石煤发电含钒烟灰提钒工艺研究

一、实验目的本实验旨在通过石煤提钒实验，了解石煤提钒的基本原理、工艺流程以及影响因素，掌握石煤提钒实验的操作方法，并分析实验结果，为石煤提钒生产提供理论依据。

二、实验原理石煤提钒实验主要采用酸浸法，通过将石煤中的钒元素溶解于酸溶液中，然后对溶液进行净化、沉钒等操作，最终得到钒产品。

实验原理如下：1. 酸浸法：将石煤与一定浓度的酸溶液混合，在一定温度、压力下进行反应，使石煤中的钒元素溶解于酸溶液中。

2. 净化：通过过滤、吸附等手段，去除溶液中的杂质，提高钒溶液的纯度。

3. 沉钒：在钒溶液中加入适当的沉淀剂，使钒离子生成沉淀，然后通过过滤、洗涤等操作得到钒产品。

三、实验材料与设备1. 实验材料：石煤、硫酸、氢氧化钠、氯化铵、活性炭等。

2. 实验设备：烧杯、玻璃棒、漏斗、滤纸、加热器、搅拌器、电子天平等。

四、实验步骤1. 称取一定量的石煤，用硫酸溶解，制成石煤溶液。

2. 将石煤溶液加热至一定温度，保持一段时间，使钒元素充分溶解。

3. 加入氢氧化钠溶液，调节溶液pH值，使钒离子生成沉淀。

4. 将沉淀过滤、洗涤，得到钒产品。

5. 对实验数据进行记录和分析。

五、实验结果与分析1. 酸浸效果：通过对比不同酸浓度、反应时间等因素对酸浸效果的影响，确定最佳酸浸条件。

2. 净化效果：通过对比不同净化方法、净化时间等因素对净化效果的影响，确定最佳净化条件。

3. 沉钒效果：通过对比不同沉淀剂、沉淀时间等因素对沉钒效果的影响，确定最佳沉钒条件。

4. 钒产品纯度：对得到的钒产品进行化学分析，确定其纯度。

六、实验结论通过本实验，掌握了石煤提钒的基本原理、工艺流程以及影响因素，为石煤提钒生产提供了理论依据。

实验结果表明，在最佳条件下，石煤提钒的酸浸效果、净化效果和沉钒效果均较好，钒产品纯度较高。

七、实验注意事项1. 实验过程中应注意安全，严格遵守实验操作规程。

2. 实验过程中要控制好实验条件，确保实验结果的准确性。

3. 实验结束后，对实验设备进行清洗、保养，以备下次实验使用。

科技创业PIONEERING WITH SCIENCE &TECHNOLOGY MONTHLY月刊科技创业月刊2009年第5期含钒石煤是我国一种新型的钒矿资源，中国对石煤提钒工艺的研究始于20世纪60年代末，70年代已开始石煤提钒的工业生产，近年来更是发展迅速，但石煤提钒生产水平总体来说比较落后，相关的基础理论研究也较薄弱。

石煤提钒的关键步骤在于焙烧和浸出。

从石煤中提取钒，通过焙烧使低价钒氧化为高价钒是一个关键步骤。

含钒石煤氯化钠焙烧是一个相反应过程，主要产物是可溶性钒酸钠和钾钠长石。

通过水浸或是酸（碱）浸出，使高价钒进入溶液，实现固液分离。

然后进入富集钒的阶段，一般有萃取富集或是铵盐沉钒，最后热解脱氨制得精钒。

历年来，我国石煤提钒的新工艺都是在此基本流程基础上进行改良的。

本文综述了石煤提钒的常见的工艺比较，讨论了它们在实际工业中的应用，并提出了其发展方向。

1工艺比较1．1焙烧工艺1．1．1钠化焙烧传统工艺的石煤提钒多为钠化焙烧，NaCl 热稳定性甚高，在空气中加热至一千多摄氏度仍不分解，但当有钒、铁、锰、硅、铝等氧化物存在时，能促使氯化钠分解产生Cl 2和Na 2O 。

而焙烧温度一般选在750～850℃，焙烧时间为2～3h ，添加剂至质量含量约为矿样的15%～20％。

2NaCl＋1／2O 2＝Na 2O＋Cl 2分解所产生的Cl 2与矿物晶格中的钒氧化物作用生成中间产物VOCl 3：6Cl 2＋3V 2O 3＝4VOCl 3＋V 2O 53Cl 2＋V 2O 5＝2VOCl 3＋2／3O 2VOCl 3在有氧存在时，高温下发生分解：2VOCl 3＋2／3O 2＝3Cl 2＋V 2O 5V 2O 4＋1／2O 2＝V 2O 5由于NaCl 分解所产生的Cl 2作催化剂，可大大加速低价钒的氧化反应速度，从而提高五价钒的转化率。

同时VOCl 3分解产生游离的高活性V 2O 5易与Na 2O 结合生成易溶解的钒酸钠盐类：y （V 2O 5）＋xNa 2O＝xNa 2O ·y V 2O 5由于钠化焙烧产生大量的Cl 2、HCl 及SO 2等有毒气体，对周围环境造成严重破坏。

石煤提钒的工艺和设备（钒渣-五氧化二钒-三氧化二钒-金属钒-钒铁-钒铝合金-碳氮化钒-钒电池）原创邹建新崔旭梅教授等石煤提钒石煤是一种由菌藻类低等生物在还原环境下形成的黑色劣质可燃有机页岩，多属于变质程度高的腐泥无烟煤或藻煤，具有高灰分、高硫、低发热量和结构致密、比重大，着火点高等特点。

石煤中除含Si、C和H元素外，还含有V、Al、Ni、Cu、Cr等多种伴生元素。

石煤矿的含钒品位各地相差悬殊，一般品位在0.13%～1.00%，以V2O5计含量低于0.50%的占60%。

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。

1 石煤提钒工艺现状我国的石煤提钒工业起步于70年代末期，此后经历了两次大的发展时期（即八十年代的初步发展期，以及2004年到现在的大发展期），至今已有四十多年的历史，含钒石煤提钒的生产技术和科学研究已有了较大发展。

总的来说，石煤提钒工艺技术可以归纳为两种代表性的类型：焙烧提钒工艺（火法提钒工艺）和湿法提钒工艺。

（1）火法焙烧湿法浸出提钒工艺矿石经过高温氧化焙烧，低价钒氧化转化为五价钒，再进行湿法浸出得到含钒液体实现矿石提钒的工艺过程。

（2）湿法酸浸提钒工艺含钒原矿直接进行酸浸，包括在较高浓度酸性条件下，甚至是加热加压、氧化剂存在的环境下，实现矿物中钒溶解得到含钒液体的工艺过程。

（3）焙烧工艺分类传统食盐钠化焙烧-水浸-沉钒工艺、无盐焙烧-酸浸-溶剂萃取工艺、复合添加剂焙烧-水浸或酸浸-离子交换工艺、钙化焙烧-酸浸出工艺。

（4）石煤提钒的技术改革一方面是焙烧添加剂的多样化、焙烧设备的优化、浸出工艺的变化以及从含钒稀溶液中分离富集钒的方法的改进等几个方面；焙烧添加剂的多样化：食盐添加剂、低氯复合添加剂、无氯多元添加剂、无添加剂。

焙烧添加剂的多样化，使得钒浸出率得到了提高，但总的来说钒的浸出率还是偏低。

另一方面为湿法提取钒工艺的改进。

（5）石煤提钒工艺制定由于不同地区含钒石煤矿的物质组成、钒的赋存状态、钒的价态等差异很大，故选择含钒石煤提钒工艺技术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并以含钒石煤矿中钒的氧化、转化、浸出作为制定合适提钒流程的依据。

石煤提钒工艺研究现状石煤是我国储量巨大的钒矿资源，但大多数为低品位云母类及高岭土类粘土矿物，开发利用较为困难。

石煤提钒工艺多种多样，浸出是石煤选矿中最为主要的分选方法，文章简单叙述了几种应用较为广泛的石煤提钒工艺，并分析了各自的优缺点及其优化改良。

此外，介绍了相关新工艺，并对工艺进一步发展提出了看法。

标签：石煤；提钒；浸出；工艺石煤是一种无机成分含量远超于有机成分的劣质“煤炭”，其主要性质[1，2]表现为：灰分高、燃烧值低、伴生元素种类多，因此石煤常作为有价元素的低品位多金属矿被提取利用。

其中V2O5含量大于0.8%的石煤，可作为钒矿资源利用[3，4]。

由于类质同像等原因，石煤中的钒通常以V（Ⅲ）与V（Ⅳ）等较低价态存在于层状硅酸盐矿物中，或以四次配位的钒氧四面体取代硅氧四面体或铝氧四面体，或以六次配位钒氧八面体取代铝氧八面体，属于难溶解物质。

目前，石煤提钒的应用常规工艺是先焙烧后浸出，即先破坏石煤的矿物结构，并将钒氧化成V（V）的可溶性钒酸盐，然后通过浸出，使其由固相转为液相，并从溶液中提取精钒[5]。

目前种类繁多的石煤提钒工艺大致可分为火法-湿法联合提钒工艺与全湿法提钒工艺两大类。

根据文献资料分析，文章主要综述了石煤浸出的工艺条件以及各自的优缺点，另外还介绍了相关的新工艺，并对此提出了看法。

1 火法-湿法联合提钒工艺1.1 传统工艺传统工艺为钠化焙烧水浸工艺，是高温条件下，由于金属氧化物的存在，氯化钠加速分解，产生活性氯和Na2O，活性氯与低价钒作用产生中间产物VOCl3，VOCl3高温条件下发生分解，反应生成可溶于水的钒酸钠盐[6]。

传统工艺的基本流程为氯化钠焙烧→水浸出→酸沉粗钒→碱溶铵盐沉钒→热解脱氨制得精钒。

该工艺的优点是工艺适用条件范围广，投资回收期短；其缺点是废气污染严重、回收率低、废液离子复杂。

传统工艺的焙烧一水浸的钒回收率仅45%-55%，究其原因是焙烧时V（V）与石煤中的钙、铁等反应生成如Fe（VO3）2、Fe（VO3）3、Ca（VO3）2等化合物及焙砂中有未完全氧化的V（IV）的化合物，它们均不溶于水，但溶于酸。

难处理石煤钒矿提钒工艺研究的开题报告1. 研究背景石煤钒矿是一种重要的含钒矿石，广泛存在于我国，具有丰富的资源储量和广阔的开发前景。

石煤钒矿中主要含有V2O5、Fe、Ti等元素，在工业上具有重要的应用价值。

但是，石煤钒矿中钒元素存在复杂的化学状态和难以分离的问题，限制了其产业化应用。

因此，探索一种高效的石煤钒矿提钒工艺，对于实现石煤钒矿资源的有效利用具有重要的意义。

2. 研究目的本研究旨在探索一种高效的石煤钒矿提钒工艺，并对其进行系统的优化和改进，以达到提高钒产品质量和提高钒回收率的目的。

具体目标包括：(1) 研究石煤钒矿中钒元素的存在形式及其对提钒的影响。

(2) 探索石煤钒矿提钒的常规工艺路线，建立石煤钒矿提钒的流程图。

(3) 评价石煤钒矿提钒工艺的优缺点，确定改进方向。

(4) 对石煤钒矿提钒工艺进行改进，提高钒产品质量和提高钒回收率。

3. 研究内容(1) 对石煤钒矿中钒元素的存在形式进行分析研究，确定其对提钒的影响。

(2) 在分析石煤钒矿提钒工艺的基础上，建立石煤钒矿提钒的流程图，并对其进行评价，确定其优缺点。

(3) 探索石煤钒矿提钒工艺的改进方向，分析改进方案的可行性，并进行实验研究，评价改进后的提钒工艺效果。

(4) 对提钒工艺涉及到的各个环节进行优化，提高钒产品质量和提高钒回收率。

4. 研究方法(1) 对石煤钒矿中钒元素的存在形式，采用XRD、SEM等测试手段进行分析研究，确定其对提钒的影响。

(2) 对石煤钒矿提钒工艺的常规路线进行研究，建立提钒流程图，并采用计算机模拟技术对其进行优化和改进。

(3) 制备石煤钒矿样品，进行实验室规模的实验研究，探究改进方案的可行性，评价提钒工艺效果。

(4) 采用SEM、XRD、EDS等手段对提钒过程中的产物进行分析测试，评价钒产品质量和钒回收率。

5. 研究意义(1) 为实现石煤钒矿资源的有效利用，提高钒产品质量和提高钒回收率提供一种新的解决方案。

(2) 促进了石煤钒矿提钒工艺的发展和优化，推动钒产业的可持续发展。

石煤提钒可行性研究报告一、研究背景提钒是一种重要的金属材料，广泛用于钢铁、航空航天、电子等领域。

随着钒资源的逐渐枯竭，提钒的生产成本逐渐增加。

石煤是一种含有丰富有机质的煤矿资源，其含钒量较高，具有潜在的提钒价值。

因此，通过对石煤进行提钒研究，可以有效利用资源，降低提钒生产成本，提高产出效率。

二、研究目的本研究旨在探究石煤提钒的可行性，分析石煤提钒的技术路线、成本效益和环境影响，为石煤提钒的工业化生产提供技术支持。

三、研究方法1. 文献综述：通过查阅国内外有关石煤提钒的研究和应用文献，了解石煤提钒的相关技术路线和产业发展现状。

2. 实地调研：到石煤矿区进行实地调研，获取石煤样品进行实验分析。

3. 实验研究：运用化学分析、物理性质测试等方法对石煤进行提钒实验，探究最佳提取工艺和工艺参数。

4. 经济性分析：根据实验结果，进行石煤提钒工艺的成本效益分析，评估其在实际生产中的经济可行性。

5. 环境影响评估：对石煤提钒工艺对环境的影响进行评估，并提出环境保护措施。

四、研究内容1. 石煤提钒技术路线：通过对石煤的化学成分和物理性质进行分析，确定石煤提钒的最佳工艺路线。

2. 石煤提钒实验研究：利用化学提取、热解、浮选等方法，对石煤进行提钒实验，探究最佳提取工艺和工艺参数。

3. 石煤提钒工艺成本效益分析：对石煤提钒工艺的生产成本、市场需求、产出效益等进行分析，评估石煤提钒生产的经济可行性。

4. 石煤提钒环境影响评估：对石煤提钒工艺对环境的影响进行评估，提出环境保护措施，并制定可持续发展战略。

五、研究意义1. 资源利用：石煤提钒技术的成功研究应用，可以有效利用石煤资源，延长钒资源的利用寿命。

2. 生产成本降低：石煤提钒技术可以降低提钒的生产成本，提高产出效率，对提钒生产具有重要意义。

3. 环境保护：石煤提钒技术的开发利用，可以减少对钒矿的采矿压力，减少对自然环境和生态系统的破坏，具有重要的环境保护意义。

六、研究预期成果1. 提钒工艺路线：确定石煤提钒的最佳工艺路线，并提出具体实施方案。

含钒石煤提钒工艺研究史 玲,谢建宏(西安建筑科技大学,西安710055)摘 要:研究陕西某石煤矿提钒工艺。

原矿通过加入少量添加剂氯化钠进行氧化焙烧,确定最适宜的氯化钠用量,焙烧温度,焙烧时间。

焙砂进行水浸,可得到65%以上的钒浸出率。

工艺简单,适应性强,沉钒容易。

关键词:冶金技术;提钒;浸出;石煤;氯化钠焙烧中图分类号:TF84113;T F04612;TF111131 文献标识码:A 文章编号:1001-0211(2009)02-0077-03收稿日期:2006-12-30作者简介:史 玲(1977-),女,内蒙古商都县人,讲师,硕士,主要从事选矿与化学等方面的教学及研究。

钒具有许多可贵的理化特性和机械特性,因而广泛应用于近代工业技术中,据统计80%~85%的钒用于黑色冶金工业中作为添加剂以制备特种钢。

在化学工业方面,钒化合物作为催化剂和裂化剂,已广泛应用于接触法硫酸制造工业、石油炼制及有机合成工业中。

在特种玻璃、陶瓷、纺织、橡胶、油漆、照相、电影等行业也用到钒的化合物。

在有色金属合金中,钛工业已经成为钒的第二大市场,钒钛合金在航空、航天及核工业中都具有广泛用途。

因此研究高回收率低污染的石煤提钒新工艺具有非常积极的意义。

我国有丰富的钒资源,除钒钛磁铁矿外,还有一类低品位单一钒矿资源,即作为钒的单独矿床开采的含钒碳质页岩,俗称石煤。

石煤既是一种含碳氢少、发热量低、灰分高的劣质煤,也是一种低品位多金属矿石,其中最具有商业意义的金属元素是钒。

钒在石煤中价态分析结果表明[1],绝大部分地区石煤中的钒都是以酸碱不溶的Õ(Ó)和Õ(Ô)为主,这就是在石煤提钒过程中需要采用氧化焙烧使低价钒变为Õ(Õ)的原因。

因为焙烧阶段含钒矿物相变机理复杂,影响因素诸多,目前尚处于定性研究阶段。

通过对陕西某含钒石煤提钒的各种工艺进行对比研究,确定采用低盐钠化法,即在焙烧阶段加入添加剂氯化钠,使Õ(Ó)和Õ(Ô)转化为可溶于水的Õ(Õ)而被提取利用。

从石煤矿中提取五氧化二钒的工艺研究钒是重要的战略物资, 广泛应用于冶金、化工和航空航天等方面。

我国钒矿资源主要有两大类:钒钛磁铁矿和石煤, 其中石煤中钒的储量是钒钛磁铁矿中总储量的17 倍。

因此, 从石煤中提取钒是钒资源利用的一个重要方向。

我国从石煤中提取钒的传统工艺为钠化焙烧法, 但在焙烧过程中会产生大量的Cl₂ 、HCl、S0<sub>2</sub曲有毒气体,严重污染环境,而且钒的浸出率低。

因此, 研究一种高效、对环境友好的从石煤中提取钒的工艺具有重要意义。

本研究采用直接酸浸- 萃取- 反萃工艺从两种石煤矿中提钒。

研究说明, 钒的浸出率到达90%,钒的总回收率近80%。

与传统的工艺相比, 该工艺减少了焙烧过程, 更有利于环境保护和减少能耗。

石煤矿的直接酸浸研究说明:(1)两种石煤矿虽然成分和钒的赋存状态不同, 但浸出规律根本一致, 只有矿物粒度对两种石煤矿中钒浸出率的影响趋势相反, 这主要是因为两种石煤矿中C的含量不同。

除此，液固比对钒的浸出率影响不大；随着温度的升高、硫酸浓度的增大、时间的延长, 钒的浸出率都明显的提高。

(2)直接酸浸朝鲜石煤矿的正交实验说明影响钒浸出率的各因素主次顺序为：硫酸浓度一浸出温度一反响时间。

在反响条件为：粒度80〜100目、温度130C、反响时间22h、硫酸浓度40%液固比3:1,浸出率达90%(3)通过对湖南石煤矿浸出动力学的研究, 可知浸出反响受化学反响控制。

实验温度范围内，钒浸出的动力学方程为:1 —(1 —n) ^1/3=4.98 x10⁶ -e^{-( 55488)/ (RT} •,其反响活化能为55.49KJ/mol。

酸浸液的萃取-反萃- 沉钒研究说明: ( 1)萃取过程中, 萃取剂浓度对钒的萃取率影响不大；钒的萃取率随pH的增大先升高后降低；随着温度的升高、时间的延长、0/A的增大而增大。