产生的SO₂气体，再用稀酸浸取提钒的新工艺。

背景技术

五氧化二钒及其它钒的化合物广泛应用于钢铁、有色合金、化工、石油、航天航空、医疗等行业部门。目前，钒的市场需求量逐年增加，处于供不应求的局面，钒产品销售市场前景良好。

我国钒资源较为丰富，其中：钒钛磁铁矿中V₂O₅储量为1260万t，分布在湖南、湖北、浙江、江西等省的石煤中V₂O₅预测储量约为5211万t。我国从石煤钒矿中提取V₂O₅已有三十余年的历史，使用最普遍的方法是钠化法，即用一种或几种钠盐与矿石混合焙烧，生成能溶于水的钒酸钠，再用水或酸或碱溶解浸出，然后用铵盐沉钒法，使钒以钒酸铵或多钒酸铵的形式沉淀，最后将沉淀物灼烧制得五氧化二钒产品。这类方法存在的主要问题有：焙烧过程中产生大量的Cl₂、HCl、SO₂、SO₃等有害气体，污染环境，腐蚀设备；同时后续沉钒工序中有大量高浓度的氨氮废水排出，造成严重的水污染；不仅如此，V₂O₅提取率一般只有50％左右，资源利用率低，浪费大。

目前，国内外许多业内人士、高等院校及科研单位针对以上问题进行了大量的探索和实践，研究出了空白焙烧、钙化焙烧、中间盐法等石煤钒矿提钒方法。这些方法，尽管避免了Cl₂和HCl气体的产生，但存在转化率不高、SO₂污染和沉钒后的氨氮废水处理困难等问题，难以在实际生产中推广应用。比如，湖南省煤炭研究所曾经采用了无钠空白焙烧、N₂₆₃溶剂萃取等新工艺，但由于生产工艺条件不成熟，产品收率低等原因而未能实现工业化生产。中国发明专利申请20061003913.5中公开了一种从石煤钒矿中提取V₂O₅的方法，该工艺使用熟石灰为固硫剂和NH₃-N废水吸收剂，以减少SO₂和NH₃-N废水污染，但存在钒提取率低且生产成本高，工艺流程冗长复杂，废气、废水、废渣未能加以综合治理和循环利用等缺点。因此，在钒产品销售市场前景良好的今天，研究开发一种生产成本低、产品收率和资源利用率高、污染小的环保型石煤钒矿提钒新工艺具有很大的现实意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种以不含氯离子的钠盐作钒矿的焙烧添加剂使之成型，焙烧后的含钠钒矿先用于回收焙烧过程中产生的SO₂气体，再用稀酸浸取提钒的新工艺。此工艺最大特点是含钠钒矿作为碱性脱硫物质循环到脱硫塔中，钒矿中的Na⁺离子是以中间载体的形式进行重复循环利用，当循环吸收液中的Na⁺离子浓度达到一定值后，即可提高焙烧过程中产生的SO₂气体的回收率，减少稀酸浸取提钒工序中硫酸的用量，亦可代替不含氯离子的钠盐作钒矿的焙烧添加剂，同时解决了传统工艺路线生产中大量的钠盐废水和SO₂气体对环境造成的严重污染。本工艺是一种以废制废、资源利用率高、生产成本低、环境污染小甚至无污染的环保型石煤提钒新工艺。

本发明的目的是通过以下方式实现的。

一种焙烧钒矿先脱硫后提钒工艺包括以下步骤：

1)将石煤或钒矿与NaOH或Na₂CO₃中的一种、CaCO₃和煤，一起混磨均匀后，压制成型，焙烧成熟料；

2)焙烧熟料粉碎、加水混合后形成钒矿浆液进入钒矿浆液槽，由泵送到喷射鼓泡脱硫除尘吸收塔，经喷淋装置喷入塔下部与焙烧产生的烟气接触反应，得到反应后的钒矿浆液从塔底排出到钒矿沉淀池，得下层的湿渣；上层的清液进入脱硫塔外循环水池，按钙/硫比1～1.05加入CaCO₃，中和硫酸根置换出钠离子，生成含钠废水，含钠废水一部分进入钒矿浆液槽与新鲜焙烧钒矿混合后，作为脱硫剂参与下一轮脱硫反应，另一部分在料球成型工序中做添加剂。

3)将所述的湿渣酸浸、集钒、净化、沉钒得到偏钒酸铵沉淀；