染。这种 含 H C l 时, 含钒石煤中的其他金属元素也有部分被硫酸浸
的废气是低钠焙烧水浸工艺的主要污染物。 1. 2. 2 空白焙烧酸浸工艺
出, 进入浸出液中。在保温浸出一定时间后, 浸出浆 采用带式真空过滤机过滤实现固液分离。浸出的水
不加钠盐或钙盐添加剂, 直接将石煤粉碎后加 相称为萃原液, 待下一步工序处理提钒。
The P rocess of E xtracting Vanadium Pentoxide from Bone Coal and the Pollution Treatm entM easures
X IONG Ruy i, ZHANG X ilin ( H unan R esearch A cademy of En vironm en tal Sc iences, Changsh a 410004, Ch ina ) A bstract: B ased on the investigation on the enterpr ise of ex tracting vanad ium pentox ide from bone coa l, w e introduce the techn ica l fea tures o f th is process, d iscuss the m a in po llution sources and ana lyze the efficiency o fm easures. A nd w e hope to prov ide helpfu l inform ation for the relevan t enter prises. K eywords: bone coa ,l vanad ium pentox ide, H C lw astegas, NH 3 - N w astew ater
南省境内炼钒企业 的调查, 目 前主要有 4 种工艺: 1. 2. 3 钙盐焙烧稀酸浸出工艺
( 1) 低钠焙烧水浸工艺; ( 2) 空白焙烧 (不加盐 ) 酸
为了避免食盐焙烧引起的 H C l污染, 同时又不
浸工艺; ( 3) 钙盐焙烧酸浸工艺; ( 4) 免焙烧直接稀 降低石煤中 III价钒转化成 V 价 钒的转化率, 在石
20% ; 采用直接稀酸浸取的有 1家, 占 4% 。
钙法焙烧消除了 H C l的污染, 同时 CaO 对石煤
1. 2 石煤提钒工艺比较 ( 表 1) 1. 2. 1 低钠焙烧水浸工艺
将石煤磨至 150 m, 在石煤中加入 3% ~ 6%
中的硫有固定作用, 有利于减少废气中 SO2 的产生 量。但钙法焙烧后矿石中的钒转化为钒酸钙盐, 熟 球需用稀酸浸取, 过量的 C aO 会消耗部分酸, 增加
石煤提钒的原则性工艺如图 1。 传统的石煤提钒工艺分为脱碳、焙烧、浸取、提 钒四大部分, 实际应用时需根据石煤的性质进行调
收稿日期: 2010 - 03- 13; 2010- 05- 11 修回 作者简介: 熊如意, 男, 1964 年生, 高级工程师, 主要从事环境污染治理及环境影响评价工作。E - m ai:l bear3143@ s ina. com
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用加石灰中和、硫化钠除重金属处理即可达标。 经浓缩后含钒精母液 N aVO3 含量约 120 g /L,
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2010年第 3期
熊如意, 等: 石煤提钒的生产工艺及污染治理措施
图 1 石煤 提钒一般工艺流程
整, 如石煤含碳量小于 10% 时, 不需脱碳而直接焙 烧; 焙烧和浸取工艺是石煤提钒工艺中的关键, 也反 映了提钒工艺的特点。
体中的 C aO、SiO2 等无机物易形成硅酸盐熔体包裹 钒矿物, 影响钒浸出。
的工业盐, 加入 12% 的水制球, 生球送平窑焙烧。 了酸的消耗量, 同时钒的转化率也低于钠法。
焙烧温度控制在 800 ∀ 左右, 使氯化钠在高温下呈 1. 2. 4 免焙烧稀酸浸出
熔溶态, 生球料在氧化环境和适宜温度条件下, 促
将含钒矿石或石煤粉碎球磨至一定细度 (一般
使矿物结构发生变化, 促使低价钒化合物氧化为高 要达到 0. 15 mm ) 后, 加入硫酸溶液 ( 保持浆液中硫
水成球放入平窑中焙烧, 熟球用稀酸加热浸出。空
免焙烧稀酸浸出工艺因省掉焙烧工序, 避免了
白焙烧温度控制在 800~ 850 ∀ 为宜。温度过高, 矿 大气污染物的产生, 有利于保护大气环境。但是, 该
表 1 石煤提钒 工艺及产排污特点比较
工艺
添加剂
废气
废水
浸取液
钒提取率
低钠焙烧水浸 空白焙烧酸浸 钙盐焙烧稀酸浸出 免焙烧稀酸浸出
2 石煤提钒污染治理措施
根据石煤提钒生产工艺, 生产中的主要污染源 是焙烧废气和含高浓度 NH 3 - N 的沉钒尾水, 浸出 渣通常是一般固体废物, 可作为水泥生产原料。 2. 1 焙烧废气治理
低钠焙烧工艺产生的废气主要有害成分是氯化 钠在焙烧过程中产生的 HC l和石煤中 的硫在焙烧 时产生的 SO2。据对多家石煤提 钒企业的调查, 低 钠焙烧废 气 H C l的浓 度一般为 500~ 800 m g /m3, SO2 的浓度一般为 400~ 700 m g /m3, 其中 H C l对环
焙烧废气处理工艺流程如图 2: 某提钒厂利用低钠焙烧烟气碱液 喷淋洗涤含
图 2 低钠焙烧提 钒工艺废气处理净化流程
H C l和 SO2 的废气, 实现了达标排放。由于喷淋塔 中。净化母液含 N aVO3 约 10. 5 g /L, 需对 N aVO3 进
结构简单, 玻璃钢具有耐腐蚀性, 1年多来未出现 一步浓缩。含钒母液的浓缩目前普遍采用离子交换
境的污染十分严重, 必须妥善处理。 据调查, 焙烧废气一般是利用碱液吸收处理, 但
由于 HC l具有极强的腐蚀性, 普通 PVC或玻璃钢洗 涤塔中喷淋水循环系统和风机容易被腐蚀, 导致废 气处理系统处 理效果不 稳或失效。为避免 系统腐 蚀, 部分钒冶炼厂对烟气处理工艺进行了改进, 主要 采取以下措施:
1. 1 石煤提钒工艺 钒在石煤中多以三价钒或四价钒形式存在, 从石
煤中提取五氧化二钒, 首先需将三价钒或四价钒氧化 成五价钒然后再通过浸取、萃取或离子交换提钒。低
价钒氧化到高价钒的过程通常是通过焙烧来完成的, 但焙烧通常需将温度控制在 800~ 900 ∀ , 过高或过 低对提钒都不利。为提高低价钒向高价钒的转化率, 通常在焙烧过程中加入无机盐, 根据加入的盐种类不 同, 钒的提取工艺和污染物治理也有很大的不同, 因 此, 石煤焙烧是钒冶炼工艺的关键技术 [ 1] 。
( 1) 充分利用地形, 将烟囱建在山坡上。利用 山坡修建一 定长度 的爬山 烟道, 在 爬山 烟道内 置 玻璃钢制喷 淋装置, 以 利于烟 气的 扩散 和喷淋 液 的循环。
( 2) 玻璃钢制喷淋装置联接在烟道上, 既可减 少占地又可降低造价。喷淋装置一般分三级喷淋, 安装耐腐蚀水力旋转喷头。由于喷淋设施建在烟道 内, 烟气阻力小, 不需要引风机, 利用烟气的热力抬 升抽力即可排烟, 设备运行可靠性好。
6% 以下工业盐 不加
约 8% 的 CaO 等 不加
SO 2、HC l废气 SO2 废气
较少 SO 2 废气 无
较少 较多 重金属较少 重金属较多
水 稀酸 稀酸, 耗量较大 加温稀酸浸出
65% ~ 70% 58% ~ 60% 60% ~ 65% 低于 60%
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2010年第 3期
环保科技
Vo.l 16 No. 3
2010年第 3期
环保科技
Vo.l 16 No. 3
石煤提钒的生产工艺及污染治理措施
熊如意, 张西林
(湖南省环境保护科学研究院, 湖南 长沙 410004)
摘 要: 通过对湖南省内石煤提钒企业的调查, 介绍了目前的主要提钒工艺及其特点; 论述了石煤 提取五氧化二钒生产过程中的主要污染源、污染物及其处理措施和效果, 期为石煤提钒企业在工 艺选择和污染物治理方案选择方面提供参考。 关键词: 石煤 五氧化二钒 HC l废气 NH 3 - N 废水 中图分类号: X703 文献标志码: A 文章编号: 1674- 0254( 2010) 03- 0026- 04
酸浸取工艺等。对 25家石煤提钒工艺企业的调查 煤中添 加 5% ~ 8% 的钙 剂 ( 一 般为 CaO 粉 )。在
知, 采用低钠焙烧的有 15家, 占 60% ; 采用空白焙 800~ 880 ∀ 下焙烧 2~ 4 h, 焙烧后的熟球用质量浓
烧的有 4 家, 占 16% ; 采 用钙盐焙 烧的有 5家, 占 度为 4% ~ 8% 的硫酸浸取。
0 引言
1 石煤提钒生产工艺及产污特点
我国的钒资源总保有储量折成 V2 O5 合 2. 596 107 ,t 居世界第 3位。我国的钒除了钒钛磁铁矿外, 还有大量的以石煤形式存在的钒矿, 石煤钒矿主要分 布于湘、鄂、皖、赣一带。由于传统的石煤提钒污染很 大, 甚至很多人 谈钒色变 !, 曾使石煤提钒一度停 顿, 但随着钒的消费量增大, 钒价上涨, 中小型石煤 提钒冶炼企业近年来发展较快。从 2005年到 2009 年, 湖南省内通过环保审批的炼钒企业即有 20 家。 为了减轻炼钒带来的污染, 企业已在不断探索、改进 钒冶炼工艺和污染治理措施。因此, 最近几年发展 起来的石煤提钒工艺较多, 在生产过程中努力提高 钒的提取率和控制污染物排放日愈得到重视, 在工 艺改进和污染物治理方面取得了一些新的进展。
工艺需要将钒矿石磨细到 150 m, 同时需要蒸汽加 热, 在较高的温度下稀酸浸出, 因而能耗较高, 废水 中重金属含量较高, 废水量和处理费用相对较高。
从对湖南 省内已建和在 建钒冶炼厂的 调查来 看, 石煤提钒工艺较多, 焙烧及浸出方式不一样, 特 别是在污染物的产生、能耗、钒的提取率等方面不完 全相同。低钠焙烧工艺钒的提取率相对较高, 但存 在 SO2、HC l的污染问题, 环保设施投资和环保运转 费用相对较高; 免焙烧直接浸出工艺无废气污染, 但 钒的提取率相对较低且矿石需球磨和加温浸取, 能 耗相对较高。在实际工程中应根据钒矿的特点、建 厂条件等综合考虑工艺选择, 既要符合环保要求, 同时也要尽可能提高钒提取率。