一种用于石煤提钒工艺的在线循环方法

1.一种用于石煤提钒工艺的在线循环方法，对石煤原矿采用“脱碳—钠化焙烧—水浸—酸浸—离子树脂交换—酸性铵盐沉钒—脱氨煅烧”提钒工艺，其特征在于：
(1)用离子树脂交换工序中产生的吸附下液对钠化焙烧工序产生的酸性烟气进行一级喷淋，经一级喷淋形成的酸性溶液返回酸浸工序；
(2)将酸浸工序所得的酸浸液进行中和处理得富钒渣和处理液；富钒渣返回钠化焙烧工序，处理液达标外排；
(3)酸性铵盐沉钒工序产生的沉钒母液经吹脱处理产生氨气和碱性处理液，吹脱处理所得的氨气和脱氨煅烧工序产生的氨气用盐酸溶液喷淋产生氯化铵，氯化铵返回酸性铵盐沉钒工序；碱性处理液对经一级喷淋的酸性烟气进行二级喷淋，二级喷淋后烟气排放，所形成的喷淋下液返回水浸工序；
所述的石煤原矿的五氧化二钒品位≥0.7％；
所述的中和处理是：先将五氧化二钒浓度为100～300mg/l的酸浸所得的低浓度含钒酸浸液预热至20～45℃，再按物质的量比为nV∶nFe＝1∶1～1∶3向该酸浸液中加入FeSO4·7H2O，然后调节至pH＝4～6，在45～60℃条件下反应10～30min，最后经固液分离得富钒渣和处理液。

一种用于石煤提钒工艺的在线循环方法\n技术领域\n[0001] 本发明属于石煤提钒技术领域。具体涉及一种用于石煤提钒工艺的在线循环方法。\n背景技术\n[0002] 石煤是我国独特的、重要的一种含钒资源。石煤中的钒主要以低价态形式赋存于云母等矿物晶格中，从石煤中提取钒，必须将钒从云母相中解离出来。破坏石煤中含钒云母晶格结构最有效的方法是高温氧化焙烧，现有的石煤提钒工艺多为“脱碳-钠化焙烧-水浸-酸浸-离子树脂交换-酸性铵盐沉钒-脱氨煅烧”，尽管该提钒工艺操作简单，但工艺过程中亦产生大量的废气、废水和废渣：钠化焙烧产生酸性气体，其中含有HCl、Cl2、SO2；脱氨煅烧和吹脱沉钒母液产生氨气，这些气体都需经过处理才能排放；工艺过程中产生的废水是水浸液经过离子树脂吸附后形成的吸附下液，以及铵盐沉钒后的沉钒母液；吸附下液虽可直接排放，但也会浪费宝贵的水资源；沉钒母液pH值为3左右且含有8000～10000mg/+\nL的NH4，需经处理后才能达到排放标准；酸浸液也需经过处理后才可回收其中的钒。在环保日益重视、倡导节能减排的今天，对工艺过程中产生的废气、废水及相应的渣等都需进行合理的处理，达到相应的排放标准。为此，已引起科技人员的关注：\n[0003] “钠化焙烧法生产五氧化二钒的废气处理方法”(CN101322907A)专利技术公开了一种钠化焙烧法生产五氧化二钒的废气处理方法，采用由三个多功能塔和多个循环水池组成的循环系统来消除废气。\n[0004] “五氧化二钒生产中的废气治理及其综合利用技术”(CN100998931A)专利技术公开了一种五氧化二钒生产废气治理及其综合利用技术。采用废气降温、石灰乳喷雾中和、生石灰颗粒过滤吸收除湿三步处理，废气降温处理产生的冷凝液和石灰乳喷雾处理后的石灰乳澄清液，通过调节pH值和蒸发、浓缩、结晶、干燥脱水制取氯化钙。\n[0005] “一种处理酸性沉钒废水的工艺”(CN1406882A)专利技术公开了一种处理酸性沉钒废水的工艺。具体为先除铬，再除氨，使最后排放的尾水铬和氨都达到排放标准。\n[0006] “一种含钒石煤钠化焙烧烟气净化方法”(CN101069807A)专利技术公开了一种含钒石煤钠化焙烧烟气净化方法。该方法用石灰乳或石灰石乳做焙烧烟气净化剂，经过吸收HCl等酸性气体后过滤，滤液加酸或碱调节pH值后，再加硫酸钠转型二次过滤，得到石膏和氯化钠溶液。\n[0007] 但上述这些技术方法均只是针对石煤提钒工艺过程中“三废”的一种进行处理，且其目的均在于将“三废”进行无害化后排放，或在处理过程中获得一些其他工业副产品，而不是将“三废”中的有效成分进行综合利用，无法实现将“三废”转化为提钒工艺过程中所需的中间产品循环利用。\n发明内容\n[0008] 本发明旨在克服已有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单、流程合理、环境友好、节能减排、可降低生产成本的用于石煤提钒工艺的在线循环方法。\n[0009] 为实现上述目的，本发明在现有的石煤原矿经“脱碳-钠化焙烧-水浸-酸浸-离子树脂交换-酸性铵盐沉钒-脱氨煅烧”的提钒工艺基础上，采用的技术方案是：\n[0010] (1)用离子树脂交换工序中产生的吸附下液对钠化焙烧工序产生的酸性烟气进行一级喷淋，经一级喷淋形成的酸性溶液返回酸浸工序。\n[0011] (2)将酸浸工序所得的酸浸液进行中和处理得富钒渣和处理液；富钒渣返回钠化焙烧工序，处理液达标外排。\n[0012] (3)酸性铵盐沉钒工序产生的沉钒母液经吹脱处理产生氨气和碱性处理液，吹脱处理所得的氨气和脱氨煅烧工序产生的氨气用盐酸溶液喷淋产生氯化铵，氯化铵返回酸性铵盐沉钒工序；碱性处理液对经一级喷淋的酸性烟气进行二级喷淋，二级喷淋后烟气排放，所形成的喷淋下液返回水浸工序。\n[0013] 所述的石煤原矿的五氧化二钒品位≥0.7％。\n[0014] 所述的中和处理是：先将五氧化二钒浓度为100～300mg/l的酸浸所得的低浓度含钒酸浸液预热至20～45℃，再按物质的量比为nV∶nFe＝1∶1～1∶3向该酸浸液中加入FeSO4·7H2O，然后调节至pH＝4～6，在45～60℃条件下反应10～30min，最后经固液分离得富钒渣和处理液。\n[0015] 由于采用上述技术方案，本发明在现有的石煤原矿经“脱碳-钠化焙烧-水浸-酸浸-离子树脂交换-酸性铵盐沉钒-脱氨煅烧”的提钒工艺基础上，采用在线循环技术，即根据现有提钒工艺的自身特点，将所产生的废气、废水，如吸附下液、酸性烟气、氨气、酸浸液和沉钒母液等进行综合利用处理，使之形成工艺过程中能使用的中间产品，如酸性溶液、富钒渣、氯化铵等，循环利用于提钒工艺中。其特点在于：\n[0016] 1、在离子树脂交换工序中产生的吸附下液为含一定杂质离子的中性溶液，将该溶液用于对钠化焙烧产生的酸性烟气进行一级喷淋，温度为300℃左右的高温酸性烟气经过一级喷淋后，形成的温度约为40℃、浓度约为5％的酸性溶液用于提钒过程中的酸浸工序。\n上述工艺将吸附下液和钠化焙烧产生的酸性气体转变为酸浸工序所需的酸性溶液，既减少了酸性工序中新添加酸的消耗，也处理了烟气，又循环利用了吸附下液。\n[0017] 2、酸性铵盐沉钒工序后产生多聚钒酸铵和沉钒母液，沉钒母液的温度约80℃，其+\n中含有8000～10000mg/L的NH4，将该沉钒母液注入氨气吹脱装置中，加石灰乳调节pH值至11以上，吹脱出氨气，使氨气进入氨气喷淋塔中。多聚钒酸铵煅烧制备五氧化二钒时分解产生的氨气，亦进入氨气喷淋塔中，和沉钒母液吹脱产生的氨气一并采用盐酸溶液喷淋，喷淋后形成的氯化铵返回酸性铵盐沉钒工序。\n[0018] 3、酸浸工序产生的V2O5浓度约为100～300mg/L的酸浸液，进行中和处理：先将酸浸液预热至20～45℃，再按物质的量比为nV∶nFe＝1∶1～1∶3向该酸浸液中加入FeSO4·7H2O，然后调节至pH＝4～6，在45～60℃条件下反应10～30min，最后经固液分离得富钒渣和处理液；富钒渣返回钠化焙烧工序，即相对提高了石煤原矿的品位，又可促进钠化焙烧过程中低价钒的氧化，使酸浸液中的钒以水浸方式回收，显著提高提钒效率；处理液可直接外排。\n[0019] 因此，本发明将工艺过程中产生的酸性烟气、吸附下液、沉钒母液、氨气以及处理酸浸液得到的富钒渣，经过在线循环处理措施后形成酸性溶液、富钒渣、氯化铵等中间产品，均可回用于提钒工艺过程中。故本发明：\n[0020] 1)工艺简单，流程合理、降低了生产成本，提高经济效益；\n[0021] 2)将“三废”转化为工艺中所需的中间产品，真正变废为宝；\n[0022] 3)环境友好、节能减排效果显著。\n附图说明\n[0023] 图1是本发明的一种工艺流程图。\n具体实施方式\n[0024] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述：\n[0025] 一种用于石煤提钒工艺的在线循环方法：本方法是在现有的石煤提钒工艺基础上采用在线循环技术。现有的石煤提钒工艺流程如图1中的框图虚线部分所示：对五氧化二钒品位≥0.7％的石煤原矿采用脱碳、钠化焙烧和水浸工序处理后，产生水浸液和水浸渣，钠化焙烧中产生酸性烟气；水浸液进行离子树脂交换后得富钒液和吸附下液，富钒液经酸性铵盐沉钒工序得多聚钒酸铵和沉钒母液，多聚钒酸铵进行脱氨煅烧后制得V2O5产品同时产生氨气；水浸渣进行酸浸处理得酸浸液和渣。\n[0026] 在该工艺的基础上，本实施例采用的工艺流程如图1的框图实线部分所示：\n[0027] (1)用离子树脂交换工序中产生的吸附下液对钠化焙烧工序产生的300℃左右的酸性烟气进行一级喷淋，经一级喷淋形成的温度约40℃、浓度约为5％的酸性溶液返回酸浸工序。\n[0028] (2)将酸浸工序所得的V2O5浓度为100～300mg/L的酸浸液进行中和处理，即将该酸浸液预热至20～45℃，再按物质的量比为nV∶nFe＝1∶1～1∶3向该酸浸液中加入FeSO4·7H2O，然后调节至pH＝4～6，在45～60℃条件下反应10～30min，最后经固液分离得富钒渣和处理液；富钒渣返回钠化焙烧工序后经水浸和酸浸工序，所得的酸浸液依次循环，处理液达标外排。\n[0029] (3)酸性铵盐沉钒工序产生的沉钒母液温度约80℃，含有8000～10000mg/L的+\nNH4，将该沉钒母液注入氨气吹脱装置中，加石灰乳调节pH值至11以上，经吹脱处理产生氨气和碱性处理液，氨气进入氨气喷淋塔中；多聚钒酸铵在550～600℃下脱氨煅烧成V2O5产品时分解产生的氨气，亦进入氨气喷淋塔中。然后将吹脱处理所得的氨气和脱氨煅烧工序产生的氨气用盐酸溶液喷淋产生氯化铵，氯化铵返回酸性铵盐沉钒工序；碱性处理液对经一级喷淋的酸性烟气进行二级喷淋，二级喷淋后烟气排放，所形成的喷淋下液返回水浸工序。\n[0030] 本具体实施方式根据现有的提钒工艺的自身特点，将所产生的废气、废水，如吸附下液、酸性烟气、氨气、酸浸液和沉钒母液等进行综合利用处理，使之形成工艺过程中能使用的中间产品，如酸性溶液、富钒渣、氯化铵等，循环利用于提钒工艺中。\n[0031] 因此，本方法具有如下特点：1)工艺简单，流程合理、降低了生产成本，提高经济效益；2)将“三废”转化为工艺中所需的中间产品，真正变废为宝；3)环境友好、节能减排效果显著。