一種低熱值石煤釩礦中釩、熱能、提釩工藝中和渣和尾渣的綜合利用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明石煤釩礦資源綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低熱值石煤釩礦中釩、熱能、提釩工藝中和渣和尾渣的綜合利用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]石煤是由藻類、菌類等低級(jí)生物死亡后，在淺海還原性環(huán)境中形成的一種腐泥無(wú)煙煤或藻煤，具有高灰、高硫、低發(fā)熱量和硬度大等特點(diǎn)，是我國(guó)特有的一種含釩資源，廣泛分布于我國(guó)南秦嶺區(qū)的川北、陜南、鄂西北、豫西南和江南隆起周圍的浙江、江西、湖北、湖南、廣西、貴州等省份，儲(chǔ)量豐富，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)石煤礦已探明儲(chǔ)量為3.9 X 106kt，礦石中V2O5儲(chǔ)量達(dá)1.18億t，占全國(guó)銀總儲(chǔ)量的87%，與國(guó)外主要銀資源國(guó)家的總蘊(yùn)藏量相當(dāng)，是我國(guó)釩鈦磁鐵礦中釩儲(chǔ)量的2.7倍，為國(guó)內(nèi)最大的釩礦來(lái)源，因此，從石煤中提釩是我國(guó)利用釩資源的一個(gè)重要發(fā)展方向。
[0003]石煤屬于低品位含釩資源，礦石中V2O5的含量一般在0.13 %?1.5 %之間，我國(guó)石煤資源因熱值低，且絕大部分含V2O5品位在經(jīng)濟(jì)開(kāi)采品位0.8%以下，而得不到有效開(kāi)發(fā)與利用。目前我國(guó)石煤資源利用的途徑與方式主要是:絕大部分僅利用其熱能作為低熱值燃料使用，少部分V2O5品位在0.8%以上的用于提釩，雖然開(kāi)采利用石煤的企業(yè)很多，但往往只局限于某一方面，沒(méi)有做到物盡其用；同時(shí)，利用方式單一粗放，技術(shù)裝備水平與工藝技術(shù)落后，開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中普遍存在環(huán)境污染、資源利用程度低、浪費(fèi)嚴(yán)重等問(wèn)題，在一定程度上限制了石煤資源的綜合利用。
[0004]另外，石煤作為低熱值低品位含釩資源，在提釩或利用熱能后會(huì)產(chǎn)生大量的廢渣，現(xiàn)階段，提釩尾渣一般都采用建立尾礦庫(kù)的形式進(jìn)行堆放，熱能利用后的燒渣則直接堆放處理，這不僅會(huì)占用大量的土地，還會(huì)對(duì)周圍環(huán)境和地下水系帶來(lái)嚴(yán)重的污染隱患，特別是近幾年在有色冶煉領(lǐng)域連續(xù)發(fā)生的幾起嚴(yán)重的潰壩事件，讓人們對(duì)尾礦庫(kù)的存在談之色變。
[0005]近年來(lái)，雖然針對(duì)石煤釩礦提釩利用過(guò)程中出現(xiàn)的種種問(wèn)題，相關(guān)科研院校和生產(chǎn)單位陸續(xù)提出了一系列改進(jìn)型的提釩工藝，如無(wú)鹽焙燒一酸浸(或堿浸)、鈣化焙燒一酸浸(或堿浸)、直接酸浸(或堿浸)、氧壓酸浸(或氧壓堿浸)等，但都著重于提釩工藝技術(shù)的研究，且都或多或少地存在一些不利因素，如焙燒過(guò)程不可避免地產(chǎn)生煙塵，對(duì)環(huán)境造成沖擊，或原料消耗大、或浸出液雜質(zhì)含量高等，并沒(méi)有把石煤釩礦提釩與資源綜合利用、清潔利用綜合進(jìn)行考慮，與國(guó)家大力推廣的清潔綠色生產(chǎn)、節(jié)能降耗、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)業(yè)政策還有一定差距。
[0006]隨著我國(guó)環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格和國(guó)家相關(guān)行業(yè)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)的提高，傳統(tǒng)的石煤提釩及利用工藝已難以為繼，因此，研究新的清潔型提釩工藝，從源頭上解決“三廢”對(duì)環(huán)境的污染，并實(shí)現(xiàn)石煤釩礦資源的綜合利用，已成為當(dāng)前石煤提釩工業(yè)中亟待解決的重大技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有石煤釩礦提釩及資源綜合利用方面的不足，提供一種清潔無(wú)污染的新型石煤提釩及資源綜合利用工藝，在進(jìn)行提釩的同時(shí)，利用浸出渣燃燒發(fā)電，有效利用礦石中的熱能，發(fā)電燒渣與提釩工藝中和渣用于制備免燒磚，可實(shí)現(xiàn)石煤釩礦資源的高效綜合利用，較傳統(tǒng)石煤提釩、鋼渣提釩有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
[0008]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種低熱值石煤釩礦中釩、熱能、提釩工藝中和渣和尾渣的綜合利用方法，包括以下步驟:
[0009](I)低熱值石煤釩礦首先進(jìn)行粗破；
[0010](2)粗破后的礦石采用常溫低酸預(yù)活化浸出工藝提釩；
[0011](3)提釩浸出液進(jìn)行中和，得到工藝中和渣；
[0012](4)步驟(2)提釩后的浸出渣高溫燃燒，利用其中的熱能；
[0013 ] (5)步驟(4)高溫燃燒后的燒渣，添加一定量的細(xì)料、步驟(3)得到的提釩工藝中和渣、水泥和水碾壓混合后，壓制成型，經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)干燥，制成免燒磚。
[0014]所述的低熱值石煤釩礦是指低位熱值介于3000?5100kJ/kg之間的石煤釩礦。
[0015]步驟(I)中粗破粒度控制在-10mm。優(yōu)選是將粗破粒度控制在5mm以下。不用細(xì)磨，不用焙燒，直接采用常溫低酸預(yù)活化浸出等全濕法工藝進(jìn)行提釩。
[0016]步驟(2)所述的常溫低酸預(yù)活化浸出提釩工藝包括低熱值石煤釩礦的濃硫酸熟化活化預(yù)處理、熟化料常溫下水浸出釩、浸出液中釩的提取和含釩產(chǎn)品制備過(guò)程。
[0017]所述的低熱值石煤釩礦的濃硫酸熟化活化預(yù)處理過(guò)程是指粗破到-1Omm的低熱值石煤釩礦用占礦石質(zhì)量5%?20%的水和20%以下的硫酸拌勻后在室溫?100°C條件下預(yù)處理6.0?48.0h，經(jīng)預(yù)處理后，礦石中的釩即達(dá)到活化狀態(tài)；
[0018]所述的熟化料常溫下水浸出釩的過(guò)程是指將預(yù)處理活化后的低熱值石煤釩礦與水按液固質(zhì)量比(1.0?2.5):1在常溫下進(jìn)行浸出，浸出時(shí)間控制在6.0h以上，浸出方式包括攪拌浸出、堆浸或滲濾浸出中的一種，浸出液中V2O5質(zhì)量濃度在1.0?10.0g/L之間；
[0019]所述的浸出液中釩的提取過(guò)程是指浸出液經(jīng)中和氧化、離子交換，或中和還原、溶劑萃取的方法進(jìn)行濃縮除雜，得到V2O5質(zhì)量濃度50?150g/L的釩濃縮液；
[0020]釩濃縮液再依次經(jīng)銨沉、干燥、煅燒后得到五氧化二釩產(chǎn)品。
[0021]所述的釩濃縮液銨沉過(guò)程是酸性銨鹽沉淀、弱酸性銨鹽沉淀或弱堿性銨鹽沉淀中的一種，銨沉試劑可以是氨水、氯化銨、硫酸銨中的一種或幾種。
[0022]步驟(3)中提釩浸出液中和過(guò)程是指用CaO、Ca(0H)2或CaCO3中的至少一種將浸出液pH值調(diào)節(jié)到1.5?3.5，CaO、Ca(OH)2或CaCO3以固體粉末狀形式加入，或者用水配制成漿料后加入，得到工藝中和渣CaS04。
[0023]步驟(2)提釩后的浸出渣采用自然晾曬或烘干措施將含水量降至8%以下后采用流化床鍋爐在750?1000 0C條件下進(jìn)行燃燒，利用其中的熱能。
[0024]所述的流化床鍋爐是指國(guó)內(nèi)近些年陸續(xù)開(kāi)發(fā)的對(duì)煤矸石、生活垃圾等低熱值燃料進(jìn)行熱能利用的一種循環(huán)流化床裝置，將其移植到低熱值石煤釩礦的燃燒發(fā)電上予以利用。
[0025]步驟(5)中，燒渣添加質(zhì)量百分比為30%?70%，細(xì)料添加質(zhì)量百分比為15%?50%，提釩工藝中和渣添加質(zhì)量百分比為I %?5%，水泥添加質(zhì)量百分比為5%?20%，水添加質(zhì)量百分比為5%?25%。所述的細(xì)料是指砂石、廢磚渣、石渣中的至少一種，粒度在74μπι以下。
[0026]步驟(5)中在成型機(jī)上壓制成型過(guò)程中，壓力控制在10?50MPa，經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)干燥15天以上制成免燒磚。
[0027]本發(fā)明利用粗顆粒常溫低酸預(yù)活化技術(shù)直接對(duì)石煤釩礦進(jìn)行全濕法提釩，礦石不用焙燒、不用細(xì)磨，大大節(jié)省了設(shè)備投資和提釩成本，同時(shí)，浸出渣經(jīng)新型循環(huán)流化床鍋爐燃燒發(fā)電后，主要含有硅、鈣、鎂、鐵等的氧化物，適合做免燒磚的原料，將其和提釩工藝中和渣、部分細(xì)料及水泥制成免燒磚，使礦石中的釩、熱能、硅質(zhì)脈石等成分都得到了充分利用，是一種石煤釩礦資源的高效綜合利用和清潔回收方法。
[0028]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了石煤釩礦中釩、熱能、提釩工藝中和渣和尾渣的綜合利用，不用建尾礦庫(kù)或堆場(chǎng)，不存在環(huán)境污染和安全隱患，滿足國(guó)家環(huán)保、節(jié)能的要求，是一種清潔無(wú)污染綠色冶金工藝，為我國(guó)石煤釩礦的開(kāi)發(fā)利用開(kāi)辟了一條全新途徑與模式。對(duì)大規(guī)模、有效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保綜合利用我國(guó)豐富的石煤資源尤其是劣質(zhì)石煤資源具有重大的示范效應(yīng)與推廣價(jià)值。
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下結(jié)合實(shí)施例旨在進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。
[0030]實(shí)施例1
[0031 ]湖南某地低熱值石煤釩礦，原礦低位熱值3500kJ/kg，化學(xué)成分包括V2O50.82%,Ca06.29 % ^ Si0269.40 % ^Al2039.35 % ^MgO 0.99、Fe 1.36%和 C 10.