[发明专利]流化床煅烧石煤提钒及综合利用方法

说明书

本发明公开了一种流化床煅烧石煤提钒及综合利用新方法，其包括以下步骤：石煤煅烧、水力重力分选、硫酸高效浸取、反应/结晶耦合分离、硫酸钒酰结晶、中和沉铝、结晶沉铁、氧化煅烧、高温还原制铁粉。石煤中的钒、铝、铁元素分别形成了硫酸钒酰晶体、氢氧化铝和还原铁粉产品。该方法把石煤提钒新工艺与循环流化床锅炉节能特点紧密结合，实现了低热值石煤热能充分利用、三氧化硫回收制酸和铁粉制备，不但大大提高了钒利用率，高值化利用其他有价元素，降低了成本，而且整个工艺过程的清洁度得到了根本性改善，并为循环流化床锅炉应用领域的扩展和延伸提供了参考。

技术领域

本发明涉及石煤提钒技术领域，具体是一种流化床煅烧石煤提钒及综合利用新方法。

背景技术

我国有丰富的含钒石煤，五氧化二钒储量1.1亿吨，世界第一，是钒钛磁铁矿中钒储量的6.7倍，但由于石煤中钒品位低，生产成本高，利用现有提钒工艺，含钒0.8％以下的石煤没有工业开采价值。随着全钒氧化-还原液流电池在电能储能方面越来越得到重视，硫酸钒酰需求量急剧增加，因此，对高效利用含钒石煤低成本提钒工艺的需求迫在眉睫。

石煤是一种可利用的矿石资源，随着能源的日益紧张和煤炭发电成本的提高，全面综合利用廉价石煤是一种趋势。但石煤中的钒主要以三价和四价形式存在，三价钒以类质同象形式取代铝硅酸盐矿物晶格中的三价铝和氧化铁中的三价铁，四价钒以VO₂的形态存在于铝硅酸盐矿物晶格中，含钒铝硅酸盐矿物结构非常稳定，难以被水、酸和碱溶解，要浸出这部分钒必须先破坏矿物的晶体结构，使赋存在晶体结构中的钒释放出来。

目前，全国90％以上钒的提取都是利用钒钛磁铁矿的钒渣，经过钠化焙烧工艺提取，石煤提钒报道较多，但工业化生产较少。传统钠化焙烧工艺难以破坏晶格结构，钒回收率低(50％)，而且能耗大，产生的氯气对环境污染严重。随着节能环保和综合利用的要求越来越严和人们对清洁生产的认识不断提高，为了提高钒回收率和减轻环境负担，对石煤提钒进行了大量的研究：

如公开号CN101230419A专利文献“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”公开了将含钒石煤投入循环流化床锅炉中700-950℃焙烧，蒸汽发电，石煤产生的硫气(烟道气)制备硫酸铵，利用硫酸铵沉铝制铵明矾，钒铁硫酸盐经氧化煅烧分离，铁制备氧化铁红，含钒溶液按照传统工艺经多级萃取-反萃、氯化铵沉钒、煅烧得五氧化二钒，实现了铝、铁、钒及废气的综合利用，氧化铝总回收率73.88％，氧化铁总回收率67.52％，五氧化二钒总回收率87.19％。但是，该专利文献公开的提钒方法中使用氯化铵沉钒，并且经过多级萃取-反萃，易产氨氮废水和有价胺萃余物。

公告号为CN 101476036 B的专利文献公开了一种常温常压下石煤加硫酸湿堆氧化转化浸出钒的方法，其包括以下步骤：(1)将石煤干磨成粒径0.5-1.5mm的石煤粉；(2)按照质量比石煤粉∶硫酸∶水＝100∶10-25∶5-12的比例加入硫酸和水，搅拌均匀，在常温常压下，湿堆3-15天，堆高≥2米，所述硫酸可为工业硫酸；(3)在常温常压下，按照固液重量比为1∶0.7-1.5的比例加水，搅拌浸出30-120分钟，调pH值至2-3，过滤去渣，即得到蓝色硫酸钒酰溶液。该发明投资少、能耗低、金属回收率高、生产成本低、对环境污染少。但没有对石煤中的其他有价成份铝、铁、碳等元素进行综合利用。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术的不足，提供的一种流化床煅烧石煤提钒及综合利用新方法，该方法钒利用率高，其他有价元素铝、铁、碳、硫得得到了合理利用，而且整个工艺过程清洁环保。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：流化床煅烧石煤提钒及综合利用新方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：含钒石煤破碎到0.1mm～10mm粒径，在循环流化床锅炉中煅烧，温度750～950℃，时间1～3小时；

S2：煅烧后的矿渣在水中经重力分选，分选出含钒轻细矿渣和重矿渣，重矿渣返回锅炉作为填料；