第３２卷第４期　２０１０年８月　甘肃冶金　ＧＡＮＳＵ　ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ　Ｖ０１．３２　Ｎｏ．４　Ａｕｇ．，２０１０　文章编号：１６７２－４４６１（２０１０）０４－００２７－０３　石煤提钒工艺研究进展　黄晓毅，马玄恒，高爱民，罗小新　（陕西冶金设计研究院有限公司，陕西西安７１００３２）　摘要：简述了钒的性质、用途以及在石煤中的赋存状态，对各种提钒工艺的特点进行了阐述，预测了目前石煤提　钒的发展趋势。　关键词：钒；石煤；工艺　中图分类号：ＴＦ８４１．３　文献标识码：Ａ　Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｖａｎａｄｉｕｍ　Ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ｆｒｏｍ　Ｓｔｏｎｅ　Ｃｏａｌ　ＨＵＡＮＧ　Ｘｉａｏ－ｙｉ，ＭＡ　Ｘｕａｎ－ｈｅｎｇ，ＧＡＯ　Ａｉ・ｍｉｎｇ，ＬＵＯ　Ｘｉａｏ－ｘｉｎ　（Ｓｈａａｎｘｉ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ　Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｃｏ．Ｌｉｄ．，Ｘｉ　ａｎ　７１００３２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｖａｎａｄｌｕｌｎ　ａｎｄ　ｉｔ§ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ　ｏｎ　ｓｔｏｎｅ　ｃｏａｌ　ｗａｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．Ｓｏｍｅ　ｔｅｃｈ－　ｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｖａｎａｄｉｕｌｎ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ＷＳＳ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｔｒｅｎｄ　ｏｆ　ｅｘｈａｌｉｎｇ　ｖａｎａｄｉｕｍ　ｆｒｏｍ　ｓｔｏｎｅ　ｃｏａｌ　ｗａｓ　ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ．　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ：ｖａｎａｄｉｕｍ；ｓｔｏｎｅ　ｃｏａｌ；ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　１　引言　钒是一种重要的战略资源，广泛应用于现代工　业。我国生产钒制品的主要原料有钒渣、石煤与含　钒固废。我国石煤中钒的总储量为钒钛磁铁矿中钒　总量的６—７倍，超过世界上各国钒储量的总和　ｊ。　因此，以石煤为原料生产钒制品在我国具有良好的　发展前景。　２　钒的性质、用途及赋存状态　钒的原子序数２３、原子量５Ｏ．９４，是一种过渡元　素。熔点１　８９０±１０℃，沸点为３　３８０℃，密度为４．　６　ｇ／ｃｍ　。金属钒呈银白色，质软，可塑性好，在室温　下不氧化，在高温下空气中可燃烧，抗腐蚀能力较　强【２　Ｊ。钒的化合物有卤化物、碳化物和氧化物，其　主要氧化物有ＶＯ、Ｖ：０，、Ｖ　０　和Ｖ：０　。不同价态　的氧化物在水、酸、碱中的溶解度差异较大。　钒以钒铁（及其它钒合金）、钒化合物和金属钒　的形式广泛应用于冶金、宇航、化工等工业部门。目　前，钒主要应用于生产合金钢和化工催化剂等，在其　它领域的应用也在不断扩展。　我国各地石煤中钒品位差异较大，在目前技术　条件下，只有品位达到０．８％以上才有开采价值　Ｊ。　石煤是一种在还原环境下形成的黑色可燃有机页　岩，多属于变质程度高的腐泥无烟煤或藻煤，具有高　灰、高硫、低发热量和硬度大等特点。含钒石煤的物　质组成较复杂，钒的赋存状态和赋存价态因地各异，　但大部分是以类质同象形式赋存于云母类及高岭石　等黏土矿物中，部分取代硅氧四面体复网层和铝氧　八面体单网层中的Ａｌ（Ⅲ）；其次是以有机物形式　和离子吸附形式赋存的；极少以钒石榴石、砷硫钒铜　矿等钒矿物形式存在　。　３　提钒工艺　石煤提钒工艺流程众多，有的提钒工艺已经在　工业生产上获得应用，而更多的提钒工艺还处于实　验室研究阶段。此外，很多提钒工艺虽然在流程上　有所不同，但在本质上属于同一类工艺的改进。因　此，仅选择在工业上应用过的、有代表性的几种工艺　做简要介绍。　３．１传统工艺　１９１２年Ｂｌｅｅｋｅｒ发明用钠盐焙烧一水浸工艺提　取钒矿中的钒，这种沿用近百年的传统工艺的基本　原理是以氯化钠为添加剂，通过焙烧将多价态的钒　

罄　黼　甘肃冶金　第３２卷　转化为水溶性五价钒的钠盐，再对钠化焙烧产物直　接水浸，可得含有钒及少量杂质的浸取液，然后加入　铵盐沉得粗钒，再将粗钒经碱溶、除杂并用铵盐二次　沉钒得偏钒酸铵，热分解可得纯度大于９８％的五氧　化二钒，工艺流程如图１所示　。　窜　广　］　Ｈ２Ｓ（）４或ＨＣ　ｌ璺竺　ｌ　碱溶　—丁一　Ｉ．．．．．．．．．．．．．　．．．．．．．．－－Ｊ　ｌ沉钒酸铵Ｉ．　■－＿。＿。－。。・。－＿＿＿。・－＿－。＿＿‘一　破碎　ｌ　——１二＝＝一　２　三！　：曼墨　图１　石煤提钒的传统工艺流程　某些提钒工艺采用复合添加剂焙烧，以减少　ＮａＣ１的添加量　Ｊ，本文将这类工艺也归为传统工　艺。钠化焙烧工艺的优点在于　：工艺流程简单，　条件不苛刻，设备简单，投资少。其主要缺点是：钒　总回收率低，资源综合利用率低，钠盐焙烧产生　ＨＣＩ、Ｃｌ：和ＳＯ　等严重污染环境的腐蚀性气体等。　上世纪７０到８Ｏ年代，我国大部分以石煤为原料的　小型钒厂在工业生产中多采用此工艺，诸如湖南安　化东坪钒厂和新开钒厂。目前，由于污染严重，此工　艺已被各地环保部门禁止采用。　３．２钙化焙烧一碳酸氢铵浸出一离子交换工艺　将石灰、石灰石或其它含钙化合物作添加剂与　石煤造球后进行焙烧，使钒氧化为不溶于水的钒的　钙盐，再碳酸化浸出。浸出后的含钒溶液的后续处　理工序与钠化法相同，工艺流程如图２所示。　同传统的钠化焙烧相比，钙法焙烧的最大优点　是不产生含ＨＣ１和ｃｌ　等有害气体　但钙化焙烧提　钒工艺对焙烧产物有一定的选择性，对一般矿石存　在转化率偏低，成本偏高等问题，不适于大量生产。　３．３空白焙烧一酸浸一萃取（离子交换）一沉钒一　煅烧提钒工艺　空白焙烧即无添加剂焙烧。该工艺的优点是：　无添加物，烟气污染少；酸浸浸出率较高；采用萃取　或者离子交换工艺富集钒，工艺成熟。缺点是：酸浸　浸出杂质较多，需在沉钒前净化除杂，工艺流程较为　复杂。　湖南煤炭研究所与湘西双溪煤矿钒厂共同开发　的石煤无添加剂焙烧一硫酸介质浸出一萃取除杂～　反萃一氯化铵沉钒一煅烧工艺，由于采用空白焙烧，　生产成本降低２０％左右ｎ引。其工艺流程如图３所　示。　石煤与石灰石　Ｊ混合球磨Ｊ　ｆ焙烧　ｌ　Ｌ］　一碳馈浸取ｌ　Ｌ］　交换¨：吸附　Ｉ　ｆ　成品　图２钙化焙烧一碳酸氢铵浸出一离子交换工艺流程　

浸　（尾矿　国　ｒ　．　主．　ｖ￣．＆＜ｂｍｆｌ／ｔ）　区．习　幽　橱　主１　，　囱　◆　圆　◆　净｛匕破　图３空白焙烧一酸浸一萃取一沉钒一煅烧提钒工艺流程　３．４直接酸浸　ＩＪ　直接酸浸减少了焙烧环节，缩短了流程，不产生　烟气污染；废水和废渣经简单处理后可直接排放。　但硫酸和氨水及石灰消耗量较大。此外，该工艺对　矿石性质有要求，不适合处理耗酸物质（如碳酸盐、　有机质等）高、含铁高的矿石。２０世纪９０年代，核　工业北京化工冶金研究院针对中村钒矿进行了试验　研究，推荐的酸法提钒工艺为两段逆流酸浸溶剂萃　取工艺（图４），并据此工艺在陕西建厂生产，运行稳　定。陕西南部多家石煤提钒选冶厂均照搬采用此工　艺流程。　雳　瓣。辩　６．ｃ０ｍ

　第４期　黄晓毅，等：石煤提钒工艺研究进展　２９　此外，还有氧化焙烧一碱浸出工艺　，¨】、石煤　低温硫酸化焙烧矿物分解工艺　、氧压酸浸一浸出　液预处理一萃取一沉钒一煅烧工艺　，以及石煤细　菌浸出、超声浸出和树脂矿浆法提钒。另外，对含碳　较高的石煤，在提钒前常进行浮选脱碳　＂］，以达　到综合利用的目的。总之，这些工艺在关于钒浸出　率、流程长短、生产成本、设备投资、环境保护等方面　各有特点，但基本处于试验室研究阶段，工业应用较　少。　原Ｉｒ　

图４两段逆流酸浸溶剂萃取提钒工艺　４　结语　（１）石煤提钒工艺从传统工艺到发展出来的各种　新工艺，工艺流程一直在不断变化和完善，但总体来　说，工业生产中钒的回收率不高，一般在６５％左右　（生产实践回收率），而提高工艺中钒的浸出率是提　高回收率的关键技术，需要进行更加深人的研究。　（２）由于各地石煤的矿物组份不同，钒在石煤中　的赋存状态也不一致。选择石煤提钒工艺流程应根　据不同地区石煤的物质组成、钒的赋存状态、价态等　特性进行全面考察，以作为制定合理提钒流程的依　据。　（３）从石煤提钒工艺发展历程可以看出，高回收　率、低成本且环保无污染的提钒工艺将是未来发展　方向。同时，以石煤提钒为中心、石煤发电一发电渣　提钒一提钒渣加工的综合利用路线是我国石煤开发　利用的最终目标。　参考文献：　［１］赖第华，李坤林．石煤脱碳焙烧水浸提钒工艺研究　［Ｊ］．四川有色金属，２００９（２）：３９－４２．　［２］　浙江省煤炭工业局．石煤的综合利用（第一版）［Ｍ］．　北京：煤炭工业出版社，１９８１：１４８．１５１．　［３］　陈庆根．石煤钒矿提钒工艺的研究进展［Ｊ］．矿产综合　利用，２００９（２）：３０・３３．　［４］　姬云波，童雄，叶国华．提钒技术的研究现状和进展　［Ｊ］．国外金属矿选矿，２００７（５）：１Ｏ一１３．　［５］傅立，苏鹏．复合添加剂从石煤中提取钒的研究　［Ｊ］．广西民族学院学报，２００６（２）：１０５—１０７．　［６］李建华，张一敏，刘涛，等．石煤提钒钠化焙烧过程　复合添加剂的研究［Ｊ］．矿业快报，２００８（４）：４３４５．　［７］刘世森．石煤提钒工艺评述［Ｊ］．工程设计与研究，　１９９５（４）：ｌ２－１６．　［８］蒋馥华，张萍，何其荣，等．钙化焙烧法从石煤中提　取五氧化二钒［Ｊ］．湖北化工，１９９２（１）：２０－２２．　［９］　刘利军，李继壁．陕西某碳硅质钒矿提钒工艺研究　［Ｊ］．有色金属（选矿部分），２００６（３）：２８－３０．　［１０］程亮．五氧化二钒生产工艺的进展［Ｊ］．甘肃冶金，　２００７（４）：５２—５３．　［１１］　戴文灿，孙水裕．石煤湿法提法新工艺研究［Ｊ］．湖南　有色金属，２００９（３）：２２－２５．　［１２］何东升，冯其明，张国范，等．碱法从石煤中浸出钒试　验研究［Ｊ］．有色金属（冶炼部分），２００７（４）：１５—１７．　［１３］Ｄｏｎｇｓｈｅｎｇ　Ｈｅ，Ｑｉｍｉｎｇ　Ｆｅｎｇ，Ｇｕｏｆａｎ　Ｚｈａｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ａｎ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙ—ｆｒｉｅｎｄｌｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｖａｎａｄｉｎｎｌ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｆｒｏｍ　ｓｔｏｎｅ　ｃｏａｌ［Ｊ］．Ｍｉｎｅｒａｌｓ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００７，（２０）：１１８４・１１８６．　［１４］刘万里，王学文，王明玉，等．石煤提钒低温硫酸化焙　烧矿物分解工艺［Ｊ］．中国有色金属学报，２００９（５）：９４３－９４８．　［１５］魏昶，邓志敢，樊刚，等．贵州铜仁含钒石煤氧压　酸浸萃取提钒研究［Ｊ］．矿冶工程，２００９（４）：５４－５８．　［１６］屈启龙，谢建宏．高碳钒矿综合回收石墨试验研究　［Ｊ］．矿业快报，２００７（４）：３５－３７．　［１７］　郑祥明，田学达，张小云，等．湿法提取石煤中的钒的　新工艺研究［Ｊ］．湘潭大学学报，２００３（１）：４３４６．．　收稿日期：２０１０－０２－２７　作者简介：黄晓毅（１９８４－），女，陕西人。硕士。从事有色冶金设计和　

研究工作。