CN102816921A

CN102816921A - 一种无氯提钒工艺

Info

Publication number: CN102816921A
Application number: CN2012101980915A
Authority: CN
Inventors: 杨春平; 骆其超; 曾光明; 谢更新; 吕黎; 何慧军; 郭俊元; 李长玲; 罗锺兵; 罗圣熙
Original assignee: Hunan University
Current assignee: Hunan University
Priority date: 2012-06-15
Filing date: 2012-06-15
Publication date: 2012-12-12

Abstract

本发明公开了一种无氯提钒工艺。该工艺是采用“无氯焙烧——水浸——离子交换吸附钒——无氯沉钒”的流程来提取含钒石煤矿石中的钒。V₂O₅的总回收率可达60%以上，同时产品质量优于国标GB3283-87冶金99级五氧化二钒的标准。本工艺具有操作简单、环境污染小、产品质量高等优点。其特征在于，在整个提钒工艺中选用合适的不含氯成分的原料或添加剂，有效避免了HCl气体对环境的影响，以及后期废水处理中去除氯离子所带来的压力。

Description

一种无氯提钒工艺

技术领域

本发明涉及一种无氯提钒工艺，具体是指在不影响提钒效率的前提下，通过分析比较，选用合适的不含氯成分的原料或添加剂来运用到整个提钒工艺中。有效避免了提钒过程中产生的HCl气体及废水中氯离子对环境的影响，以及后期废水处理中去除氯离子所带来的压力。

背景技术

钒是重要的钢铁工业和化工行业的原料之一，广泛用于冶金、化工等行业，是我国重要的化工产品。传统提钒工艺生产V₂O₅的过程中会产生大量的Cl₂和HCl气体以及废水中的重金属离子、氯离子，该类废水对人体和水生动植物具有严重的毒害作用，且氯离子的处理一直是一个难题，是危害极大的污染源。目前，大多数炼钒企业的提钒工艺中主要在矿石焙烧、树脂脱洗以及沉钒这三个过程中添加了大量的含氯化合物。本工艺考虑整个提钒过程，结合清洁生产工艺，发明了一种无氯提钒工艺。

使用钠盐作为焙烧添加剂对钒矿石焙烧转化率有显著提高，最佳焙烧温度范围是850±50 ℃，焙烧转化率教一般的氧化焙烧能增加38%~60%，焙烧后直接用水进行浸出就可使焙烧时产生的水溶性钒提取出来。但以氯化钠作为添加剂的钠化焙烧过程中产生大量含Cl₂、HCl等的废气，治理难度大，对环境的污染严重，采用纯碱，虽说成本略有提高，但是其具有重大的环保意义，在环境保护以及节能减排日渐严格的今天，不失为一个很好的选择。

离子交换法是一种借助于离子交换剂上离子和溶液中离子进行交换反应而除去有害离子态物质的方法。对钒离子的吸附量主要取决与钒离子的形态，而钒离子的形态主要决定与溶液的pH值及总钒浓度，设钒离子的价数为n，钒离子数为m，m/n值越大，则树脂的吸附容量越大；钒溶液中，当pH范围在7.2~8.2时（m/n=1.67），树脂吸附容量最大。

在V₂O₅生产过程中，由澄清的含钒浓溶液沉淀析出钒酸盐是重要的工艺环节之一。铵盐沉淀法是在一定条件下向含钒溶液中加入铵盐，使钒以多钒酸铵或偏钒酸铵形式沉淀，然后焙烧成V₂O₅。

常见提钒工艺有许多，但是都需要在生产过程中添加氯。本发明提供一种无氯提钒技术，在保证较高的提钒效率的同时，有效地解决了氯离子的污染问题，采用“无氯焙烧——水浸——离子交换吸附钒——无氯沉钒”的流程来提取含钒石煤矿石中的钒。具有易操作、环境污染小、产品质量高等优点。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的相关弱点，提供一种无氯提钒工艺，实现提钒废水中氯离子含量零排放。

本发明的目的是这样来实现的，其方法步骤为：

1）将破碎后的含钒石煤矿石与Na₂CO₃按100：8~100：12的质量比一起经给料机送入混料机，混合均匀后由混料机送入制粒机制成粒径5~9 mm的小球，由加料管送入平窑内焙烧，将焙烧温度控制在850±50 ℃；

2）将焙烧好的熟球送入水浸池，用水溶液经多级逆流浸出，澄清后，底流进行过滤洗涤，上清液进行固液分离，渣送渣场堆存；

3）浸出液用离子交换树脂吸附、富集钒，达到钒、水分离，饱和树脂解吸用12%~15%的NaOH溶液脱洗，脱洗后树脂用新水再生，再生废水返回浸取工序；

4）将含钒浓度较高的淋洗合格液调pH至7~9，将NH₄HCO₃按60~75 g/L的量加入并搅拌、静置，抽出上清液，沉淀物过滤，并用水洗涤，得含水的偏矾酸铵，在卧式离心机中进行液固分离；

5）含水15~20%的偏钒酸铵在脱氨炉中脱水、脱氨，煅烧成粉状五氧化二钒。

附图说明

图1是提钒工艺流程图。

具体实施方式

以下通过实施实例进行比较说明：废水来源于湖南某传统工艺提钒厂，其中废水pH值为6~9，废水中的氯含量非常之高（表1），远远高于《钒工业污染物排放标准GB26452-2011》中污染物最高允许排放浓度（表2）。

表1传统工艺中Cl^-的含量

废水	Cl^-(mg/L)
		浸取废水	15400
沉钒废水	36000

表2《钒工业污染物排放标准GB26452-2011》

下面结合说明书附图对本发明进—步说明：

1）成球焙烧

将破碎后的含钒石煤矿石与Na₂CO₃按100：9的配料比一起经给料机送入混料机，混合均匀后由混料机送入制粒机制成粒径7 mm的小球，由加料管送入平窑内焙烧，在850 ℃条件下焙烧，由于焙烧过程中没有添加任何含氯的物质，因此在焙烧过程所产生的烟气中并不含有Cl₂及HCl。

2）逆流浸出

将焙烧好的熟球送入水浸池，用水溶液经多级逆流浸出，将矿石中的钒浸出到水溶液中，之后水溶液流入澄清池，渣液送入渣液池集中处理，上清液进行固液分离，渣送渣场堆存。

3）树脂解析

净化后的浸出液弱碱性阴离子交换树脂D301吸附、富集钒，达到钒、水分离，饱和树脂用12%的NaOH溶液脱洗解析，脱洗后树脂用新水再生，再生废水返回浸取工序。

4）高浓度含钒水沉钒

将含钒浓度较高的淋洗合格液调pH至8，将NH₄HCO₃按60 g/L的量加入并搅拌、静置，抽出上清液，沉淀物过滤，并用水洗涤，得含水的偏矾酸铵，在离心机中进行液固分离。

5）最后将含水18%的偏钒酸铵在脱氨炉中脱水、脱氨，煅烧成粉状五氧化二钒。

传统工艺的浸取废水和沉钒废水中Cl^-的含量分别为15400 mg/L和36000 mg/L，新工艺的浸取废水和沉钒废水中Cl^-的含量分别为48 mg/L和62 mg/L，降幅为99.6%和99.8%，经过本发明所提供的“无氯焙烧——水浸——离子交换吸附钒——无氯沉钒”处理后，废水中剩余氯离子含量符合钒工业污染物排放标准。说明本发明所公开的无氯提钒工艺具有广阔的应用前景。

Claims

1.一种无氯提钒工艺，其特征在于，在整个提钒过程中，选用合适的不含氯成分的原料或添加剂来运用到整个提钒工艺中，有效避免了HCl气体对环境的影响，以及后期废水处理中去除氯离子所带来的压力。

2.根据权利要求1所述的一种无氯提钒工艺，其特征在于，包括以下步骤：

a.将破碎后的含钒石煤矿石与Na₂CO₃一起经给料机送入混料机，混合均匀后由混料机送入制粒机制成小球，由加料管送入平窑内焙烧。

b.将焙烧好的熟球送入水浸池，用水溶液经多级逆流浸出，将矿石中的钒浸出到水溶液中，之后含钒水溶液流入澄清池，渣液送入渣液池集中处理，上清液进行固液分离，废渣送渣场堆存。

c.含钒浸出液用离子交换树脂吸附、富集钒，达到钒、水分离，饱和树脂解吸用12%~15%的NaOH溶液脱洗。脱洗后树脂用清水再生，再生液返回浸取工序，淋洗液经后续处理。

d. 将含钒浓度较高的淋洗合格液调pH至7~9，加入NH₄HCO₃后搅拌、静置，抽出上清液，沉淀物过滤，并用水洗涤，得到偏钒酸铵。

e. 含水15~20%的偏钒酸铵在脱氨炉中脱水、脱氨，煅烧成粉状五氧化二钒。

3.根据权利要求2所述的一种无氯提钒工艺，其特征在于，石煤与Na₂CO₃按100：8~100：12的配料比混合，制成粒径5~9 mm的小球，控制焙烧温度在800℃~900℃，沉钒阶段NH₄HCO₃按60~75 g/L的量加入。