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石煤提钒湿法工艺和工艺设计

2019-03-05   
我国的石煤提钒工业起步于70年代晚期,经过约三十年的展开,在钒职业现已具有较重要的位置,产值估量现已到达全国钒总产值的30%左右。在工业职业里,石煤提钒是个较年青的职业,在工艺、设备方面依然处于较落后的状况,依然存在较大的技能和经济进步空间。
一、石煤提钒工艺现状及展开方向
经过三十年的展开,石煤提钒工艺展开为两大工艺道路,即火法焙烧湿法浸出提钒工艺和湿法酸浸提钒工艺。火法焙烧湿法浸出提钒工艺,指的是矿石经过高温氧化焙烧,贱价钒氧化转化为五价钒,再进行湿法浸出得到含钒液体完成矿石提钒的工艺进程;湿法酸浸提钒工艺,指的是含钒原矿直接进行酸浸,包含在较高浓度酸性条件下,乃至是加热加压、氧化剂存在的环境下,完成矿藏中钒溶解得到含钒液体的工艺进程。
(一)火法焙烧湿法浸出提钒工艺
火法焙烧湿法浸出提钒工艺,依据焙烧进程添加剂的不同或焙烧机理的差异,分为加盐焙烧提钒工艺、空白焙烧提钒工艺、钙化焙烧提钒工艺等。
1、加盐焙烧提钒工艺
1979年,石煤加盐化焙烧—水浸—水解沉粗钒—粗钒碱溶精制—精钒的传统工艺流程己经构成,此工艺也就是职业传统上说的“钠法焙烧、两步法沉钒工艺”或“加盐焙烧提钒工艺”。前几年,引进离子交换工艺或萃取工艺对低浓度钒液进行富集,完成了一步法沉钒,下降了能耗和出产本钱。
该工艺的长处:技能老练、设备简略、出资少。
现在我国存在石煤提钒职业的省市,对新建厂商大多采纳制止选用加盐(含低盐)焙烧提钒技能的产业方针,比方河南、湖北、重庆、陕西、新疆、贵州等。
该工艺的缺陷:焙烧废气污染严峻,废气处理本钱高,废气经过处理后转变为废水污染,废水循环使用率低、废水排放量大,环境污染严峻。
依据核算和实测,若含钒石煤焙烧进程中添加8%的食盐(氯化钠),则烟气中氯化氢、的总浓度将到达10000mg/Nm3左右,依据《大气污染物归纳排放标准GB16297—1996》,氯化氢答应的最高排放浓度为150mg/Nm3,为85mg/Nm3,若此烟气不经过处理,则烟气中的这两项污染物超支80倍以上。对此烟气进行处理,现在工业上采纳的方法是石灰乳吸收法或烧碱吸收法。石灰乳吸收法归于气液固反响,对吸收设备要求较高,相应的烟气处理设备出资较大;烧碱吸收法作用好,设备出资低,但处理本钱高,依照一般工业状况,比方矿石含钒档次1%核算,每出产一吨五氧化二钒需求耗费五吨多,吸收剂耗费一万五千元以上;但更多的技能经济问题接二连三,烟气污染物在吸收后将转变为废水污染,依照现在工业上的一般技能措施,都是将该部分烟气处理废水并入工艺进程,依据工艺核算和工业实测,该部分废水并入工艺进程,将一次性的使得工艺水中的氯离子含量高达16g/L以上,严峻影响离子交换进程对钒离子的富集,更首要的是影响工艺水的循环使用率,因而该工艺的工艺水循环使用率很低,进程暗示见图1。依据工业调研数据,该工艺的水循环使用率均低于40%,每出产一吨五氧化二钒产品,外排的工艺废水高达300m3以上,构成厂商周边的土壤盐碱化,也因而构成多年来一系列的涉钒环保事情!

2、钙化焙烧提钒工艺
钙化焙烧提钒工艺指的是含钒矿藏添加石灰或石灰石,在高温下,贱价钒氧化为高价钒并构成偏钒酸钙类化合物,偏钒酸钙类化合物在弱酸性环境下易于溶解进入液体,然后完成矿藏中钒的别离提取。
钙化焙烧提钒工艺技能道路最早呈现于前苏联五十年代的文献中,但未完成工业化。九十年代中后期,国内某科研单位在厂商做过工业实验,但也未完成工业化。自己带领的课题组在九十年代末研制该项技能,数次进入厂商进行工业化阶段实验,在06年河南某厂商完成日处理200吨矿石的工业化规划出产,该项工艺具有以下优缺陷:
(1)用钙盐(石灰、石灰石)代替食盐,彻底消除了钠法焙烧工艺的含HCl、Cl2等有毒有害气体的废气污染问题。焙烧进程添加的钙盐(5%左右),根本都和浸出进程的硫酸反响生成少数的硫酸钙沉积,该工艺进程的长处是工艺水中的其他水溶性离子含量低,利于工艺水的循环使用,依据规划核算和工业实测,工艺水的循环使用率可达90%以上。每出产一吨五氧化二钒产品,外排或需处理的工艺废水仅为60m3左右,为加盐焙烧提钒工艺的五分之一;
(2)焙烧料为低酸浸出(配酸浓度1—2%,硫酸),硫酸耗费低,每100吨矿石耗酸仅为4吨左右,出产本钱低、液体含杂质较少,利于工艺水循环使用;
(3)设备出资较加盐焙烧工艺高。加盐焙烧工艺可以选用水浸方法得到含钒液体,中小厂商遍及选用料球直接浸泡法,设备出资低,不需考虑防腐问题,但有些厂商为了进步钒收回率也有选用酸浸出方法的。钙化焙烧工艺有必要选用酸浸出的方法,焙烧料需再次损坏,再采纳机械拌和浸出,然后选用带式真空过滤机进行矿渣别离,进程需考虑设备防腐。
3、其他火法焙烧提钒工艺
包含空白焙烧提钒工艺、复合添加剂焙烧提钒工艺等。
空白焙烧提钒工艺也叫无盐焙烧提钒工艺,焙烧进程不添加任何添加剂。九十年代初,湖南省煤炭研讨所联合有关厂商研讨开发该项技能,现在该技能仅在湖南省怀化市的单个厂商选用,矿石中钒的总收率在38~45%之间,经过技能改善,总收率可以进一步进步。该工艺对矿石具有很强的挑选性,因而该项技能不具备职业界的推行价值。
复合添加剂焙烧提钒工艺,是对钠法焙烧提钒工艺和钙化焙烧提钒工艺的一种配方法改善,不归于单列的提钒工艺。经过工艺小实验,依据各地矿石特性的不同,断定焙烧进程添加不同组成份额的添加剂,比方氯化钠、碳酸钠、石灰、氯化铵、软锰矿等等。
(二)湿法酸浸提钒工艺
湿法酸浸提钒技能,指对矿石不进行焙烧而选用较高浓度的酸对矿石中的钒进行浸出,酸,一般为硫酸,有些技能单位混配,乃至报价高、危险性、腐蚀性很强的(氟化盐),还常常添加一些氧化剂。浸出进程一般在加热加压条件下进行,若不加压,价值是进步氧化剂用量或选用氧化性更强的氧化剂。该工艺的长处是无焙烧进程无烟气污染问题,可是由于出产进程腐蚀性很强,对设备要求高,因而出资很大,出产本钱也高,该工艺的别的一个大的缺陷是废水量大,由于用酸量大,矿石中的一些重金属许多溶出,废水组成杂乱。该技能对矿石也有必定的挑选性,在某些厂商呈现了湿法工艺建厂,投产后又不得不在前工序添加预焙烧的状况,乃至有技能单位以此还提出了矿石预焙烧-湿法提钒的工艺,那就违背湿法提钒技能的初衷了。
(三)石煤提钒工艺展开方向
石煤提钒工艺虽展开为两大工艺道路,即火法焙烧湿法浸出提钒工艺和湿法酸浸提钒工艺,但各工艺均有其优缺陷。自己以为,石煤提钒工艺的展开方向是这两大工艺的结合。
从矿藏的特性来说,能对矿石预先进行氧化焙烧,可以必定程度上损坏矿藏的结构,利于完成钒的提取,一起从资源归纳使用的视点考虑,矿石焙烧或焚烧进程可以收回其间的热能,因而,石煤提钒工艺的前工序应该优先考虑焙烧进程;从进步矿石中钒的总收回率和设备的技能经济水平考虑,火法焙烧湿法浸出提钒工艺应该活跃学习湿法酸浸提钒工艺强化浸出的技能经历,由于矿石现现已过高温焙烧,浸出的时分酸用量可以显着下降,即有利于下降出产本钱,又能进步工艺废水循环使用率,削减出产进程废水排放量或处理量。事实上,有些厂商和科研单位现已展开了相关工艺的探究和实践。
二、石煤提钒工艺的挑选
提钒工艺的挑选一直是职业界争议较大的一个现实问题。科学的说,面对杂乱多变的含钒质料,历来都不存在放之四海皆可行的提钒工艺,应针对各地石煤特性的不同,经过体系的选冶实验,选用适合的提钒工艺。此外,在断定提钒工艺的时分,还需考虑以下要素:
(一)厂商所在地针对石煤提钒的产业方针
存在石煤提钒工业的省市,大多拟定了石煤提钒的相似产业方针的文件,对新建厂商一般都不答应再选用钠法焙烧提钒工艺,乃至也不答应再选用平窑焙烧设备,这些方针或规则,有些是以清晰的文件方式在业界揭露的,有些是以政府相关部分的调查报告、展开规划等方式作为项目批阅指导性依据。
(二)项目所在地的环境特征和环境容量
关于水污染特别灵敏的区域,选用湿法提钒工艺和钠法焙烧提钒工艺,由于废水量特别大,虽可以配套相应的废水处理设备,但仍要特别稳重;关于空气污染特别灵敏的区域,选用火法焙烧提钒工艺就应特别稳重。
(三)工艺的牢靠性、老练性
石煤提钒技能市场比较紊乱,各项技能别具一格,一些厂商出资数千万元却无法产出产品,或技能经济指标低下。一项技能是否老练牢靠,作为厂商应要点调查该技能是否现已成功的应用于工业实践中了,一项技能的经济性怎样,应该由相关技能方拿出完好的单耗表作为判别的依据。
(四)项目所在地硫酸报价的凹凸
在石煤提钒进程中,用量较大、价值又较低的质料是硫酸,不同地域,硫酸报价相差悬殊,若在一个硫酸需求远程外购、报价显着高的地域建造一个湿法酸浸提钒的设备,该提钒设备在职业界将缺少竞争力。
三、石煤提钒工厂工艺规划浅谈
工厂工艺规划包含的内容许多,包含工艺流程规划、物料和能量衡算、设备工艺规划、车间安置规划、管道安置规划、非工艺规划、工程概预算等,本文不行能对这些方面做具体的介绍,仅依据石煤提钒工厂遍及存在的,具有代表性的规划性问题,以火法焙烧湿法浸出提钒工艺规划为例进行介绍。
(一)工艺和工艺流程挑选的准则技能上先进牢靠、经济上合理可行
除了前面介绍的首要石煤提钒技能之外,在业界,各式各样小巧满目的所谓新技能层出不穷,有些技能乃至标明为“清洁技能”、“环保技能”、“高效技能”、“无污染技能”,这是不谨慎的行为,笔者乃至遇到过声称“细菌提钒工业技能”的所谓专家。工业规划和建造,首要有必要遵从技能牢靠的准则,规划化的石煤提钒工厂出资现在均在数千万以上,笔者在国内也观赏过几家出资数千万却两三年出产不出产品的厂商,这些厂商出资丢失巨大、苦不堪言!挑选了一个牢靠的工艺,即便在试出产期达不到满足的技能经济指标,但不会呈现工艺方面准则性的过错。此外也要考虑工艺的先进性和经济性,在确保技能牢靠性的基础上,统筹技能的先进性。
(二)工艺规划的阶段性
工厂规划是分阶段的,虽可以依据项目的特色简化规划的阶段,但任何工厂项目的规划都不行希求一次性进入施工图规划阶段。以两阶段规划为例,即便再简化规划流程,在施工图规划之前也有必要进行一个计划规划,在计划规划阶段,依据项目特色,做好首要环节的物料衡算,在衡算进程中往往会发现此前预订的流程会呈现一些不当的当地,不断的调整,取得一个科学合理的规划流程。笔者接触到一些技能,在缺少相应的处理手法和数据的状况下声称废水全循环,在未进行物料衡算和缺少工业化数据的状况下声称总收回率可以到达85%以上,这是不谨慎的技能情绪。
出资厂商需注意的是,绝不行一味的寻求工期而采纳“边规划边施工”的战略,那将给设备建造带了不行估计的危险,至少会无法较精确的把握出资额。
(三)关键设备的选型或规划
火法焙烧湿法浸出提钒工艺的关键设备一般包含石煤的预脱碳设备、破碎损坏设备、焙烧设备、固液别离设备等,此外烟气处理设备也归于整个设备的关键设备。现在石煤提钒职业相对滞后的是关键设备的配套问题,在规划中,应该做好关键设备的调查和规划作业。
近年出问题最大的是焙烧设备的挑选失误,比方回转窑(转炉),笔者目击了三家厂商回转窑用于钒矿焙烧进程的严重失利!并不是说回转窑必定不能用于钒矿的焙烧进程,而是应该特别稳重的做好调研作业以及设备选型和规划。
(四)工艺流程规划
跟着物料衡算进程的进行,以及设备规划、车间安置规划的进行,工艺流程规划是个不断修正、不断调整的进程。笔者观赏调查过不少的石煤提钒厂商,可以拿得出完好工艺流程图的厂商很少。遇到技能问题,头痛医头、脚痛医脚,缺少工艺流程的观念,不能深入认识到工艺流程中牵一发而动全身的技能特性,全体影响厂商技能经济水平的进步。
笔者个人以为,现在石煤提钒厂商遍及忽视工厂规划,一些厂商是边规划边施工建起来的,建造进程中再三追加出资,还有些厂商根本就未进行规划,成果设备运转起来今后,设备不配套,达不了产也达不了标,设备一试运转,就不断的面对技改,严峻影响厂商的经济效益。
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