石煤中钒的赋存特性及其提取工艺研究进展

石煤中钒的赋存特性及其提取工艺研究进展

张成强;牛矛盾;初福栋

【摘要】为构建钒在石煤中的赋存特性与其提取行为之间的关系,进一步完善提钒机理,总结分析了我国近年来石煤中钒的赋存状态及其提取工艺研究的相关文献.分析结果指出:石煤中钒的赋存状态是选择提钒工艺的重要依据,含钒石煤的基因矿物学特性研究是提钒的重要研究方向.

【期刊名称】《现代矿业》

【年(卷),期】2018(000)007

【总页数】5页(P91-95)

【关键词】石煤;钒;赋存状态;提取

【作者】张成强;牛矛盾;初福栋

【作者单位】中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所;东北大学资源与土木工程学院;河南百斯特矿业技术服务有限公司;东北大学资源与土木工程学院

【正文语种】中文

稀有金属钒是一种重要的战略资源，因其具有高熔点及良好的催化性能，广泛应用于钢铁、石油、化学、能源、核工业、航空航天等工业中，被称为“现代工业的味精”[1] 。目前，我国提钒的原料主要有钒钛磁铁矿、石煤和含钒废催化剂等。其中，石煤属我国独有的一种提钒原料，是除钒钛磁铁矿之外的一种优势钒资源，遍及我国10多个省，目前全国探明含钒石煤储量618.8亿t，已探明工业储量 39

亿t，其中V2O5含量大于0.5%的储量为 77 707.5万t，由于其可开采储量大于钒钛磁铁矿[2]，因此从石煤中提钒成为我国利用钒资源的一个重要研究方向。

我国从20世纪70年代起就开始开展石煤提钒的研究和工业生产[3]，在提钒工艺技术研发方面取得了较大进展，形成了以钠化焙烧—水浸工艺为代表[4]，并衍生

出复合添加剂焙烧[5-6]、钙化焙烧[7]、空白焙烧[8]、硫酸化焙烧加水浸、酸浸或碱浸的新工艺技术[9-10]，以及通过添加含氟助浸剂直接酸浸工艺[11]等。在提钒机理研究方面，研究了钒氧化、转化和迁移规律以及石煤钒矿中主要矿物的相变规律等，并对不同方式焙烧和浸出过程的热力学、动力学进行了系统研究，形成了一系列理论成果，为我国石煤钒矿资源的开发利用提供了一定技术支撑[12]。总体来看，对钒在石煤中赋存特性这一基因矿物学特征研究相对较少且很不系统。一般情况下，不同地区石煤钒矿究竟采用何种提钒工艺，主要是由石煤中钒的赋存状态、矿物组成、含钒矿物晶体化学特性等决定的，其中钒赋存状态是选择提钒工艺的前提和基础，是最重要的基因矿物学特性，充分了解此信息不但对石煤提钒工艺的选择和优化具有重要的指导意义，而且为提钒机理研究提供重要理论支撑。为此，本文系统总结了近年来石煤钒矿中有关钒的赋存特性及与其提取行为有关的文献，以期从有限的信息中发现规律，并根据目前研究现状，提出几点今后研究的方向。

1 石煤中钒价态研究现状

钒原子的价电子结构为3d34s2，5个价电子都可以参加成键，根据得失电子数不同，钒具有不同价态，从而呈现出多种氧化态的特性。自然界中的钒有4种价态，分别为V2+、V3+、V4+和V5+，其中以V5+的化合物较稳定。目前研究发现，我国各地区的石煤矿中一般只存在V3+、V4+和V5+，V2+暂未发现。许国镇[13]等人曾对百余种有关钒矿物及含钒矿物钒价态存在状况作了较为系统的考查，结果证明钒是以单一或以相邻的两种价态存在于矿石中，尚未发现有3种价态钒

共存于同一矿物中，这主要是因为不相邻的或者价态差大于1的任何两种钒离子

彼此都会发生氧化还原反应，因此，在同一矿物中只有相邻两种价态钒共存。由于石煤多形成于还原性环境中，受成矿过程中外界还原性环境气氛的影响，低价的

V3+和V4+为钒在石煤中的主要存在形态。从国内许多典型的石煤钒矿来看[14]，总体统计约70%～80%的钒都是以V3+和V4+形态存在，只有在长期暴露于大气中风化的矿石表层，钒才能缓慢氧化成V5+。

邢学永[15]等人采用多种分析测试手段，对甘肃酒泉某石煤矿中钒的价态进行了研究，结果表明，该石煤矿中钒主要以三价和四价形式存在，以五价形式存在的很少，只占2.22%。吴惠玲[16]等人利用电子探针、岩相分析等检测方法，研究了四川广旺含钒高碳石煤中钒的赋存状态，结果表明，该地区石煤中钒主要以三价形式类质同象替换存在于云母类矿物晶体结构中。刘翔[17]等人借助钒价态分析、化学物相分析、能谱分析和晶体结构化学分析等分析测试手段，对湖北某地石煤矿进行了工艺矿物学研究，结果表明，该石煤中的钒以三价为主，分布率占79%，四价钒含

量较少，不含五价钒。

2 石煤中钒赋存状态研究现状

根据已有的研究，大致可将我国石煤中钒的赋存状态分为4类：①钒以类质同象

形态赋存于矿物的晶体结构中；②钒以吸附态形式存在；③钒以独立矿物形式存在；

④钒赋存在有机质中。

2.1 钒以类质同象形式存在

类质同象是指晶体结构中某种质点(原子、离子或分子)为其他种类似质点所代替，仅使晶格常数发生不大的变化，而结构型式并不改变。地壳中有许多元素本身很少或根本不形成独立矿物，而主要是以类质同象混入物的形式赋存于与之性质相似的常量元素所组成的矿物晶格中[18]，石煤中钒的存在形式便是一个很好的例子。

目前研究发现，钒在矿石中以类质同象存在的主要有两种类型：一是钒取代硅酸盐或铝硅酸盐矿物中的铝存在于其晶格中[14]，此部分含钒矿物主要有白云母、伊利

石等黏土矿物；二是钒取代铁氧化物中的铁进入其晶格中[19]。其中，绝大多数钒以第一种形态存在，即以V3+存在于云母、伊利石等硅酸盐矿物中，呈类质同象形式部分取代4次配位的硅氧四面体“复网层”和6次配位的铝氧八面体“单网层”中的Al3+、Fe3+等而进入矿物晶格。比如含钒伊利石晶体化学式为{K}(A，V)[SiAl]O10(OH)2，整个结构由两层层状硅氧四面体与中间顶氧(O2-)和羟基(OH-)形成的二八面体组成。硅氧四面体中有1/4 Si被Al取代构成骨架，V3+取代二八面体中的Al3+[20]。另外，矿物中离子或原子半径的相对大小是决定晶体结构的重要因素，要使类质同象代替不导致晶格类型发生重大变化，从几何角度来看，要求相互代替的离子或原子半径的大小不能相差过大。如白云母，其硅氧骨干通式AB2[AlSi3O10](OH)2中，A代表K+、Na+，B组离子大小变化范围为0.061(Al3+)～0.080 nm(Mg2+)，外来离子易取代B组离子进入云母的晶格中。在白云母晶格中，B处是配位数为6的铝，并与氧形成铝氧八面体结构，在钒的离子形态中，V3+、V4+和V5+的离子半径分别为0.072、0.067、0.044 nm。根据晶体学理论，正负离子半径比在0.414～0.732时，正离子方可被允许存在于配位数为6的八面体中，基于V3+、V4+和V5+离子半径与氧的负离子半径比分别为0.57、0.53和0.35，理论上判断除V5+以外，V3+、V4+都可能存在于八面体中。因此，可以初步判定V3+、V4+能够以类质同象的形式取代铝进入白云母的铝氧八面体晶格中，而V5+却难以进入白云母晶格中。

文献[21]针对陕西某石煤钒矿，结合扫描电镜考查，认为矿石中绝大部分钒呈类质同象分布于硅酸盐矿物中，主要以绢云母和伊利石为主要载体，钒分布率为88.02%，还发现有6%的钒呈类质同象分布于褐铁矿中。罗兴[22]等针对云南红河州某石煤钒矿，采用扫描电镜、电子探针分析等手段，发现钒普遍以类质同象形式赋存于铝硅钡石、磷灰石、方解石、褐铁矿和含钒金红石等矿物中，在矿石中占97%以上。文献[23]针对湖南某石煤钒矿开展了研究，查明该矿石中钒主要呈类质

同象形式赋存于伊利石矿物中，矿石中钒的价态以V3+为主。

2.2 钒以吸附态形式存在

大多数学者认为，此类型的钒主要以V4+、V5+吸附在石煤中的有机物、铁氧化物以及黏土类矿物的表面，另外还有部分钒有时以络阴离子形式呈吸附形态存在于针铁矿、褐铁矿、高岭石、碳酸盐矿物中。在这些矿物中，钒多为连生体或微细粒包裹体，所以多数情况下称之为一种混入物。

在红河州屏边县钒的赋存状态研究中，文献[22]发现钒除类质同象存在外，还有部分以吸附状态存在，被碳质吸附。文献[24] 针对湖北郧县大柳钒矿开展了系统研究，发现部分钒以钒酸络阴离子被黏土矿物吸附而存在于矿石中。文献[25]研究发现湖北通山、江西皈大、四川广旺以及陕西部分地区的石煤中四价钒较多，这些高价钒( V4+、V5+ ) 一般以吸附的方式赋存于黏土矿物、铁氧化物中，是钒的主要存在形式。李欣等[26]对某沉积泥质岩型含磷钒矿进行了研究，发现其中的钒主要以吸附形式赋存于胶状褐铁矿和泥质岩中。

2.3 钒以独立矿物或独立氧化物形式存在

大量研究发现，石煤中钒还可形成钛钒榴石、钙钒榴石、变钒铀矿、榍石等独立钒矿物，这些单矿物理论含钒量很高，是石煤中钒最集中的矿物成分。从矿物晶体结构上分析，严格意义上说，钒的独立矿物也应称得上钒是以类质同象形式存在，比如榍石，也可解释为钒取代了钛而生成了新的矿物。

文献[21]报道，某石煤钒矿中除含有类质同象钒外，还有一部分钒以独立矿物钒钛氧化物形式存在，其分布率为4.2%，另外还含有少量钒酸盐等。文献[22]研究发现，矿山中有部分钒以独立矿物的形式赋存在含钒金红石中。于洋等[24]在对湖北郧县大柳钒矿研究中发现，有部分钡钒云母单矿物存在。还有学者针对湖北某石煤中钒的赋存状态研究，发现原矿中存在有钙钒榴石和钒榍石等含钒矿物，独立氧化物主要是V2O5或结晶态的钒酸盐(xM2O·yV2O5)等[27]。李美荣[28]等为了给湖

北某石煤型钒矿中钒的回收工艺选择提供支撑，研究了钒的赋存特征，发现矿石中除含钒云母外，还存在一定量的钒钙榴石、水钒铁矿、羟钒铜矿、钒钡铜矿等独立矿物。

2.4 钒赋存在有机质中

有关钒赋存在有机质中这方面的研究还不成熟，相关文献报道也较少，总体认为钒主要赋存在沥青和卟啉等有机质化合物中。有学者以四川广旺地区石煤为研究对象[20]，发现矿石中确实有少部分钒呈钒卟啉络合物的形式存在。文献[22]在研究的石煤钒矿中发现钒除类质同相和独立矿物存在外，也有少量钒以吸附状态存在于碳质中。于洋等[24]研究也发现，石煤中有少部分钒扑啉等呈金属有机络合物存在的形式。张爱云[29]等人对杨家堡含钒石煤进行了分析，同样发现部分钒赋存在卟啉化合物中，另有少许钒还以金属有机络合物的形式存在。

3 不同赋存特性钒的提钒工艺研究现状

通常情况下，回收元素的赋存状态决定利用工艺的选择。以类质同相存在的钒很难直接被硫酸浸出，一般采用焙烧—浸出工艺进行提钒，焙烧工艺的原理是在高温条件下，破坏含钒矿物的晶体结构，使钒释放出来，然后将V3+、V4+氧化为

V5+，使之和矿石中的钾、钠、铁、钙等金属离子形成钒酸盐和偏钒酸盐，形成的钠盐、钾盐等可溶于水，而形成的钙盐、铁盐等不溶于水，但可溶于酸生成稳定存在。长期以来，国内外科研人员在焙烧工艺上开展了大量的研究工作，研发出了较为成熟的钠化焙烧工艺[30]，但由于该工艺在焙烧过程中产生氯气、氯化氢和二氧化硫等气体，对环境污染严重，目前已被强制淘汰。为避免钠化焙烧工艺对环境造成污染，在此基础上，逐渐研发出了空白焙烧工艺[31]、复合添加剂焙烧工艺[32]、钙化焙烧工艺等[33]。另外，近年研发的以氟化物为助浸剂的直接酸浸工艺取得了非常好的浸出效果[11]，主要是因为F-能与浸出液中的H+结合生成HF，HF能有效地破坏硅酸盐的矿物结构，使包裹在硅酸盐矿物中的钒暴露出来，从而

能被浸出。

对于以吸附状态存在的五价钒或四价钒，则可以用水、酸或碱来溶解[34]。例如粉砂质石英等含钒矿物属非晶态，矿物中的钒属于吸附态，易被硫酸直接浸出；氧化型含钒矿物褐铁矿的晶体完整度不高，且钒主要以离子型吸附状态存在，该类矿物中的钒也容易被硫酸浸出[15]。

由于钒独立矿物和赋存在有机质中的量在矿石中占比较小，科研工作者均未作为研究重点，因此，这两种类型钒的提取未见有文献报道，仅开展有少量的预富集研究。文献[35]研究某石煤钒矿中钙钒榴石的富集，由于钙钒榴石具有一定的磁性，因此在浸出或焙烧之前，采用一定手段选矿预富集含钒矿物，首先通过浮选预富集含钒云母，然后通过强磁选预富集含钒褐铁矿和钙钒榴石等，从而减少后续矿石的处理量，使下一步提取钒的品位大大提高，但由于绝大部分石煤中的钒状态分散、赋存复杂，石煤选矿预富集在我国虽然早有研究，但少见工业应用报道。

4 存在问题及工作展望

4.1 存在问题分析

(1)石煤中钒赋存状态的研究还不够系统。一般以化学分析、电子探针等形式测定

各含钒矿物中钒的含量以及矿石中不同价态钒分布，而对于含钒矿物中钒的价态和存在形式缺乏深入研究。比如，钒在伊利石中的赋存，目前公认的结论是钒主要以类质同相形式存在，但对于伊利石中钒价态是多少、伊利石表面和层间是否有吸附钒存在、钒在伊利石晶格中占位等问题未有研究，多是推断性结论。

(2)不同价态钒的浸出行为研究不够具体。目前主要研究的是含钒矿物的晶体结构

破坏和钒从低价到高价的氧化过程，而对提钒过程中不同价态钒的转化行为研究较少，尤其对焙烧过程中的相变规律更是缺少深入研究，致使在解释提钒机理时理由不充分。

(3)关于石煤工艺矿物学特性对提钒的影响研究不系统。比如，对于矿石中存在的

黄铁矿、方解石、长石、白云石等常见矿物对钒提取的影响鲜有报道。笔者在有关研究中发现，在石煤空白焙烧过程，黄铁矿的存在对钒的提取有较强的抑制作用，具体机理还有待于进一步研究。

(4)目前提钒工艺研究主要集中在占多数的类质同相存在的钒，而对于其他矿物中钒的提取基本未见有报道，致使对分析影响钒提取的因素不够全面。

4.2 展望

(1)加强石煤钒矿基因矿物学特性研究。具体包括石煤钒矿的矿床成因和类型、矿石的结构构造、矿物组成、嵌布特性、结晶粒度、解离特性等，构建石煤钒矿的基因矿物学特性与提钒工艺之间的关系。

(2)进行石煤中钒赋存状态深层次研究。重点开展钒在云母、伊利石等矿物晶体结构中取代位置研究，判定钒是取代了云母中硅氧四面体中的硅或铝形成了钒氧四面体，还取代了铝氧八面体中的铝形成了钒氧八面体，并设法测定钒在四面体和八面体中的取代程度如何及各占多大的量。

(3)进一步加强石煤提钒的机理研究，尤其应对提钒过程中钒氧化和转化对迁移规律的影响进行系统研究。

5 结语

石煤是我国一种低品位的含钒资源，储量十分巨大，但由于技术、环保等多方面的原因，开发利用进展缓慢。大量的研究结果表明，目前石煤中主要存在V3+ 、

V4+和V5+ 3种不同价态的钒；钒的价态与赋存状态关系密切，V3+多以类质同象的形式存在于硅酸盐矿物的晶格中，V4+和V5+主要是以吸附态存在，另外还存在钒的独立矿物等。研究还发现，一个矿床中钒的赋存状态并不是单一的，一般是多种赋存状态共存。赋存状态又决定了钒提取工艺，高价钒一般采用简单的水浸或酸浸工艺即可浸出，以类质同象存在的V3+要采用焙烧或特殊的浸出方式才能提取出钒。最后提出，加强石煤钒矿的基因矿物学特性和提钒机理研究将是今后研

究的主要方向。

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石煤提钒流化床焙烧条件优化

石煤提钒流化床焙烧条件优化 张会丰;曾玺;崔丽杰;许光文 【摘要】针对现有石煤焙烧工艺的焙烧效果差、环境污染严重的问题,提出流化床两段石煤焙烧工艺,利用实验室流化床反应器研究了氧化焙烧、复合盐焙烧、添加剂与石煤的混合方式等对石煤流化床焙烧的钒浸出率的影响规律,比较了静态焙烧和流态化焙烧效果的差异,并对CaO的固氯作用进行了考察.结果表明:流态化焙烧缩短了焙烧时间,降低了达到最大钒浸出率所需的反应温度;对比不同的石煤和添加剂的混合方式发现,与简单的物理混合法相比浸渍法不仅能提高钒的浸出率、缩短焙烧时间,而且能降低添加剂的使用量,具有明显的优势.在焙烧过程中加入CaO明显减少了生成气体中的Cl含量,并进一步提高钒的浸出率.综合分析表明,采用浸渍法混合石煤与添加剂时,流化床焙烧的最佳实验条件为:焙烧时间45 min,添加剂用量6％,CaO用量6％,此时的V2O5浸出率达到85.2％. 【期刊名称】《煤炭学报》 【年(卷),期】2014(039)012 【总页数】6页(P2531-2536) 【关键词】石煤;流化床;焙烧;钒浸出 【作者】张会丰;曾玺;崔丽杰;许光文 【作者单位】中国科学院过程工程研究所,北京100190;中国科学院大学化学与化工学院,北京100049;中国科学院过程工程研究所,北京100190;中国科学院大学化学与化工学院,北京100049;中国科学院过程工程研究所,北京100190

【正文语种】中文 【中图分类】TF841.3 钒及其衍生品是重要的战略资源,以其优良的机械性能、合金特性、催化作用等理化性质广泛应用于冶金、国防、电子、化工等领域[1-2]。目前,我国生产钒制品的主要原料有钒钛磁铁矿和石煤。其中,石煤中V2O5的总储量高达1.18亿t,是我国钒钛磁铁矿中V2O5储量的6～7倍,超过世界各国V2O5储量的总和[3-4]。近年来,随着钒制品消耗量不断增大,石煤提钒产量在我国钒行业中的比例快速增加。因此,从石煤中提钒将是一个非常重要的发展方向,市场前景广阔[5]。 石煤既是一种含碳少、发热量低的劣质无烟煤,又是一种低品味的多金属共生矿。其主要特点是灰分高、密度和硬度大、热值低、结构致密、着火点高、不易燃烧和难以完全燃烧,且含有多种金属元素。石煤中的钒多以三价钒为主,主要以类质同象形式取代三价铝赋存于黏土矿物的硅氧四面体结构中,结合紧密且很难被酸或碱浸出。此外,含钒矿物也常与石煤中的有机碳(含量为10%～20%)共生,嵌布关系复杂,不利于钒的浸出。目前的石煤提钒工艺可分为两类:火法焙烧-湿法浸出和直接湿法浸出[6-7]。其中,火法焙烧又分为空白焙烧、钠化焙烧、钙化焙烧、复合添加剂焙烧等方法,而直接湿法浸出包括常压酸浸、氧压酸浸和碱浸等不同方法。虽然湿法浸出工艺减少了焙烧环节,也可避免烟气污染,但其设备要求很高,浸出过程中要用强酸甚至添加特种助浸剂,故生产成本很高[8],且容易产生大量的含酸废水而引起废水污染。因此,目前国内的石煤提钒仍然以先火法焙烧再湿法浸出工艺为主。石煤高温焙烧可以破坏钒矿的物化结构[9],包括脱除石煤中的有机碳、使低价的钒氧化成可溶于水或酸的高价钒氧化物(V2O5)。在此工艺中,焙烧效果直接影响钒浸出率,进而决定了全流程的钒总回收率[10]。由此可见,焙烧是影响钒提取率的最关键工艺和环节,对焙烧方式和工艺的研究一直是石煤提钒的工作重点,具有重要意义。

石煤提钒回转窑焙烧工艺分析

石煤提钒焙烧工艺分析 针对含钒碳质页岩、含钒煤矸石、含钒黏土提取钒化合物的冶金化工过程通常被称为石煤提钒工业过程。在我国起步于上世纪的70年代末期，在2004年以后，随着世界钒制品需求量逐步增加，锤式破碎机石煤提钒工业进入快速发展时期。石煤提钒的主要工艺路线有两条，即火法焙烧2湿法提钒和全湿法提钒。通常认为提钒原料的钒呈吸附性存在于矿物表面时可用全湿法提钒工艺，其特点是流程较短，占地面积小，节约投资。回转窑当提钒原料中的钒呈嵌布态存在于矿物内部时，若用全湿法提钒工艺，因钒浸出率过低而无法实现工业化。就目前的研究情况而言，石煤焙烧是针对这类矿物实现工业化的途径之一。然而采用什么焙烧工艺进行焙烧和如何保证焙烧的实际效果一直在困扰着今天的石煤提钒工业，对此进行分析探讨将有利于石煤提钒工业进一步发展。 一、石煤提钒焙烧过程机理 石煤焙烧的作用在于使提钒原料中各种价态的钒尽可能氧化成高价态的五氧化二钒。五氧化二钒再与物料中的金属氧化物反应生成可溶于水或酸、碱的钒酸盐。概括过程中低价钒氧化物氧化的化学机理为式（1）和式（2）所示，五氧化二钒与金属氧化物反应的机理为式（3）和式（4）所示。 石煤中常见的金属氧化物为钙、镁、铁、钠的氧化物，与五氧化二钒所生成的钠盐主要是正钒酸钠（Na3VO4）、焦钒酸钠（Na4V2O7）、偏钒酸钠 （Na2VO3），所形成的镁盐为偏钒酸镁（MgO#V2O5）、焦钒酸镁（2MgO#V2O5）、正钒酸镁（3MgO#V2O5），钒的钠盐和镁盐均可溶于水。所形成的钙盐主要是偏钒酸钙（CaO#V2O5）、焦钒酸钙（2CaO#V2O5）、正钒酸钙（3CaO#V2O5），所形成的铁盐主要是正钒酸铁（FeVO4）。钒的钙盐和铁盐在水中溶解度很小，能溶于稀硫酸和碱溶液。焙烧温度、反应时间和炉窑内气氛对钒在石煤焙烧中形成理想的钒酸盐至关重要。

石煤提钒工艺研究现状

石煤提钒工艺研究现状 石煤是我国储量巨大的钒矿资源，但大多数为低品位云母类及高岭土类粘土矿物，开发利用较为困难。石煤提钒工艺多种多样，浸出是石煤选矿中最为主要的分选方法，文章简单叙述了几种应用较为广泛的石煤提钒工艺，并分析了各自的优缺点及其优化改良。此外，介绍了相关新工艺，并对工艺进一步发展提出了看法。 标签：石煤；提钒；浸出；工艺 石煤是一种无机成分含量远超于有机成分的劣质“煤炭”，其主要性质[1，2]表现为：灰分高、燃烧值低、伴生元素种类多，因此石煤常作为有价元素的低品位多金属矿被提取利用。其中V2O5含量大于0.8%的石煤，可作为钒矿资源利用[3，4]。由于类质同像等原因，石煤中的钒通常以V（Ⅲ）与V（Ⅳ）等较低价态存在于层状硅酸盐矿物中，或以四次配位的钒氧四面体取代硅氧四面体或铝氧四面体，或以六次配位钒氧八面体取代铝氧八面体，属于难溶解物质。 目前，石煤提钒的应用常规工艺是先焙烧后浸出，即先破坏石煤的矿物结构，并将钒氧化成V（V）的可溶性钒酸盐，然后通过浸出，使其由固相转为液相，并从溶液中提取精钒[5]。目前种类繁多的石煤提钒工艺大致可分为火法-湿法联合提钒工艺与全湿法提钒工艺两大类。根据文献资料分析，文章主要综述了石煤浸出的工艺条件以及各自的优缺点，另外还介绍了相关的新工艺，并对此提出了看法。 1 火法-湿法联合提钒工艺 1.1 传统工艺 传统工艺为钠化焙烧水浸工艺，是高温条件下，由于金属氧化物的存在，氯化钠加速分解，产生活性氯和Na2O，活性氯与低价钒作用产生中间产物VOCl3，VOCl3高温条件下发生分解，反应生成可溶于水的钒酸钠盐[6]。传统工艺的基本流程为氯化钠焙烧→水浸出→酸沉粗钒→碱溶铵盐沉钒→热解脱氨制得精钒。该工艺的优点是工艺适用条件范围广，投资回收期短；其缺点是废气污染严重、回收率低、废液离子复杂。 传统工艺的焙烧一水浸的钒回收率仅45%-55%，究其原因是焙烧时V（V）与石煤中的钙、铁等反应生成如Fe（VO3）2、Fe（VO3）3、Ca（VO3）2等化合物及焙砂中有未完全氧化的V（IV）的化合物，它们均不溶于水，但溶于酸。因此邓庆云[7]等人提出了NaC焙烧一水浸一水浸渣酸浸——901树脂吸附提钒，钒总回收率达73%，比传统工艺提高25%以上。 石煤钠化焙烧提钒工艺缺点突出，但优势也很明显。如普适性强，成本低，钒浸出率高，并且浸出液中杂质含量少，钒易回收，废水也易处理和循环使用。

石煤中钒的赋存特性及其提取工艺研究进展

石煤中钒的赋存特性及其提取工艺研究进展 张成强;牛矛盾;初福栋 【摘要】为构建钒在石煤中的赋存特性与其提取行为之间的关系,进一步完善提钒机理,总结分析了我国近年来石煤中钒的赋存状态及其提取工艺研究的相关文献.分析结果指出:石煤中钒的赋存状态是选择提钒工艺的重要依据,含钒石煤的基因矿物学特性研究是提钒的重要研究方向. 【期刊名称】《现代矿业》 【年(卷),期】2018(000)007 【总页数】5页(P91-95) 【关键词】石煤;钒;赋存状态;提取 【作者】张成强;牛矛盾;初福栋 【作者单位】中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所;东北大学资源与土木工程学院;河南百斯特矿业技术服务有限公司;东北大学资源与土木工程学院 【正文语种】中文 稀有金属钒是一种重要的战略资源，因其具有高熔点及良好的催化性能，广泛应用于钢铁、石油、化学、能源、核工业、航空航天等工业中，被称为“现代工业的味精”[1] 。目前，我国提钒的原料主要有钒钛磁铁矿、石煤和含钒废催化剂等。其中，石煤属我国独有的一种提钒原料，是除钒钛磁铁矿之外的一种优势钒资源，遍及我国10多个省，目前全国探明含钒石煤储量618.8亿t，已探明工业储量 39

亿t，其中V2O5含量大于0.5%的储量为 77 707.5万t，由于其可开采储量大于钒钛磁铁矿[2]，因此从石煤中提钒成为我国利用钒资源的一个重要研究方向。 我国从20世纪70年代起就开始开展石煤提钒的研究和工业生产[3]，在提钒工艺技术研发方面取得了较大进展，形成了以钠化焙烧—水浸工艺为代表[4]，并衍生 出复合添加剂焙烧[5-6]、钙化焙烧[7]、空白焙烧[8]、硫酸化焙烧加水浸、酸浸或碱浸的新工艺技术[9-10]，以及通过添加含氟助浸剂直接酸浸工艺[11]等。在提钒机理研究方面，研究了钒氧化、转化和迁移规律以及石煤钒矿中主要矿物的相变规律等，并对不同方式焙烧和浸出过程的热力学、动力学进行了系统研究，形成了一系列理论成果，为我国石煤钒矿资源的开发利用提供了一定技术支撑[12]。总体来看，对钒在石煤中赋存特性这一基因矿物学特征研究相对较少且很不系统。一般情况下，不同地区石煤钒矿究竟采用何种提钒工艺，主要是由石煤中钒的赋存状态、矿物组成、含钒矿物晶体化学特性等决定的，其中钒赋存状态是选择提钒工艺的前提和基础，是最重要的基因矿物学特性，充分了解此信息不但对石煤提钒工艺的选择和优化具有重要的指导意义，而且为提钒机理研究提供重要理论支撑。为此，本文系统总结了近年来石煤钒矿中有关钒的赋存特性及与其提取行为有关的文献，以期从有限的信息中发现规律，并根据目前研究现状，提出几点今后研究的方向。 1 石煤中钒价态研究现状 钒原子的价电子结构为3d34s2，5个价电子都可以参加成键，根据得失电子数不同，钒具有不同价态，从而呈现出多种氧化态的特性。自然界中的钒有4种价态，分别为V2+、V3+、V4+和V5+，其中以V5+的化合物较稳定。目前研究发现，我国各地区的石煤矿中一般只存在V3+、V4+和V5+，V2+暂未发现。许国镇[13]等人曾对百余种有关钒矿物及含钒矿物钒价态存在状况作了较为系统的考查，结果证明钒是以单一或以相邻的两种价态存在于矿石中，尚未发现有3种价态钒 共存于同一矿物中，这主要是因为不相邻的或者价态差大于1的任何两种钒离子

某石煤钒矿的工艺矿物学研究

某石煤钒矿的工艺矿物学研究 一、引言 石煤钒矿是一种重要的工业矿石，其中含有丰富的钒资源。通过对某石煤钒矿的工艺矿物学研究，可以深入了解矿石的矿物组成、矿石性质以及矿石的选矿工艺过程，为提高矿石的综合利用效益提供科学依据。 二、矿石的矿物组成 某石煤钒矿主要由石煤和钒矿物组成。石煤是一种含碳高达50%-80%的矿石，其主要成分是有机质，包括纤维素、树脂、沥青等。钒矿物主要是以含钒氧化物的矿物形式存在，常见的有伊泰石、钒钛磁铁矿等。 三、矿石的性质 某石煤钒矿具有以下性质： 1. 密度较低：石煤的密度一般在 1.3-1.9g/cm³之间，钒矿物的密度一般在4-5g/cm³之间； 2. 硬度较低：石煤的硬度一般在1-2之间，钒矿物的硬度一般在5-6之间； 3. 粒度分布广泛：某石煤钒矿的粒度分布范围广泛，从粉状至粗砾岩都有。 四、矿石的选矿工艺过程

某石煤钒矿的选矿工艺过程主要包括破碎、磁选、浮选等步骤。1. 破碎：将原始矿石进行破碎，以获得适合进一步选矿处理的矿石颗粒； 2. 磁选：采用磁选机对破碎后的矿石进行磁选，利用磁性差异将钒矿物与石煤分离； 3. 浮选：采用浮选机对经过磁选的矿石进行浮选，通过调整药剂体系和气泡条件，将钒矿物与石煤进一步分离。 五、矿石的利用价值 某石煤钒矿的利用价值主要体现在以下几个方面： 1. 钒的资源价值：钒是一种重要的稀有金属元素，广泛应用于钢铁冶炼、化工、军工等领域； 2. 石煤的能源价值：石煤作为一种燃料，具有高热值、燃烧稳定等特点，可用于发电、供暖等领域； 3. 石煤的化学价值：石煤中富含有机质，可以用于提取有机化学原料，如树脂、沥青等。 六、矿石的综合利用 某石煤钒矿的综合利用是实现资源高效利用的重要途径。通过综合利用石煤和钒矿物，可以实现钒资源的最大化利用。例如，可以将石煤中的有机质提取出来，用于生产化工产品；钒矿物可以通过冶炼等方法提取出纯钒，用于钢铁冶炼等领域。 七、结论

提钒的原理和工艺设计

攀枝花学院本科课程设计 提钒的原理及工艺设计 学生姓名：罗浩 学生学号：201111101041 院（系）：材料工程学院 年级专业：2011级材料科学与工程指导教师：李亮 二〇一三年十二月

摘要 钒是一种重要的战略物资，具有广泛的用途。钒被称为“现代工业味精”，是发展现代工业、现代国防和现代科学技术不可缺少的重要材料，可以添加于钢中、铁中，并以钛-铝-钒合金的形式用于航天领域。钒的化合物也十分有用，可以被广泛地用来生产如催化剂、化妆品、燃料以及电池等。在其它领域的应用也在不断扩展，且具有良好发展前景。基于钒的广泛用途，以提取和使用钒为目的全球产业也随之得以发展。石煤是我国独特的一种矶矿资源，储量极为丰富。从石煤中提取v205是获得钒的重要途径。文中旨在对传统提钒工艺流程进行评价的基础上，总结了石煤提钒中的一些新工艺，并对石煤提钒工艺前景进行了展望。 关键词石煤，提钒，焙烧，浸出

ABSTRACT Vanadium is an important strategic material and has many uses. Vanadium is called "industrial monosodium glutamate", is an important material in the development of modern industry, modern national defense and indispensable part of the modern science and technology, can be added to thesteel, iron, and the titanium aluminum vanadium alloys form used in the field of aerospace. Vanadium compounds are very useful, can be widely used in the production of cosmetics, such as catalyst, and fuel cell. In other fields of application has been extended, and has good prospects for development.Based on the extensive use of vanadium in vanadium extraction, and used for the purpose of global industry also developed. Stone coal is a unique vanadium mineral resource in China and is abundant. Extracting V2O5 from stone coal is an important method to get vanadium. On the basis of evaluation of conventional vanadium extraction processes, some new vanadium extraction processes from stone coal were summarized and prospect of the vanadium extraction process from stone cal was forecasted. Key Words Stone coal, Vanadium extraction, Roasting, Leaching

石煤提钒的工艺和设备(钒渣-五氧化二钒-三氧化二钒-金属钒-钒铁-钒铝合金-碳氮化钒-钒电池)

石煤提钒的工艺和设备（钒渣-五氧化二钒-三氧化二钒-金属钒- 钒铁-钒铝合金-碳氮化钒-钒电池） 石煤提钒的工艺和设备（钒渣-五氧化二钒-三氧化二钒-金属钒-钒铁-钒铝合金-碳氮 化钒-钒电池） 原创邹建新崔旭梅教授等 石煤提钒 石煤是一种由菌藻类低等生物在还原环境下形成的黑色劣质可燃有机页岩，多属于变 质程度高的腐泥无烟煤或藻煤，具有高灰分、高硫、低发热量和结构致密、比重大，着火 点高等特点。石煤中除含Si、C和H元素外，还含有V、Al、Ni、Cu、Cr等多种伴生元素。石煤矿的含钒品位各地相差悬殊，一般品位在0.13%～1.00%，以V2O5计含量低于0.50% 的占60%。我国各地石煤中钒品位差异较大，在目前技术条件下，只有品位达到0.8％以 上才有开采价值。 1 石煤提钒工艺现状 我国的石煤提钒工业起步于70年代末期，此后经历了两次大的发展时期（即八十年 代的初步发展期，以及2021年到现在的大发展期），至今已有四十多年的历史，含钒石 煤提钒的生产技术和科学研究已有了较大发展。 总的来说，石煤提钒工艺技术可以归纳为两种代表性的类型：焙烧提钒工艺（火法提 钒工艺）和湿法提钒工艺。 （1）火法焙烧湿法浸出提钒工艺 矿石经过高温氧化焙烧，低价钒氧化转化为五价钒，再进行湿法浸出得到含钒液体实 现矿石提钒的工艺过程。 （2）湿法酸浸提钒工艺 含钒原矿直接进行酸浸，包括在较高浓度酸性条件下，甚至是加热加压、氧化剂存在 的环境下，实现矿物中钒溶解得到含钒液体的工艺过程。 （3）焙烧工艺分类 传统食盐钠化焙烧-水浸-沉钒工艺、无盐焙烧-酸浸-溶剂萃取工艺、复合添加剂焙烧 - 1

石煤湿法提钒研究

石煤湿法提钒研究 石煤传统的焙烧提钒方法在焙烧过程中会产生大量Cl2、HCl、SO2等有毒气体,污染环境,而且钒的回收率低(约40%)。本文针对如何降低石煤提钒中环境污染的问题,开展了无盐焙烧、加入添加剂焙烧提钒实验以及直接酸浸提钒的比较研究。 无盐焙烧提钒试验表明,对于益阳桃江地区的石煤矿,无盐焙烧-酸浸提钒方法并不适用。最优条件为焙烧温度:750℃,焙烧时间:2小时,矿样粒度:120目,浸出时间:4小时,液固比:5:1,浸出率只能达到30%。 加入污染较小的添加剂焙烧提钒试验表明,最优条件为加入15%的苛化泥,在850℃下焙烧2小时,将焙烧样磨细至120目,加入5%的硫酸以3:1的液固比浸出3小时,浸出率可达到51%。石煤直接酸浸试验结果显示,最佳浸出工艺条件为将矿样磨至120目,使用15%的硫酸,加热至90℃搅拌2小时浸出,钒的浸出率可以达到50%以上。 二-(2-乙基己基)磷酸(P204)-磺化煤油体系萃取四价钒试验中采用磺化煤油比P204为4:1的配比,油水相比(O/A)为1:4,在pH=2.5±0.1条件下萃取10分钟,一次萃取率可达到75%以上,采用多级萃取可以大大提升钒萃取率,三级萃取后萃取率在98%以上。使用10%的硫酸溶液,在油水相比(O/A)为5:1时对萃取液反萃10分钟,反萃率可达到99%。 石煤酸浸液经过萃取-反萃取流程和氧化后,可以通过加入铵盐直接沉淀出多钒酸铵,使用铵盐在酸性条件下沉钒的最佳工艺条件是:溶液含钒量:18～ 21kg/m3,pH值为5,加铵系数为2.5,温度为90℃,时间120分钟。沉钒率大于97%,产品纯度大于98%,达到国家标准。

石煤钙化焙烧提钒工艺研究

石煤钙化焙烧提钒工艺研究 摘要：采用湿法工艺提取石煤中的五氧化二钒，先将原矿经破碎机破碎，然 后经球磨机磨至粒径147-208μm,配入适量钙盐在750℃下进行焙烧。考察钙盐 的加入量信焙烧时间对焙烧矿中钒浸出率的影响。把所得的焙烧矿样做浸出实验，考察酸碱度、浸出时间和液固比对浸出率的影响，找出最佳浸出条件。因焙烧过 程不加入钠盐，故对环境的影响显著降低。钒浸出率达到40%以上，资源利用率高，同时设备操作简单，最后浸出液通过CaCO 3 或CaO，即可达标排放。 关键词：石煤；钒；浸出；无盐焙烧；钙化焙烧 石煤矿是一种独特的钒矿资源，多数含碳页岩或石煤中含有质量分数为1%左 右的V 2O 5 ，可通过加盐焙烧-酸浸或碱浸法等多种方法提取V 2 O 5 。据估计，我国石 煤中钒的总储量，超过世界各国钒的总储量，而且集中在我国南方各省。但是，我国各地的石煤中钒的品位相差悬殊，一般为0.13%～1.00%，品位低于0.5%的占60%以上，目前利用的主要中含钒0.8%～0.85%以上的部分。目前国内的提钒工艺大部分是采用钠化焙烧工艺流程，该方法存在严重污染环境的问题而被禁止采用。有关企业和研究机构在探索低污染高效率的石煤提钒新工艺上做了很多工作。本文考察了不同工艺条件下钙化焙烧-碱性浸出从石煤中提钒的影响因素。 1实验 1.1石煤矿样 本实验矿样是取自益阳桃江金明矿业公司的石煤。益阳石煤矿石属含钒炭质千枚状板岩类,有含钒千枚状板岩与含钒炭质千枚状板岩两种,以前者为主。有用矿物为含钒云母,炭质及少量含钒镁电气石和黄钾铁钒。脉石矿物主要为石英,其次为长石、褐铁矿、方解石等。矿石中的钒主要分配在含钒云母中,其次为含钒电气石、含钒高岭石,少量分布在针铁矿、赤铁矿、碳酸盐等矿物中,炭质矿物和石英中不含钒。益阳石煤矿的主要化学分析结果见表2-1。

湖北省石煤提钒清洁生产工艺研究的开题报告

湖北省石煤提钒清洁生产工艺研究的开题报告 一、选题背景和意义 石煤是一种含碳、浸没在水中，形成于距今数亿年间的矿物质，广泛分布于全国各地。同时，石煤中还含有一定量的钒元素。钒元素在钢铁冶炼、化工、航空航天等领域中有着广泛的应用，具有重要的经济价值。由于钒资源种类单一、分布不均、供需矛盾等因素，导致钒资源的开发、利用与环保面临诸多难题。 石煤中钒的含量较高，但其有效利用率却很低，主要原因是石煤中的钒大部分以氧化物甚至以硫酸盐的形式存在，无法直接提取。因此，石煤提钒的研究具有重要意义，可为提高钒资源的利用率、减少环境污染做出贡献。 二、研究目的和内容 本课题旨在研究以石煤为原料的钒的提取工艺，以提高钒的利用率，达到资源循环利用的目的。具体研究内容如下： 1.对不同来源的石煤样品进行分析，确定其钒含量和矿物组成，为研究提供基础数据。 2.研究石煤的预处理技术，为后续的提取工艺打下基础。 3.研究石煤钒的提取工艺，通过实验室小试和中试，确定最佳的工艺条件。 4.对提取后的有效钒化合物进行深度处理和纯化，以满足不同领域的需求。 5.对提取工艺进行优化，以提高提取效率和降低成本。 三、研究方法 本研究将采用实验室小试和中试相结合的方法，通过不同的前处理工艺和提取工艺，对不同来源、含量的石煤进行钒的提取。同时，研究各因素对提取效率的影响，优化工艺条件，提高提取效率和纯度。在研究过程中，将运用现代分析技术和仪器，如扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、原子荧光光谱(AFS)等，对石煤和提取后的产物进行分析和检测，获得准确的数据和结论。 四、预期结果 通过本研究，可获得以下预期结果： 1.掌握石煤提钒的基本工艺，提高钒的利用率和钒的纯度。

石煤提钒新工艺

石煤提钒新工艺 近年来，随着钒资源的逐渐枯竭和市场需求的增加，石煤提钒成为了一种备受关注的新工艺。石煤提钒是指利用石煤作为原料，通过一系列的化学反应和物理处理，将其中的钒元素提取出来，从而得到高纯度的钒产品的过程。 石煤是一种含有较高钒含量的煤炭，其主要成分是有机质和矿质，其中的矿质中含有大量的钒元素。传统的石煤提钒工艺主要是通过高温煅烧和浸出的方式进行，但存在能耗高、环境污染等问题。因此，开发一种高效、低能耗、环保的石煤提钒新工艺势在必行。 近年来，研究人员提出了一种基于氧化铝的新型石煤提钒工艺。该工艺主要包括以下几个步骤：首先，将石煤经过粉碎、磁选等预处理工序，去除其中的杂质和矿物质，得到纯净的石煤原料；然后，将纯净的石煤与氧化铝按一定的比例混合，并加入适量的助剂，形成混合料；接下来，将混合料进行高温还原反应，使其中的钒元素得以还原为金属钒；最后，通过冶炼和精炼等工艺，将金属钒提纯得到高纯度的钒产品。 相比传统工艺，基于氧化铝的石煤提钒新工艺具有多方面的优势。首先，该工艺不需要高温煅烧和浸出等环节，能耗大大降低，减少了对能源的消耗。其次，新工艺中使用的氧化铝具有良好的还原性能，能够有效还原石煤中的钒元素，提高了钒的回收率。此外，新

工艺中的助剂的添加能够改善反应条件，提高钒的提取效率。最重要的是，该工艺不会产生大量的废水和废气，具有较好的环保性能。 然而，石煤提钒新工艺也存在一些问题和挑战。首先，该工艺仍处于实验室研究阶段，需要进一步进行工程化的研究和开发。其次，新工艺中使用的氧化铝价格较高，会增加生产成本。此外，新工艺还需要解决一些技术难题，如混合料的均匀性、反应温度的控制等。因此，石煤提钒新工艺仍需要进一步的技术改进和优化。 石煤提钒新工艺是一种十分有潜力的钒资源开发工艺。该工艺通过利用石煤中的钒元素，实现了对钒资源的高效利用和回收。基于氧化铝的新工艺具有能耗低、环保性好等优势，对于钒产业的可持续发展具有重要意义。尽管还存在一些问题和挑战，但相信随着科技的进步和工艺的不断改进，石煤提钒新工艺将会得到更广泛的应用和推广。

石煤提钒工艺及回收率的研究

石煤提钒工艺及回收率的研究 朱军;郭继科 【摘要】石煤钒矿是我国特有的一种钒资源,储量丰富,近年来石煤提钒生产和研究发展迅速.在论述石煤提钒的主要工艺方法的基础上,通过比较各工艺的优缺点及工业适用性,分析了焙烧与浸出阶段对回收率的影响并总结了石煤提钒工艺的研究方向. 【期刊名称】《现代矿业》 【年(卷),期】2011(000)003 【总页数】4页(P24-27) 【关键词】石煤;焙烧;浸出;直接酸浸;回收率 【作者】朱军;郭继科 【作者单位】西安建筑科技大学;西安建筑科技大学 【正文语种】中文 钒是一种极其重要的战略资源，85%左右钒消耗在钢铁工业中，主要用作炼制合金钢，可使其具有抗高温、耐低温、耐磨、提高韧性等优良性能。10%左右钒应用于催化剂(石油、化工等领域)、机械、轻工、光电、超导等方面［1-3］。我国具有可开采与利用价值的钒矿(品位一般要求≥0.8%)主要有:钒钛磁铁矿和石煤。利用石煤提钒生产的钒占我国钒总产量的10%左右。据估算，中国石煤钒矿资源远景储量可达 2 亿 t［4］。 石煤是一种含碳质页岩，主要赋存于寒武纪、志留纪等古老地层中。主要特性是灰

分高、密度大、结构致密、着火点高、发热量低、不易燃烧及较硬难磨等。石煤中因存有60余种伴生元素，例如钒、镍、钼、铀及贵金属等，综合提取有价金属所创造的价值远大于其作为劣质燃料。石煤中的钒主要赋存于钒云母(主要是V5+)和含钒黏土(主要是V3+)中，根据国内典型的石煤矿来看，大约有70% ～80%钒是以 V3+状态存在［5-6］。 我国石煤提钒工艺一般分为火法焙烧—湿法提钒和全湿法提钒。工艺原理基于钒 在石煤中的赋存状态，当钒呈吸附性存在于矿物表面时，可用全湿法提钒工艺;当 钒呈嵌布态存在于矿物内部时，因“传质、传热”效率太低，全湿法提钒率无法满足工业化要求，需采用焙烧等方法打破此状态的钒矿，以释放钒，使其有效地转化为可溶性钒，再进行下一步处理。不同价态钒的溶解性及处理办法见表1。 石煤钒矿高温下焙烧的主要目的:①破坏钒矿的结构，释放出钒;②使低价钒氧化成 高价钒氧化物(主要是V2O5);③在有添加剂存在的情况下，使V2O5与添加剂或矿石本身分解出来的氧化物反应，生成可溶于水或酸的钒酸盐，进一步提取 V2O5;④含钒石煤中的碳含量决定焙烧的温度及时间，若含碳量过高，在焙烧过程中会超过理想的温度，影响焙烧效果，且焙烧时间较长，所以，一般当含碳量大于8%时，需要在焙烧前脱碳，采取两段焙烧工艺。 石煤提钒工艺主要有钠盐焙烧浸出、钙化焙烧浸出、无盐氧化焙烧浸出、直接酸浸、直接碱浸工艺，此外，还有Na2SO4焙烧—浸出工艺、NaCl焙烧—水浸工艺等，也得到了广泛的研究与应用。石煤提钒主要工艺对比情况见表2。 石煤提钒工艺众多，各具特点，不同的提钒工艺一般具有不同的回收率，见表3。钒的回收率直接决定了石煤提钒工业的经济效益，是研究石煤提钒工艺的重要指标，对影响石煤提钒回收率因素的普遍性规律研究一直是提钒工业的工作重点。影响提钒回收率的关键因素是焙烧和浸出，焙烧转化率和浸出率直接决定了钒的回收率。 3.1 焙烧工艺影响因素

石煤提钒焙烧工艺及机理探讨

石煤提钒焙烧工艺及机理探讨 李静;李朝建;吴雪文;仲晓玲;王海华;刘素琴;黄可龙 【摘要】文章考察了焙烧温度、焙烧时间、添加剂种类、添加剂与矿样配比及焙 烧气氛对钒浸出率的影响.试验发现,适合湖南石煤焙烧阶段的最佳工艺条件为:焙烧温度900℃、焙烧时间3 h、W石煤矿样/WCaCO3=100/10,钒的浸出率可达83%. 【期刊名称】《湖南有色金属》 【年(卷),期】2007(023)006 【总页数】5页(P7-10,68) 【关键词】石煤;钒;焙烧 【作者】李静;李朝建;吴雪文;仲晓玲;王海华;刘素琴;黄可龙 【作者单位】中南大学,湖南,长沙,410083;中南大学,湖南,长沙,410083;中南大学, 湖南,长沙,410083;中南大学,湖南,长沙,410083;中南大学,湖南,长沙,410083;中南 大学,湖南,长沙,410083;中南大学,湖南,长沙,410083 【正文语种】中文 【中图分类】TF841.3 中国对石煤提钒工艺的研究始于20世纪60年代末，其中影响石煤中钒浸出率的 关键技术研究一直是石煤提钒综合利用的主要课题。传统的石煤提钒多为钠化焙烧，工艺技术成熟、简单，但由于使用了食盐作为钠化剂，焙烧时产生大量Cl2、HCl 及SO2等有毒气体，对周围环境造成严重的破坏。许多研究单位和厂矿进行了大

量新工艺的研究，如低钠焙烧法、无盐氧化焙烧法［1］、复合添加剂焙烧法［2］及钙化焙烧法［3，4］等，特别是钙化焙烧法，废气中不含Cl2、HCl等有害气体，焙烧后的浸出渣不含钠盐，富含钙，有利于综合利用。本文针对湖南石煤钒矿的特点对其进行无盐氧化焙烧和钙化焙烧，探讨了石煤钒矿的焙烧工艺，对于选择和制定合适的提钒工艺和提钒生产具有重要的指导作用。 1.1 矿样 矿样为湖南石煤钒矿，主要为以高岭石等粘土矿物与尘状有机碳质的混合物，其次为原生石英碎屑及次生石英、白云母碎屑、次生绢云母、绿泥石、重晶石等矿物；其中所含的金属矿物主要为黄铁矿，其次为沉积期的少量硬锰矿，以及热液期铜蓝、闪锌矿、硫钒铜矿等。试验用钒矿石的主要化学成分列于表1。 1.2 试验试剂、设备及分析方法 CaCO3和H2 SO4为市售分析纯。 主要试验设备为SX－5－12型电阻炉、DF－101S集热式量温加热磁力搅拌器、JHS－1型电子恒速搅拌机、SHB－Ⅲ型循环水式多用真空泵。 1.3 试验方法 本试验采用无盐氧化焙烧和钙化焙烧两种工艺来探讨石煤中钒焙烧转化效果。试验过程如下：将矿石用制样机粉碎，然后过分样筛筛分使粒度符合要求，其中钙化焙烧工艺需将CaCO3按要求用量加入矿粉中并混合碾磨均匀，再制成Φ8～10 mm 的小球，在100℃烘干备用。取处理好的石煤试样100 g置于电阻炉中进行焙烧，矿样入炉温度在200℃以下，焙烧温度为700～950℃。到达预设温度后，恒温3 h，然后切断电源，自然降温至室温。焙烧采用单因素条件试验，依次考察各因素对浸出结果的影响，取最佳结果所对应的因素水平进行下一步试验。焙烧后熟料浸出过程采用85℃恒温水浴，氧化焙烧熟料用10%H2SO4浸出，钙化焙烧熟料用5% H2 SO4浸出以考察钒的焙烧转化效果。

石煤提钒研究进展与五氧化二钒的市场状况

石煤提钒研究进展与五氧化二钒的市场状况 宾智勇 【摘要】介绍了石煤提钒传统工艺的改进以及酸法-萃取、无盐焙烧-酸浸-萃取、氧化焙烧-碱浸等几种从石煤无污染提取五氧化二钒的工艺流程,上述工艺不但生产过程无环境污染,钒的回收率还大有提高,是很有前途的清洁生产工艺.同时对近两年国际钒价暴涨暴跌的原因进行了探讨,在分析国内主要钒生产厂家的扩产情况下,指出今后几年五氧化二钒价格有望保持在7万元/t以上. 【期刊名称】《湖南有色金属》 【年(卷),期】2006(022)001 【总页数】6页(P16-20,74) 【关键词】石煤钒矿;五氧化二钒;新工艺;无污染;市场;价格 【作者】宾智勇 【作者单位】湖南有色金属研究院,湖南,长沙,410015 【正文语种】中文 【中图分类】TF841.3 石煤是一种存在于震旦系、寒武系、志留系等古老地层中的劣质腐泥无烟煤，系菌藻类低等生物死亡后，在浅海还原条件下形成。我国湘、鄂、豫、渝、陕、赣、黔等地富产含钒石煤，全国探明含钒石煤储量618.8×108 t，其V2O5品位多在0.1%～0.5%之间，总钒量达1.18×108 t，占我国V2O5总储量的87%，超过世界其他国家和地区钒的总储量，其中在现阶段有工业开采价值（V2O5含量0.8%

以上）的达8×106 t。 含钒石煤的物质组成复杂多变，钒的赋存状态和赋存价态变化多端，且分散细微，X－衍射一般很难清晰准确地辨明其赋存方式；而选矿的方法也不能予以富集。钒在石煤中的价态分析研究结果表明，石煤中的钒绝大部分以V3＋形态存在于含钒云母、钒云母、电气石、石榴石等硅酸盐矿物中，以类质同象形式部分取代硅氧四面体“复网层”和铝氧八面体“单网层”中的Al3＋。石煤中的钒还可以形成钛钒石榴石、钙钒石榴石、变钒铀矿等矿物；亦可以金属有机络合物和钒叶啉的形态存在；有时也以络阴离子呈吸附形态作为混入物存在于氧化铁、粘土类矿物中。 湖南有色金属研究院冶金所是国内进行石煤提钒工艺研究最早的科研单位之一，上世纪七十年代末八十年代初即对岳阳新开、湖北通山等地的含钒石煤进行了详细的工艺研究、建厂生产。进入新世纪以来，特别是近两年，随着国际国内市场五氧化二钒价格的暴涨（含量98%的粉状V2O5国际市场价格从2003年初的3.3美元 ／kg涨至2005年4月最高的66美元／kg，国内市场价格也从3.5万元／t涨至最高33万元／t），各地又掀起了建厂提钒的热潮。由于国家环保要求日益严格，严禁外排对周边环境造成严重污染的HCl、Cl2、SO2等腐蚀性气体超标的废气，2005年以来国家环保总局加大了对小钒厂的整治力度，关闭、炸毁了采用NaCl 为添加剂的小钒冶炼厂，如湖南古丈至2005年6月底已摧毁了五家非法钒厂，湘西自治州关闭了31家小钒厂，45家整治；岳阳在7月中旬集中取缔了十几家炼 钒厂；湖北、河南、陕西等省也相继开展了类似整治行动。因此，寻求无污染或污染可控、可治理的提钒新技术、新工艺就成了众多投资者的当务之急。在对湖南、湖北、河南、陕西、重庆、贵州、江西等地的十数个含钒石煤矿样进行探索试验、小型条件试验和扩大试验的基础上，结合国内外同行的研究成果，作者试图概括一下当前石煤提钒的主要新工艺，并对五氧化二钒的市场状况进行阐述。 1.1 从石煤中提取五氧化二钒传统工艺的改进

红河州屏边县钒矿钒的赋存状态研究报告

红河州屏边县钒矿钒的赋存状态研究报告 红河州屏边县位于云南省东部，东南部接壤广西壮族自治区，是全国重要的钒矿资源集中区之一。本报告旨在探究屏边县钒矿的赋存状态。 一、矿床类型 屏边县主要钒矿床为伟晶岩型钒矿床，少量为蚀变岩型钒矿床和角闪岩型钒矿床。其中，伟晶岩型钒矿床又可分为铁和氧化物-硫酸盐两种类型，且区别明显。 二、矿体特征 伟晶岩型钒矿床主要矿体为伟晶岩体，常伴生显晶石、磁铁矿、绿帘石等矿物。属翁戛派岩矿床类型，呈珊瑚状生长。铁伟晶岩型钒矿床形成于长期的岩浆热液作用下，属于热液改造成因。氧化物-硫酸盐伟晶岩型钒矿床形成于长期氧化还原条件下， 属双重作用成因。 蚀变岩型钒矿床主要矿体为斑岩体和伟晶岩体内的矿化带，矿化主要由钒、钼、铜和银组成。斑岩体是由长英质的火山碎屑以及变质风化产物的复合岩体。矿化带通常分为绿帘石变晶带和蚀变带。 角闪岩型钒矿床主要矿体为石英岩中的矿化带，矿化主要由钒、铜和银组成。石英岩为长英质火山岩的次生产物。

三、地质特征 屏边县钒矿为富含铁和较高含钒、钼、铜等有色金属的伟晶岩型钒矿床。矿区多为火山岩地区，主要是侵入于中下侏罗系火山和沉积岩系中。自矿区成矿时期以来，经过了多期构造变形，同时还经历了热液、氧化还原等物质交代作用，导致了矿床的形成。 四、矿产资源 屏边县钒矿储量丰富，目前已发现钒矿3处，储量约为2.5亿吨。其中，华钒公司探明储量1.6亿吨，是世界优质的近岸大 型钒铁资源；秦皇山钒钛矿储量达6000万吨，也是全亚洲最 大的新型重稀土矿床之一；宝安钒铁矿储量约3000万吨。 五、总结 屏边县钒矿存在着多种类型的矿床，性质极其复杂。矿体分布以伟晶岩体和火山碎屑岩矿体为主，赋存状态也因矿床类型的不同而有所不同。屏边县的钒矿储量丰富，钒资源的开发和利用具有很高的开发价值和市场价值。屏边县的钒矿资源十分丰富，下面我们列出一些相关数据并进行分析： 1. 华钒公司探明钒矿资源1.6亿吨。 华钒公司是屏边县内最大的钒矿企业，其探明储量达到1.6亿吨，是世界近岸大型钒铁资源，也是全球最主要的钒铁生产企业之一。

工艺前沿钒的提取工艺

工艺前沿钒的提取工艺 钒是一种重要的金属元素，广泛应用于冶金、化工、能源、电子等领域。钒的提取工艺对于其有效利用和资源循环利用具有重要意义。目前，钒的提取工艺主要包括湿法和煅烧法两种方法。下面将分别介绍这两种工艺的前沿研究。 湿法提取是钒的主要工艺之一，该方法主要利用水溶液中的钒化合物进行钒的分离和提取。湿法提取过程中的关键技术包括酸性浸取、氨浸提、溶出过程中的分离和纯化等环节。近年来，一些新型的酸性浸取剂被应用于钒的浸取，如有机酸、阴离子交换树脂等。这些新型浸取剂具有浸取效率高、回收率好的特点，可以提高钒的提取效率和纯度。此外，利用新型的固液分离技术也有助于提高钒的提取效率，例如超滤技术、湿法焙烧等方法可以实现固液分离的同时降低浮选损失。此外，如何高效地分离和纯化溶出液中的钒元素也是当前研究的热点，一些新型的纯化技术如离子交换、溶液电解沉积等被广泛应用于钒的提取工艺。 煅烧法是另一种常用的钒提取工艺，其主要利用矿石中的钒氧化物在高温下氧化还原的特性进行提取。煅烧法的关键技术包括矿石的选矿、矿石的氧化还原反应以及氧化还原产物的分离和纯化。目前，以氧化钒矿为原料，通过氢还原或氨还原等方法可以实现高纯度的钒的提取。近年来，一些新型的煅烧技术也被引入到钒的提取中，如微波煅烧、高温煅烧等技术，这些技术可以提高煅烧效率和纯度。 除了传统的湿法和煅烧法提取工艺，近年来一些新型的钒提取技术也得到了发展。其中，离子液体提取技术是一种新兴的提取方法。离子液体是指具有低熔点、宽

电化学窗口、好溶解性等特点的有机盐类物质，在钒提取中具有良好的应用前景。离子液体可以作为溶剂或萃取剂直接提取钒矿石，同时还可以调节离子液体的性质以提高钒的萃取效率和选择性。此外，一些新型的提取材料如纳米材料、分子筛等也被用于钒的提取，这些材料具有较高的比表面积和吸附能力，可以实现高效的钒提取。 总之，钒的提取工艺是一个复杂而多样的领域，目前的研究主要集中在湿法、煅烧法和新型提取技术等方面。通过不断的研究和技术创新，相信钒的提取工艺将在提高提取效率、降低成本和环境污染等方面得到进一步的改善和发展。

基于硫酸铵+硫酸混合助剂的石煤焙烧─酸浸提钒

基于硫酸铵+硫酸混合助剂的石煤焙烧─酸浸提钒 吴强;彭同江;孙红娟;张冬 【摘要】为了了解含钒石煤焙烧过程助剂硫酸铵+浓硫酸对焙烧—酸浸提钒效果 的影响,以四川广元某V2O5含量为0.82%的含钒石煤试样为研究对象(33.03%的 钒赋存在有机质中,59.45%的钒赋存在硅酸盐矿物中),在混合助剂硫酸铵与浓硫酸 的物质的量之比为1:1的情况下,考察了焙烧温度、混合助剂添加量、试样的粒度 和浸出温度对钒提取率的影响.结果表明,在添加硫酸铵+浓硫酸助剂的情况下,250℃焙烧导致试样中的云母相消失,伴随着硫酸铁铵、硬石膏新相的生成;焙烧温度上升 到400℃,硫酸铁铵的衍射峰强度达到最强;继续提高焙烧温度至500℃,硫酸铁铵的衍射峰强度减弱;在320℃的焙烧熟料中有新相硫酸铝铵生成,至350℃处于增强阶段,至400℃硫酸铝铵相又全部消失.细度为-120目的试样按SO2-4与 Al2O3+Fe2O3的物质的量之比3.5添加硫酸铵+浓硫酸,350℃下的焙烧熟料在90℃下进行硫酸酸浸,钒浸出率可达95.67%.%In order to understand the influence of ammonium sulfate and concentrated sulfuric acid additives on extrac-tion of vanadium in the process of roasting-acid leaching of vanadium-containing stone coal,taking the vanadium-containing stone coal fromguangyuan,Sichuan as the research object(33.03% of vanadium occurs in organicmatter,and 59.45% of va-nadium occurs in silicateminerals),the influences of roasting temperature,the dosage ofmixed auxiliary additives,particle size of the sample and leaching temperature on the leaching rate of vanadium were investigated under themole ratio ofmixed auxil-iary ammonium sulfate and concentrated sulfuric acid 1 : 1.The results showed that under the conditions of the

石煤钒矿浮选钒精矿

终于破解石煤钒矿浮选钒精矿的难题 石煤钒矿中国的储量世界第一。石煤钒矿中钒的冶炼，目前无论是酸浸法还是焙烧法，正在湿法冶炼工艺上趋同，各方研究成果已经趋于统一。然而，这些研究成果的立论前提都是以质量分数为1%左右的石煤钒矿为起点的，这就不可避免地带来了“高投资”、“高污染”、“高成本”、“低产出”等令人头痛的问题。湘西自治州祥云冶化科技开发有限责任公司的研究人员转变科研着力点，将目前集中研究钒冶炼工艺流程转变为着力研究钒冶炼原料质量分数提高这一没有人正面提出和妥善解决的问题上来，通过五年的研究与探索，从失败中总结经验教训，从浮选理论和浮选实践上都取得了突破，终于破解了石煤钒矿浮选钒精矿的难题。 人们普遍认为：石煤钒矿中的钒系微细晶粒，无固定载体，以吸附状态和类质同相形式赋存于不同的岩石中不可能浮选。美国的英佛曼公司目前也仅停留于着手用浮悬法提钒的研究上。此法的特点是将矿石打磨成细粉，浸入水中，分离碳，再取钒。他们认为如果此法能成功，将意味着炼钒革命性的突破。我国国家高技术研究发展计划（863计划）将《高碳石煤中钒的赋存状态与优先选煤》列入基金项目（项目编号：2006AA06Z130）。公布的研究结果是：常规浮选工艺很难达到有效分离碳的目的，碳、钒以及矸石三者的分离比较困难。 浮选钒精矿的基本思路是：在湿法冶炼提钒之前，运用浮选工艺将石煤钒矿中占80%左右的二氧化硅和碳先行分离，只让20%左右的钒、镍、钼、镓、银等元素的混合物进入冶炼流程。如果这一目标实现，钒的冶炼将发生重大变化，甚至是根本性的突破。湘西自治州祥云冶化科技开发有限责任公司的研究人员，按照传统

的浮选理论进行了一系列浮选实验，选择了多种药剂组合，浮选效果都不理想。在苦苦探索中大家逐步悟出了一个道理：理论一旦形成，有利于统一人们的思想，也可以束缚人们的思维。理论可以指导实践，也可能误导实践。于是科研人员逆向思维，创新理论，突破常规，有针对性地组合选矿药剂，使用了一些人们从来没有用于选矿的化学药品作为选矿药剂，科学确定工艺流程，达到了预期效果。 一、浮选方法：正浮选，即上浮钒精矿。 二、药剂组合：根据不同矿种（主要是原生矿—深部矿、氧化矿—地表矿及矿区差异）分别采取不同的药剂组合。 三、浮选指标： 实验室用XFD-1单槽浮选机浮选石煤钒矿浮选效果显示，工业化生产过程中完全可以实现如下指标： 1、精矿品位质量分数可以提高到8%以上。 2、回收率可以达到80%以上。 3、选矿成本可以控制在8000元/金属吨左右。 四、环境影响： 采用的浮选药剂均不会对环境产生恶劣影响，对环境的污染不会超过浮选硫化锌的水平，且容易治理。