对石煤火法和湿法提钒优缺点的浅见

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。

火法和湿法化验方法在金矿矿石分析中的比较研究摘要：本文对金矿矿石分析中常用的火法和湿法化验方法进行了比较研究。

火法化验技术包括量热分析和重量分析，具有快速和高准确性的优势，适用于不同类型的矿石。

然而，其操作复杂度和所需设备较高，存在一定的限制和缺点。

湿法化验技术包括溶液分析和沉淀分析，具有灵活性、高准确性和微量元素检测能力的特点，但可能较慢。

本文比较了火法和湿法在效率、准确性、适用范围、操作复杂度和成本效益方面的差异，并提出了在不同情境下选择合适方法的建议。

关键词：火法化验；湿法化验；金矿矿石；分析方法；比较研究1 引言金矿矿石的化学分析对于矿业行业至关重要，以确定金含量和其他有关元素的浓度。

在这个过程中，火法和湿法化验方法是两种常用的技术选择。

本文将比较这两种方法在金矿矿石分析中的优势、限制和适用性，以便为实验室和矿业企业选择合适的方法提供参考。

2 火法化验技术分析火法化验，起源于古代炼金术的技术，是一种在高温下对金矿矿石进行处理与分析的方法。

火法化验的核心原理主要基于矿石在受热时的物理和化学变化来识别和分离其成分。

随着时间的推移，火法已经从简单的炉炼技术发展为现代的科学分析方法，成为矿石分析中不可或缺的部分。

两种最常用的火法化验技术是量热分析和重量分析。

量热分析主要关注矿石在加热过程中的能量变化。

这些变化可能是由于物相转变、反应热或其他热化学过程。

通过记录这些能量变化，研究者可以确定矿石中特定成分的存在及其相对的含量。

而重量分析则着重于测定矿石样本在高温加热下的质量变化。

这种质量的损失或增加可以反映出矿石中特定成分的含量，例如挥发性组分或氧化还原反应的产物。

火法化验的显著优势之一是速度。

由于其基于高温的特性，一些可以迅速得到的化验结果使得火法成为了快速筛查矿石样品的理想选择。

与此同时，火法化验在某些情况下也能提供非常准确的结果。

尤其是对于那些在高温下有明显物理或化学变化的成分，火法能够准确识别和量化这些成分。

石煤湿法提钒新工艺研究摘要：以西南某石煤矿为原料，采用石煤中加入氧化剂和硫酸加热浸出，浸出液经P204萃取后水解沉钒工艺。

研究结果表明，钒总回收率达68％以上，产品V2O5纯度达到国标99级以上。

该方法与传统焙烧法提钒相比，具有无焙烧废气污染，产品质量高，污染少等优点。

介绍了采用脱炭氧化、钠化焙烧、水浸从石煤中提钒的工艺方法。

研究了复合附加剂种类、温度、时间等对石煤焙烧钒转化率的影响：液固比、温度、时间、浸出液钒浓度对浸出的影响及浸出液净化条件等。

研究结果表明，焙烧温度、附加剂、液固比是影响钒转浸率的重要因素。

本研究适宜的工艺条件是：石煤脱炭温度860~(2。

钠化焙烧温度820'(2，焙烧时间4h，附加剂为氯化钠碳酸钠混合。

浸出采用循环富集，液固比为1：1，浸出水温度80℃。

关键词：石煤；湿法浸出；溶剂萃取；水解沉淀;石煤；脱炭；焙烧；水浸；V2O5.。

目前，提钒的工艺有很多种，但为了解决提钒过程“三废”对环境的污染和降低生产成本，研究提出一种清洁型的提钒新工艺，在生产过程中解决石煤提钒过程“三废”的污染问题。

石煤无需焙烧硫酸直接浸出，该法与传统石煤焙烧提钒工艺相比，彻底解决了提钒过程中废气对环境的影响，产品回收率高，可直接得到高品位的V2O5产品等特点。

但高温强氧化条件直接浸出，一般酸耗较高，生产成本较高，特别是在钒产品价格较低时，限制该工艺的生产应用。

降低生产成本是直接酸浸提钒工艺的研究重点，本实验对降低直接浸出酸耗、能耗进行了试验研究。

１原料及试验方法１．１原料石煤原矿为西南某地石煤氧化矿，原矿主要化学成分列于表１。

表１原矿主要组分与含量％１．２试剂、设备及分析方法试验试剂：氧化剂、氯酸钠、硫酸、铁屑、氨水、Ｐ２０４、ＴＢＰ、磺化煤油。

主要试验设备：ＰＳＭＣＱ１８０ｍｍ×２００ｍｍ瓷衬球磨机、恒温水浴搅拌器、１０１—３（Ａ）烘箱、S312恒速搅拌器、ＳＨＢ—Ｂ８８型循环水式真空泵、自制孔板式连续萃取器。

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。

石煤提钒焙烧工艺分析针对含钒碳质页岩、含钒煤矸石、含钒黏土提取钒化合物的冶金化工过程通常被称为石煤提钒工业过程。

在我国起步于上世纪的70年代末期，在2004年以后，随着世界钒制品需求量逐步增加，锤式破碎机石煤提钒工业进入快速发展时期。

石煤提钒的主要工艺路线有两条，即火法焙烧2湿法提钒和全湿法提钒。

通常认为提钒原料的钒呈吸附性存在于矿物表面时可用全湿法提钒工艺，其特点是流程较短，占地面积小，节约投资。

回转窑当提钒原料中的钒呈嵌布态存在于矿物内部时，若用全湿法提钒工艺，因钒浸出率过低而无法实现工业化。

就目前的研究情况而言，石煤焙烧是针对这类矿物实现工业化的途径之一。

然而采用什么焙烧工艺进行焙烧和如何保证焙烧的实际效果一直在困扰着今天的石煤提钒工业，对此进行分析探讨将有利于石煤提钒工业进一步发展。

一、石煤提钒焙烧过程机理石煤焙烧的作用在于使提钒原料中各种价态的钒尽可能氧化成高价态的五氧化二钒。

五氧化二钒再与物料中的金属氧化物反应生成可溶于水或酸、碱的钒酸盐。

概括过程中低价钒氧化物氧化的化学机理为式（1）和式（2）所示，五氧化二钒与金属氧化物反应的机理为式（3）和式（4）所示。

石煤中常见的金属氧化物为钙、镁、铁、钠的氧化物，与五氧化二钒所生成的钠盐主要是正钒酸钠（Na3VO4）、焦钒酸钠（Na4V2O7）、偏钒酸钠（Na2VO3），所形成的镁盐为偏钒酸镁（MgO#V2O5）、焦钒酸镁（2MgO#V2O5）、正钒酸镁（3MgO#V2O5），钒的钠盐和镁盐均可溶于水。

所形成的钙盐主要是偏钒酸钙（CaO#V2O5）、焦钒酸钙（2CaO#V2O5）、正钒酸钙（3CaO#V2O5），所形成的铁盐主要是正钒酸铁（FeVO4）。

钒的钙盐和铁盐在水中溶解度很小，能溶于稀硫酸和碱溶液。

焙烧温度、反应时间和炉窑内气氛对钒在石煤焙烧中形成理想的钒酸盐至关重要。

（一）焙烧温度焙烧过程对于温度的要求是由焙烧原料的反应机理要求和焙烧产物特性所决定的。

对石煤火法和湿法提钒优缺点的浅见对石煤提钒(五氧化二钒)火法和湿法技术优缺点的浅见目前含钒石煤提钒在工艺上存在火法和湿法两大路线。

1.火法提钒技术(焙烧法)火法是对矿石进行高温氧化焙烧再湿法浸出提钒的技术，是石煤提钒最早出现的技术，在工业上包括加盐焙烧(包括低盐焙烧)、空白焙烧和钙化焙烧三种焙烧方式，此外还有复合添加剂焙烧，但复合添加剂焙烧属于上述焙烧方式在配方上的局部改进。

加盐焙烧技术，在焙烧过程中产生大量的氯化氢、氯气，若不吸收将造成极其严重的废气污染，若吸收处理，一则吸收处理成本高，二则废气污染转化为废水污染，此外，由于焙烧时添加食盐(工业盐)，在此后的过程中造成液体中盐含量高，影响生产过程工艺水的循环利用，一般循环利用率在40%左右，每生产一吨五氧化二钒，通常不得不排放300吨左右的废水(处理费用很高，目前工厂均未处理)，因此多省对新建企业提出不能采用该技术。

空白焙烧技术由于对矿石的选择性强，只在个别企业采用。

钙化焙烧技术，可以解决加盐焙烧技术的废气污染问题，而且在焙烧过程中对矿石中的硫还有较好的固硫作用，目前在国内有数家企业采用，此外，该项技术有利于工艺水的循环利用，水循环利用率可以达到90%以上。

但采用该项技术需预先对矿石做好工艺提取实验，必要的时候可以采用以石灰(或石灰石)为主的复合添加剂(决不添加食盐)，在设备配套的情况下，钒总收率可以超过加盐焙烧技术，生产成本可以低于加盐焙烧技术，但投资比加盐焙烧技术要高点。

2.湿法提钒技术(强酸浸出提钒技术)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，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。

该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高，由于生产过程腐蚀性大，对设备要求高，因此投资很大，该技术的另外一个大的缺点是废水污染大，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。

钒制取先锋工艺作者：来源：《中国经贸导刊》2015年第01期钒是一种过渡金属元素，在自然界中分布极为分散，被称为稀散元素。

然而，钒的应用十分广泛，在钢铁、有色金属、化工、合金、超导材料、汽车工业等行业中都是不可或缺的重要元素，是重要的战略物资。

伴随我国钢产量的迅速增长，钒需求量的逐渐上升，石煤提钒既是石煤综合利用的一个重要发展方向，又是我国钒冶炼产业发展的新方向。

目前，石煤提钒工艺技术可以归纳为两种代表性的类型：火法提钒工艺和湿法提钒工艺。

然而这两种工艺在生产过程产生的废水中含有硫酸根和二氧化硫，即使进行中和处理，废水会含有硫酸盐及其他有害物质（例如氨氮、残余的硫酸根等），废水的排放必然污染周围的河、湖水环境，甚至会污染水源，若不进行合理处理而直接排放的话，势必会严重影响周边的或更大范围内人们的生活环境。

湖南三丰钒业有限公司是全国独家利用石煤批量生产高纯五氧化二钒系列产品的企业，坐落在湘西煤矸石资源极为丰富的花垣县工业园内。

公司是携湖南新宏大钒业有限公司十几年开采煤矸石生产五氧化二钒的经验，并得到吉首大学化工院长期的技术支持，同时聘请了苏州市东化钒硅有限公司许小弟为公司总工程师。

由原粗矿钒生产转变成提成高纯钒系列产品的工艺技术，设计了合成、洗涤流水线工艺设备，引进了自动化灼烧5000吨/年五氧化二钒转化生产线;99.99%五氧化二钒已形成工业生产。

该公司经过多年实践研究，克服了现有技术中的不足，研发了一种利用晶种引诱剂从石煤中提钒的方法。

该发明所述的浸取的特点在于：1、设置若干个独立的带有喷淋（或搅拌）设施的浸取槽，浸取槽之间浸取液的流动顺序与含钒物料的流动顺序完全相反，即多段逆向流动浸取过程;2、在浸取液中添加了晶种引诱剂——一种磷酸双酯组合物，一方面使浸取液具有很低的酸度，以使球状含钒熟料中已转化的高价可溶性钒进入浸取液，另一方面晶种引诱剂中的分子式为 V2O5的五氧化二钒作为晶种，引诱球状含钒熟料中的五氧化二钒进入浸取液，也引诱球状含钒熟料中未转化和氧化的V（Ⅱ）和 V（Ⅲ）转化为可溶性的V（Ⅳ）和V （Ⅴ），不仅提高本价段的钒的浸取收得率，而且使石煤中的提取率也有所提高。

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。