CN104561608A - 一种碳质石煤与生物质混合焙烧提钒的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳质石煤与生物质混合焙烧提钒的方法。该方法的步骤包括：选石煤、研磨、按粒度分级、干燥和石煤混合；选用生物质为玉米秆，剪成段后放进干燥箱中恒温干燥，再用粉碎机制粉；选用的添加剂为Na₂CO₃和CaCO₃，将两种药剂分别研磨；将碳质石煤、玉米杆粉末、添加剂混合，得到混合物料；开启高温电阻炉程序控制装置，将混合物料放入高温电阻炉中反应，反应物冷却至室温；采用硫酸亚铁铵滴定法测定熟样中五价钒的含量。本发明利用生物质清洁的可再生能源代替优质煤，在碳质石煤焙烧过程中提供热量，促进石煤的热解燃烧，而且在节约优质煤资源的同时，还能充分利用生物质资源；本发明操作简单、高效环保，五价钒转化率高。

Description

一种碳质石煤与生物质混合焙烧提钒的方法

技术领域

本发明涉及石煤焙烧提钒的方法，特别是一种碳质石煤与生物质混合焙烧提钒的方法。

背景技术

石煤是特有的一种含钒资源，虽然石煤资源丰富，但石煤属于不可再生的自然资源，而且石煤内部结构复杂，蕴藏在石煤中的钒在含量上不同地区相差很大，钒的含量通常在0.1％-1.2％之间。而石煤分为碳质石煤与氧化型石煤，大部分的石煤为处于地表下的碳质石煤，钒处于石煤中云母类矿物晶格里，大多是以三价钒为主，四价钒为辅。要从碳质石煤中提钒，首先要打破云母类矿物晶格使低价钒脱离晶格的束缚，从而与氧气反应生成高价钒，再与适当的添加剂反应形成稳定的含钒化合物，最后提供合理的浸取条件，使含钒化合物从固体形态中转移到溶液中，与残渣分离。

目前，对于碳质石煤提钒方法大多是钠化焙烧浸出工艺，此工艺使用大量优质煤，资源浪费非常严重，而且焙烧过程中产生大量Cl₂和HCl气体，对环境造成严重污染，V₂O₅回收率较低，一般只能达到50％左右。对于石煤氧化焙烧提钒工艺，只针对特定类型的石煤，且后续的浸出工序和设备要求较苛刻，钒转化率较低，不能得以普遍应用。因此，为有效的节约优质煤，减少在生产过程中对环境造成的污染，提高五价钒的转化率，需要一种全新地碳质石煤焙烧提钒生产方法。

发明内容

本发明提供了一种碳质石煤与生物质混合焙烧提钒的方法，达到节能环保的目的。

本发明提供的一种碳质石煤与生物质混合焙烧提钒的方法包括以下步骤：

a.采用钒的质量百分比含量为0.1-0.5％的碳质石煤，碳质石煤经人工破矿和密封式粉碎机磨矿，研磨后粒度≦0.6mm，将粉碎的碳质石煤分别按0-0.15mm、0.15-0.3mm和0.3-0.6mm三种不同粒径进行筛分，三种不同粒径的碳质石煤分别放入105℃电热鼓风干燥箱里恒温保持干燥≦2h，将不同粒度的石煤，按照质量百分比的比例混合，混合的比例：0-0.15mm粒度的为25％，0.15-0.3mm粒度的为60％，0.3mm-0.6mm粒度的为15％；

b.选用的生物质为玉米秆，剪成段后放进105℃电热鼓风干燥箱中恒温干燥保持2h，再用粉碎机制粉，制成的粉末粒度≦0.15mm；

c.选用的添加剂为Na₂CO₃和CaCO₃，两种药剂分别研磨，研磨的粒度≦0.15mm；

d.按质量百分比计，进行配料，其配比如下：碳质石煤70％，玉米杆粉末30％；额外加入添加剂，加入的添加剂为Na₂CO₃或CaCO₃，或Na₂CO₃与CaCO₃混合的添加剂，混合的比例为Na₂CO₃60％，CaCO₃40％，添加剂加入量占碳质石煤与生物质总质量的4％，得到混合物料；

e.开启高温电阻炉程序控制装置，设定参数：升温速率≦8℃/min，终点温度为750-1000℃，焙烧时间为1.5-4.0h，将步骤d所配制的混合物料放入石英管中，再将石英管放入高温电阻炉中，在石英管的一端通入氧气，流量为≦1.0L/min，反应的同时不停的旋转石英管，反应结束后，冷却至700℃时，抽出石英管，使石英管内部物料隔绝空气，并冷却至室温；

f.采用硫酸亚铁铵滴定法测定熟样中五价钒的含量，经计算后得出：五价钒的转化率为55％-60％。

本发明与现有的石煤提钒技术相比，其显著的有益效果体现在：

1.本发明利用生物质清洁的可再生能源代替优质煤，在碳质石煤焙烧过程中提供热量，促进石煤的热解燃烧，而且在节约优质煤资源的同时，还能充分利用生物质资源。

2.在混合物料的焙烧过程中利用旋转移动床的原理让物料能充分的反应，对石煤试样进行不同的配比，增加物料间的孔隙率，使其反应更加充分。

3.通过选择合理的添加剂和最佳复合添加剂的配比，来帮助钒的转价与浸取，最终提高钒的回收率。本发明操作简单，节省处理工艺占地，具有节能、高效环保、有效提高五价钒转化率的优势。

附图说明

图1是一种碳质石煤与生物质混合焙烧提钒的方法工艺流程图。

图2是本发明实施例采用的实验室小型焙烧试验装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图，以实验室小型试验为实施例进一步描述本发明。

如图1所示，一种碳质石煤与生物质混合焙烧提钒的方法，该方法的步骤如下：

a.碳质石煤经人工破矿和密封式化验制样粉碎机磨矿，研磨后粒度≦0.6mm；

b.将加工后的石煤分别按0-0.15mm、0.15-0.3mm和0.3-0.6mm三种不同粒径进行筛分，分别放入105℃电热鼓风干燥箱里恒温保持干燥≦2h；

c.将不同粒度的碳质石煤，按质量百分比的比例混合，0-0.15mm粒度的石煤为25％，0.15-0.3mm粒度的石煤为60％，0.3mm-0.6mm粒度的石煤为15％；

d.选用生物质为玉米杆，经人工剪碎放进105℃电热鼓风干燥箱中，恒温干燥2h，再用粉碎机制粉，制成粉末的粒度≦0.15mm；

e.添加剂为Na₂CO₃和CaCO₃，将两种药品分别研磨，研磨后的粒度≦0.15mm；

f.将混合的碳质石煤、玉米杆粉末和添加剂混合，得到混合物料，具体配比情况如表1所示；

表1 物料配比情况

g.如图2所示，开启高温电阻炉程序控制装置1，设定参数：升温速率≦8℃/min，终点温度为750-1000℃，焙烧时间为1.5-4.0h，将混合物料放入石英管4中，再将石英管4放入高温电阻炉3中，高温电阻炉3中设有热电偶2，在石英管4的一端通入来自氧气瓶7的氧气，通过针阀6和流量计5控制氧气流量为0.5L/min，反应的同时石英管在不停的旋转，反应结束后冷却至700℃时，抽出石英管，使石英管内部物料隔绝空气，并冷却至室温；

h.焙烧实验分组情况如下：

①S₁、S₂、S₃、S₄和S₅试样分别在750℃、800℃、850℃、900℃和950℃五种不同温度下焙烧2h；

②S₅、S₆、S₇、S₈和S₉试样分别在850℃、900℃、950℃、1000℃四种不同温度下焙烧2h；

③S₅试样在950℃的温度下分别焙烧1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h和4h；

i.采用硫酸亚铁铵滴定法测定熟样中五价钒的含量，经计算后的结果见表2、3、4。

表2 S₁、S₂、S₃、S₄和S₅在不同温度下焙烧2h后五价钒转化率

注释：w为五价钒转化率。

表3 S₅、S₆、S₇、S₈和S₉在不同温度下焙烧2h后中五价钒转化率

注释：w为五价钒转化率。

表4 S₅在950℃温度不同焙烧时间下五价钒转化率

注释：w为五价钒转化率。

Claims (1)

1.一种碳质石煤与生物质混合焙烧提钒的方法，其特征是该方法包括以下步骤：

a.采用钒的质量百分比含量为0.1-0.5％的碳质石煤，碳质石煤经人工破矿和密封式粉碎机磨矿，研磨后粒度≤0.6mm，将粉碎的碳质石煤分别按0-0.15mm、0.15-0.3mm和0.3-0.6mm三种不同粒径进行筛分，三种不同粒径的碳质石煤分别放入105℃电热鼓风干燥箱里恒温保持干燥≤2h，将不同粒度的石煤，按照质量百分比的比例混合，混合的比例：0-0.15mm粒度的为25％，0.15-0.3mm粒度的为60％，0.3mm-0.6mm粒度的为15％；

b.选用的生物质为玉米秆，剪成段后放进105℃电热鼓风干燥箱中恒温干燥保持2h，再用粉碎机制粉，制成的粉末粒度≤0.15mm；

c.选用的添加剂为Na₂CO₃和CaCO₃，两种药剂分别研磨，研磨的粒度≤0.15mm；

d.按质量百分比计，进行配料，其配比如下：碳质石煤70％，玉米杆粉末30％；额外加入添加剂，加入的添加剂为Na₂CO₃或CaCO₃，或Na₂CO₃与CaCO₃混合的添加剂，混合的比例为Na₂CO₃60％，CaCO₃40％，添加剂加入量占碳质石煤与生物质总质量的4％，得到混合物料；

e.开启高温电阻炉程序控制装置，设定参数：升温速率≤8℃/min，终点温度为750-1000℃，焙烧时间为1.5-4.0h，将步骤d所配制的混合物料放入石英管中，再将石英管放入高温电阻炉中，在石英管的一端通入氧气，流量为≤1.0L/min，反应的同时不停的旋转石英管，反应结束后，冷却至700℃时，抽出石英管，使石英管内部物料隔绝空气，并冷却至室温；

f.采用硫酸亚铁铵滴定法测定熟样中五价钒的含量，经计算后得出：五价钒的转化率为55％-60％。