[发明专利]一种利用含钒石煤发电灰渣的显热低能耗提取钒的方法

说明书

技术领域

本发明涉及有色金属冶金技术领域，尤其涉及利用含钒石煤提取钒的方法。

背景技术

目前，生产五氧化二钒的原料主要是钒钛磁铁矿在冶炼过程中副产的钒渣，我国的钒钛磁铁矿主要集中在四川攀枝花地区和河北承德地区。我国除钒钛磁铁矿矿床外，还蕴藏着巨大的含钒石煤资源，石煤也是我国独特的钒资源。据估计，我国石煤中钒的总储量近2亿吨（以V₂O₅计），约为钒钛磁铁矿中钒总储量的2.7倍，超过世界其他国家钒储量的总和。随着我国钢铁工业的发展，钒的消费呈逐年递增趋势。因此，国内的含钒石煤资源日益受到重视。

石煤综合利用的途径主要是燃料动力(石煤发电)、建筑材料、农肥和提取稀有金属钒等4个方面，大多用途单一，缺少综合利用。充分、有效、合理地开发利用石煤资源具有重大的现实意义和深远的社会意义。

石煤含碳多在10％-15％，热值多数在4000-5000kJ／kg左右，约为煤炭热值的五分之一。石煤虽然热值不高，但通过采用合适的燃烧技术(如流态化技术)和燃烧设备，也可用来发电。早在20世纪70年代，浙江义乌、湖南益阳就成功利用石煤发电。石煤可作为缺煤地区能源的重要补充，利用石煤发电，可有效缓解电力供应紧张状况。

钠盐焙烧是传统的石煤提钒工艺，由于其污染严重，且钒回收率低，导致资源的严重浪费，大批小型企业已被强制关闭。在减少环境的污染、提高矿石中V₂O₅的总回收率、简化工艺流程、降低钒生产成本的工艺改进中，出现了直接氧化酸浸、氧化焙烧-碱（酸）浸、钙化焙烧-碳酸化浸出、硫酸化焙烧-水（酸）浸、硫酸-中间盐，加压酸浸出等新的工艺。这些方法主要是石煤矿直接提取钒资源，没有考虑石煤中碳的利用问题。

综合利用石煤中的碳和钒资源，采用石煤发电，发电后的灰渣进行提钒，而提钒后的渣又进一步用于生产水泥、砌块砖、新型墙体材料等，从而形成石煤综合开发和循环利用较为完整的产业链。

目前处理石煤发电烧渣的工艺包括硫酸化焙烧、焙烧浸出、硫酸直接浸出、碱浸等。

公开号：CN1049642A，石煤灰渣硫酸拌酸加温熟化水浸提取五氧化二钒工艺流程。该专利的特征在于：灰渣原料经破磨使95%灰渣能过60目筛，灰渣与硫酸配比为100:35-50，拌酸均匀后送入回转熟化炉，灰渣料从炉尾进料口加入，230-250℃的热风从炉头鼓入，两者呈逆向流动。在100-250℃下熟化1-3小时后，经水浸、结晶、还原、萃取、反萃、沉淀、煅烧等工序制取五氧化二钒，五氧化二钒总回收率>62%。

公开号：CN101230419A，一种从含钒石煤或含钒灰渣中提取五氧化二钒以及综合提取铵明矾和铁红的方法。该专利利用含钒石煤或含钒灰渣为原料，通过焙烧脱碳、搅拌浸出、过滤液除铝、制备铵明矾、提取硫酸盐、煅烧氧化、钒铁分离、制备铁红、制备五氧化二钒等步骤实现钒的有效提取，铁、铝的综合回收，实现废气、废渣、发电余热、废水的综合利用。

公开号：CN101381103A，一种含钒石煤灰渣直接酸浸提取五氧化二钒的方法。该专利利用硫酸直接浸出含钒石煤灰渣，制取铵明矾及中间盐，钒富集在中间盐中，将中间盐溶解得到含钒溶液，再经萃取、反萃、氧化、沉钒、煅烧等工序制备得到>98%五氧化二钒产品，钒总回收率>75%。该工艺钒、铝都得到了综合回收，污染轻。

公开号：CN101289225A，含钒石煤烧渣制备五氧化二钒的新工艺，该工艺所用含钒石煤烧渣，球磨直接装于水泥浸出槽，用稀纯碱溶液常温浸取，或用焙烧炉的余热或用单独的锅炉蒸汽加热至60-100℃浸取，所得浸取液经树脂吸附，饱和氯化钠解析，解析液除磷，氯化铵沉钒，热解工艺得到五氧化二钒。

目前，大多石煤矿都用于直接提钒，石煤矿的粒度磨细在-200目左右，进行氯化焙烧、氧化焙烧、钙化焙烧等预处理过程，后续就无需磨细工序，直接进行常规酸浸，但该方法石煤中的碳未能得到有效利用，造成资源浪费。

而石煤用于发电时，采用流态化焙烧技术，石煤矿粒度太细容易结焦、结圈，使炉况无法正常生产。为了符合常规冶金酸浸出时粒度要求，一般需进行磨细处理，磨细处理需要待石煤燃烧后的炉渣冷却后方能进行，增加了冷却、球磨工序，后续浸出又需要外加热量。