[发明专利]一种石煤清洁转化方法

说明书

技术领域

本发明属于湿法冶金领域，具体涉及适于从含有钒的原料，尤其适于从难分解石煤原料中提取V₂O₅，并制备白炭黑的中间体硅酸钙的高效清洁生产方法。

背景技术

传统的石煤提钒工艺为钠化焙烧-酸浸-萃取工艺、钙化焙烧-酸浸工艺、石煤直接酸浸和碱浸工艺等。钠化焙烧-酸浸-萃取工艺简单，成本低，但焙烧过程会造成氯气和氯化氢的污染，而且钒的收率低，只有45％左右，已逐渐被禁止使用。钙化焙烧-酸浸工艺虽然焙烧烟气污染减少，但酸耗较大，且后续处理比较复杂，成本高。直接酸浸工艺可以避免烟气污染，钒的浸出率可达到60-70％，应用较多，但浸出时间长36-48h。氧压酸浸工艺可以加快石煤的分解速度，但是该工艺的工业化实施难度较大。近年来，随钒制品需求量的增加，石煤的合理利用已经提到日程上来。

近年来，迫于环保压力，中国专利(CN 101176837 A)针对传统工艺钠化焙烧工艺中回转窑焙烧产生的废气，采用干式除尘，再按三类、六级湍动泡沫吸收塔用水、10％碳酸氢钠溶液和饱和石灰水作为吸收剂处理废气当中的粉尘、二氧化硫、氯气和氯化氢等有毒物质，去得了较好的效果。中国专利(CN 101054630 A)针对传统工艺钠化焙烧工艺产生的废弃物进行综合治理，用水或石灰乳吸收二氧化硫、氯气和氯化氢等，用负压水吸收NH₃。中国专利(CN 101069807 A)采用石灰乳或石灰石乳作为焙烧烟气的净化剂，取得较高的资源利用率。虽然这些方法均在石煤焙烧烟气处理上有较好的效果，但这些方法总体上均属代价高，收效小的末端治理。

发明内容

本发明的目的是提供一种能克服现有技术上的缺陷，高效实现石煤清洁转化的方法，可制得五氧化二钒和硅酸钙作为制备系列钒产品和白炭黑的中间体。该法能减少毒性的氯气、氯化氢等的排放，从生产源头消除“三废”对环境的污染，且大幅度提高石煤中的钒回收率，取得良好的经济效益和环境效益，这是传统的钠化焙烧法无可比拟的。

一种石煤清洁转化方法，包括以下步骤：

(1)将石煤进行行星式高能球磨后置于马弗炉中氧化焙烧，氧化焙烧后的石煤在含有NaOH和NaNO₃的高浓介质中进行分解，所述的高浓介质中NaOH和NaNO₃的总质量百分比为50～75％，水分为25～50％，所述的NaNO₃占NaOH和NaNO₃溶质的质量的2％～6％；所述的高浓介质中的溶质NaOH和NaNO₃的总质量与石煤的质量比为3∶1～6∶1；分解温度为150～250℃，分解时间为1.5-3h；

(2)用H₂O稀释石煤在含有NaOH和NaNO₃的高浓介质中的分解产物，得到含NaNO₃的浓NaOH碱液和含钒酸钠及硅酸钠的固相；

(3)将含钒酸钠及硅酸钠的固相产物用H₂O加热浸取；得到的浸取液中加入硝酸调节pH值至8-9，然后加入氯化铵，得到偏钒酸铵沉淀和含有硅酸钠的溶液；

(4)将步骤(3)得到的偏钒酸铵沉淀进行高温煅烧分解得到V₂O₅产品；将步骤(3)得到的含硅酸钠的溶液中加入Ca(OH)₂，得到硅酸钙沉淀和含NaOH的溶液，硅酸钙沉淀用作制备白炭黑的原料。

所述的步骤(1)中球磨时间为16-36h，球磨后的石煤粉过350目标准筛；氧化焙烧温度为800～900℃，焙烧时间为1-5h。

所述的步骤(2)中得到的含NaNO₃的浓NaOH碱液经蒸发浓缩后返回用于步骤(1)的石煤的分解。

所述的步骤(2)中用H₂O在温度为30℃～110℃的条件下稀释石煤在含有NaOH和NaNO₃的高浓介质中的分解产物，时间为0.5-1小时，得到浓度为550～750g/L的NaOH稀释液和含钒酸钠及硅酸钠的固相。

所述的步骤(3)中含钒酸钠及硅酸钠的固相产物用H₂O加热浸取温度为60～100℃，浸取液中NaOH浓度为60～150g/L。

所述的步骤(4)中得到的含NaOH的溶液进行蒸发浓缩后，经蒸发浓缩后返回用于步骤(1)的石煤的分解。

本发明的优点是：