湘西智信达环保科技有限公司

        

 
新闻分类
 
联系我们

地址:湖南省吉首市乾州区金宏帝景
邮   编:416000

联系人:胡智敏  总经理
电   话:15874396363

 Q Q : 155049332  湘西智信达科技

网   址:www.xindakeji168.com
邮   箱:xindakeji168@163.com

   
公司动态

石煤提钒之湿法工艺(强酸浸出)

2013-5-20

胡智敏

(欢迎同行业人员交流!电话:15874396363

邮箱:xindakeji168@163.com  QQ155049332 

公司网址http://www.xindakeji168.com/

吉首市信达科技开发有限责任公司欢迎你

本文为20114月初稿,2013年仅作简单修改发表!

关键词:石煤提钒  钙化焙烧  清洁生产  工业化  五氧化二钒  湿法提钒   提钒工艺   品位   钒钛

由于金融危机影响的持续,钒系价格在2010年后一直处于低价位运行,很多厂家在这种低迷之中失去了对市场的信心,纷纷停产。

经过几年的整体价格水平处于下滑状态,价格一直在成本线附近徘徊,始终难以达到一个新高点。近期国内的“十二五”特种钢发展规划,钒钛资源优先开发利用政策,螺纹钢的升级换代,产钒量占据世界三分之一的南非发生电力危机,都是对我国钒市的利好消息。

不过对于石煤提钒,既是机遇,也是挑战。本文侧重介绍湿法提钒工艺,阐述新时期湿法工艺的某些观点,期与同行共同交流进步。

1 湿法提钒概况与现状

1.1湿法提钒概况

目前湿法提钒在工业化过程不如火法提钒成熟,起步相对较晚,成本居高不下、污染物难处理是该技术发展的最大瓶颈。但近年来技术发展较为迅速,其也有流程短、稳定性强的优点。

湿法提钒技术,指对矿石不进行焙烧而采用较高浓度的酸对矿石中的钒进行浸出,酸,通常为硫酸,但有些技术单位混配盐酸,甚至价格高、危险性、腐蚀性很强的氢氟酸或氟化盐,还常常添加一些氧化剂,浸出过程通常在加热(加压)情况下进行,若不加压,代价是提高氧化剂用量或采用氧化性更强的氧化剂,当然付出的是高成本。

湿法工艺因为用酸量大,矿石中的一些重金属大量溶出,废水组成复杂。浸出液的杂质含量高,液体需经过预处理后再进行净化处理,后续净化处理主要有离子交换、溶剂萃取两大方式。

    该技术对矿石也有一定的选择性,在某些项目出现了湿法技术建厂,投产后又不得不在前工序增加预焙烧的情况,甚至技术单位以此还提出了矿石预焙烧-湿法提钒的技术。这其实已经背离了湿法提钒技术的初衷。

    湿法提钒一直没有走出强酸浸出(酸量消耗高)的领域,至于细节的不同,不能称之为路线方向。目前大量湿法提钒技术使用了多个标新立异的名称,无非是为了项目申报而偷换概念,笔者对此表示理解,钒企业对此应加以辨识。

1.2湿法提钒工业化现状

在工业行业里,石煤提钒是个较年轻的行业,在工艺、设备方面仍然处于较落后的状况,存在较大的技术和经济提升空间。

近些年来,行业在不断发展的基础上,一种又一种新名称的湿法提钒技术应运而生,目前多种工艺技术都被冠以清洁提钒工艺,名称五花八门,标新立异。其实就工艺路线而言,基本属于一种常规经典的工艺流程范畴。原矿破碎直接酸浸固液分离含钒液预处理萃取反萃或离子交换转型净化沉钒煅烧得五氧化二钒。

石煤属于典型的伴生矿,规律性不强,各地矿石差异较大,面对石煤特性的多样性,对其的研究方法和结论的可靠性不足。湿法提钒工艺对矿石也有一定的选择性,符合石煤提钒行业工艺对原矿的选择性强、移植性差的特点,不少企业在应用湿法提钒的技术时,轻视工业技术的整体性、复杂性。前期工作的地质勘探、试验研究、工业设计等工作没有扎实到位,造成投资损失的例子比比皆是。

依据笔者的理解,提钒项目不应该只是简单的注重工艺路线选择,项目做好初步设计,工艺设计流程上做好工业三废的处理。在实际生产过程中,实现清洁生产指标。如废水循环率80%以上工业废渣的处理等等。

目前的很多提钒技术在加热、压力等方面下了一些功夫,改变了方式,效果如何,都要以工业化实践为检验标准,实验技术、中试过程取得的成果不能等同于工业化。

由于金融危机的影响和近期钒市场低迷的现状,绝大部分钒厂均已停产,在石煤提钒行业,生产的只有湖南湖北采用的钙法焙烧工艺和陕西山阳采用直接湿法工艺等为数不多的厂家。

2 湿法提钒的改进与发展

2.1 湿法提钒工艺

原矿经球磨磨碎后用硫酸溶液浸取,为了提高钒的浸取率,通常用高浓度硫酸浸出,部分企业选用添加剂(如氟化钙、氯酸钾、氯酸钠或二氧化锰等存在下),通过置于反应釜中,高温高压搅拌浸取钒。矿浆维持高密度(固体含量45~55%)钒的浸出率达85~~88%以上。在矿浆的固液分离过程中,考虑滤渣的充分洗涤,以确保钒高的浸出回收率。

由于采用高浓度的酸浸,浸出过程中原矿中许多其他杂质成分也被溶解浸出,与钒同时存在浸出液中,得到的杂质也较多。

若利用离子交换的工艺流程,须对浸出液进行一级除杂净化后进行特种数脂交换吸附,在树脂吸附饱和以后解脱出来,还须对解脱液进行除杂净化处理,才能保证产品纯度达到国家标准。 

若后续采用萃取的工艺流程时,溶液需先经过预处理,再经萃取反萃,氧化沉钒得到产品,由于萃取剂的选择性较好,故在溶液除杂环节较离子交换简单得多,但该方法的成本较离子交换要高。

2.2 湿法提钒工艺研究

我国含钒石煤分布很广,储量相当大,但由于目前石煤提钒工艺对原矿的选择性强、移植性差,许多大型的钒矿长期得不到开发利用。为该矿的开发提供技术上可行、经济上合理的工艺流程和工艺条件,如何按照科学发展观的要求来开发利用这些丰富的资源成为目前石煤提钒研究工作的热点。另外,现有生产中有关基础性的研究比较少。

笔者团队自上世纪九十年代末开展石煤提钒新技术研究,10余年来,先后对全国十余个省份、数十种含钒矿物进行了系统研究,先后提出了“钙化焙烧低酸浸取离子交换法提钒清洁生产工艺”和“复合添加剂焙烧低酸浸取离子交换法提钒清洁生产工艺”。

进入二十一世纪以来,石煤提钒项目组对“石煤全湿法提钒清洁生产工艺”技术进行了系统研究,并获得突破性研究成果,对于各地区的含钒石煤,根据矿石差异,加入相应的助浸剂,钒的浸取率一般可达到90%以上,总收率80%左右。全湿法提钒清洁生产工艺采用复合溶液,在一定的工艺条件下直接浸取含钒石煤,使石煤中的钒浸出为可溶性的钒,经除杂精制处理后,利用离子交换技术进行分离纯化富集,采用传统的铵盐沉钒技术将钒转变为偏钒酸铵,最后加热分解得五氧化二钒产品。

由于采用的是免焙烧技术,即用全湿法提钒替代焙烧提钒,没有气体污染,完全消除了钠法焙烧技术的含 HClCl2等有毒有害气体的废气污染问题;经大量的试验筛选出了适合的树脂对钒进行分离富集,同时采用特定的添加剂成功的解决了湿法工艺中的无机盐累积带来的环境问题。本工艺与已有的提钒技术相比,对石煤矿石适用性强,工艺简单,操作简便易行,对设备、技术要求不高,且大大提高了钒的回收率,可产生显著的经济效益和社会效益,易于工业化生产。

全湿法提钒技术在已实现的工业化生产过程中,得到了很好的经济技术指标。工艺条件条件为:矿粉粒度80~100目,添加剂用量13%,硫酸量约20%,温度85100,时间 8~15 h,平均浸出率可达90%以上。选用合适的氧化剂氧化处理,酸浸处理液选用特种离子交换树脂进行离子交换富集,尾水含钒浓度低于 100mg/L。树脂吸附饱和后进行了洗脱再生,洗脱液加入除杂剂,去除钒液中影响产品质量的杂质,净化液中加入工业级的氯化铵,过滤得到偏钒酸铵晶体,总回收率可高达80%

偏钒酸铵煅烧:煅烧温度为 550℃,产品质量见下表:

化学成分   V2O5  Si   Fe   P   S

含量,%   98.7  0.06  0.03  0.002  0.005

产品质量达到 GB328387 标准。各项技术指标均达到国内先进水平。

全湿法提钒技术获得成功,技术经济指标良好。和传统的全湿法提钒相比,我公司采用经典的离子交换对湿法浸出液进行处理,筛选出了适合的树脂,同时采用特定的添加剂成功的解决了湿法工艺中的无机盐累积带来的环境问题。产品质量、浸出液杂质、废水循环率等技术指标得到了明显的提升。

根据企业应用实践,在常规提钒过程中,工艺技术特点及指标大致如下:

(1)浸出率稳定在90%以上;

(2)总收率为80%以上;

(3)废水循环利用率高;

(4)产品中五氧化二钒含量达98%以上。

备注:以上代表国内一般性钒矿,部分难提取矿石除外。

2.3 湿法提钒工艺的发展

湿法提钒的过程具有工艺流程短,钒的浸出率高、无焙烧工序、气体污染少等特点。钒的湿法冶金就是含钒矿物原料在酸性介质或碱性介质的水溶液进行化学处理或有机溶剂萃取、分离杂质、提取金属及其化合物的过程。原料中有价金属综合回收程度高,有利于环境保护,并且生产过程较易实现连续化和自动化。

成本是最核心的竞争力,湿法提钒在成本上目前难以与火法提钒抗衡,但是它的工艺流程缩短,稳定性更好,金属回收率更高,笔者对其前景仍十分看好。完善湿法提钒工艺,突破节酸技术(降低酸耗,大幅降低成本),做好环保,是未来湿法提钒的重点课题。该技术优点如下:

v  采用的是免焙烧技术,简化了流程,自动化程度高,节约人工

v  生产过程的烟气量大幅度减少,完全消除了钠法焙烧技术的含 HClCl2等有毒有害气体的废气污染问题

v  全湿法提钒清洁生产工艺采用复合溶液,在一定的工艺条件下直接浸取含钒石煤,使石煤中的钒浸出为可溶性的钒,浸出率高,添加剂适用性广,有利于降低酸耗

v  废水循环率较高,有利于环保达标

v  对石煤矿石适用性强,提钒技术流程短,工艺简单,操作简便易行,且提高了钒的回收率,易于工业化生产。

3 湿法提钒不得不说的事

3.1 技术成熟性有待完善

近些年来,强酸浸出提钒技术迎合了社会对工业烟气的抵触心理,在行业众多因素的影响下,发展较为迅速,宣传力度甚至高于火法工艺的钙化焙烧。一些单位进行了湿法提钒的工业实践,取得了一些成果,也存在一些问题,有些企业由于对技术复杂性的认识不足而走了一些弯路甚至投资损失。

没有最先进的工艺,只有最合适的技术,石煤提钒行业没有通行天下的工艺技术。湿法提钒工艺在流程上存在诸多不足,如浸出过程的添加剂、离子交换树脂的强度、萃取过程油相的损耗、氨氮废水的处理、工艺用水的平衡等多方面均需要进一步的成熟完善。

就目前的湿法提钒技术水平而言,相关工业化技术能够成功应用于企业,但仍有很大的技术进步空间。

3.2别拿环保不当政策

湿法工艺的缺点是废水量大,因为用酸量大,矿石中的一些重金属大量溶出,废水组成复杂。废水的情况比焙烧法复杂,废渣的情况则更不容乐观,因为强酸高温条件重金属大量溶出,大部分进入浸出液,渣中残留的酸和重金属在废渣储存时有再次释放的危险,因此污染地表和地下水及土壤的可能性更大。

铝、铁及重金属同时被转入溶液,和萃取过程带入的有机物一起,使废水成分复杂,要达到循环使用零排放或者部分达标排放,废水处理的过程复杂,处理成本和固定投资相应增高;同时,酸性尾渣的过滤也存在困难,带式真空过滤机洗涤效率有待提高,浓密机对应的尾渣坝又是个难题;尾矿储存在尾矿库中,存在一定危险性。

湿法提钒废气污染要小的多,仅在高温浸出时有少量酸雾产生,但如果加有添加剂则不敢想象。总体而言,湿法提钒的污染比起火法的钙化焙烧要严重得多,部分企业在前期设计没有严格论证污染物的处理办法,无视环保的,必自食恶果!

3.3关于经济性

湿法提钒技术的优点是无焙烧过程,可以迎合社会对工业烟气的抵触心理,也迎合了对技术实质性不了解的政府部门的心理,该技术的缺点是生产成本偏高,由于生产过程腐蚀性大,对设备要求高,因此投资也大。

湿法工艺提钒过程中石煤的热值得不到有效利用,在氨氮废水的处理上也很是头疼,业内提出不少处理方法,成本很高,可行性一般,笔者在此说明的是一切不考虑经济效益的技术思路都是耍流氓。

以国内某湿法提钒厂为例,自有矿山的矿石品位0.9%,非常适合湿法提取,浸出率高,耗酸比起国内其他矿石要低,生产过程较为顺利,目前的价格仍然无利可图。

从经济性而言,该工艺不适合矿石含钒品位不高的企业选用,在市场低迷期持谨慎推广态度。

4 湿法提钒的未来

湿法提钒浸出液PH值调节由钙盐代替氨水在工业化上已经成熟,为后期废水处理省去了这块的氨氮问题。在沉钒过程,部分企业在寻求铵盐的替代品,以期彻底解决氨氮废水处理难的问题,在污染源处得到控制。

浸出废渣上,如何利用制砖,或是制作附加值更高的微晶玻璃、白炭黑,行业的工程技术人员在努力着,而工业化的道路仍是任重而道远。

后记:钒的湿法冶金是未来提钒的技术发展方向,尽管存在一些不足,但其优点也不可忽视,技术上更具有挑战性。篇幅有限,认识上也不可避免的存在局限性,欢迎同行人员共同探讨,促进钒行业的发展!

 

笔者相关文章:石煤提钒常见性误区

石煤提钒的瓶颈与发展

石煤提钒企业与提钒工艺

石煤提钒之湿法工艺(强酸浸出)

石煤提钒之火法工艺(钙化焙烧)

郑重声明:笔者在此以文章表述意见,由于水平有限,难免有不足之处,希望同行指正并共同进步。笔者本着同行业真诚交流的态度,客观评论行业,另外,笔者文章自发布后被转载较多,在此希望同行转载文章时一字不漏,不得随意修改,以免笔者本意被曲解。如转载者擅自修改内容影响笔者声誉,笔者将追究其责任。

 

 

石煤提钒企业与提钒工艺 《钒工业污染物排放标准》对钒企业及新技术开发利用的影响


联系电话:15874396363

地址:湖南省吉首市    乾州区金宏帝景

版权所有:湘西智信达环保科技有限公司