煤中釩的測定方法

我國石煤資源中已發(fā)現的伴生元素多達60多種，其中可形成工業(yè)礦床的主要是釩，其次是鉬、鈾、磷、銀等等。石煤釩礦床是一種新的礦床類型，稱為黑色頁巖型釩礦，它是在邊緣海斜坡區(qū)形成的，主要含釩礦物是含釩伊利石。但百分之七八十的石煤中釩的品位很低，五氧化二釩含量多在0.8%以下，要進行提釩技術難度極大。攀鋼在石煤提釩技術上取得了突破，使釩的總收率平均達到60.70%，遠遠高于國內同行業(yè)通常的40%~50%的指標。

石煤中V2O5品位較低，一般為1.0 %左右。石煤中的釩以V(Ⅲ)為主，有部分Ⅴ(Ⅳ)，很少見Ⅴ(V)。由于V(Ⅲ)的離子半徑(74 pm)與Fe(Ⅱ)的離子半徑(74 pm)相等，與Fe(Ⅲ)的離子半徑(64 pm)也很接近，因此，V(Ⅲ)幾乎不生成本身的礦物，而是以類質同象存在于含釩云母、高嶺土等鐵鋁礦物的硅氧四面體結構中。我國從20世紀60年代開始對石煤提釩進行研究，70年代開始工業(yè)生產，所使用的工藝均為鈉化焙燒(NaCl)-水浸或酸浸工藝。這種工藝存在兩個嚴重缺陷，一是因為焙燒過程生成難以凈化處理的Cl2、HCl、SO2 混合氣體而造成環(huán)境污染，二是釩回收率普遍為45-55%，使50%左右的釩礦資源得不到有效利用而浪費。

為改變和取代鈉化焙燒工藝，科技工作者進行了鈣法焙燒、空白焙燒、濕法酸浸等新工藝的研究。鈣法焙燒雖然解決了大氣污染問題，但焙燒過程受礦石種類和性質影響較大，焙燒氣氛、時間、溫度和鈣鹽用量等的影響也非常敏感，控制不當，容易形成難溶的硅酸鹽，使得部分釩被"硅氧"裹絡, 或者礦樣中的部分釩與鐵、鈣等元素生成釩酸鐵、釩酸鈣等難溶性化合物?？瞻妆簾饕窍虢鉀Q石煤脫碳和低價釩的氧化問題，但焙燒設備還是傳統(tǒng)的立窯、平窯和沸騰爐，不僅生產規(guī)模有限，而且焙燒過程并沒有改變含釩礦物的晶體結構，不能有效提高釩的回收率。濕法酸浸工藝不需焙燒，石煤礦石可以濕磨，適合大規(guī)模生產，因此成為石煤提釩研究的重點。濕法酸浸提釩工藝的基礎理論研究也有一些進展。石煤酸浸提釩工藝已在陜西、湖南等地得到較大規(guī)模的生產應用。

然而，酸浸提釩工藝還存在一些需要解決的問題。一是為得到較高V2O5浸出率，不得不消耗大量H2SO4，生產中H2SO4用量一般為礦石質量的25~40%，V2O5浸出率一般在65%~75%左右，超過80%的很少，V2O5回收率一般不超過70%;二是酸性浸出液的凈化除雜、Fe(III)還原和pH值調整等工序需要消耗大量藥劑，特別是氨水，從而導致氨氮廢水的產生及處理問題。

含釩石煤和含釩粘土酸浸提釩要解決的關鍵問題，是在提高V2O5浸出率和回收率的前提下，如何降低消耗和避免環(huán)境污染，發(fā)展方向是開發(fā)低消耗低成本的清潔生產工藝。

楊教授等經過多年努力開發(fā)成功石煤提釩環(huán)保工藝。新工藝采用"濃酸二段熟化催化循環(huán)"技術對含釩石煤進行科學處理，V2O5轉化率≥90%，浸出率≥90%，總回收率≥82.5%。新工藝徹底告別傳統(tǒng)的鈉化焙燒工藝，生產流程中不產生有害廢氣，廢水經過凈化處理后循環(huán)利用，提釩尾渣可用作建筑材料，從而實現了石煤提釩的清潔環(huán)保、節(jié)能減排和資源的循環(huán)利用。新工藝科研成果、擴大試驗成果和工業(yè)化生產試驗成果先后通過政府組織的專家鑒定，專家鑒定意見是:所采用的提釩技術原理正確，形成的工藝技術路線穩(wěn)定，首次提出的二段熟化技術具有創(chuàng)新性，技術成果達到國內領先水平，這項新工藝已經在湖南保靖縣建廠投產。

經過近10年的艱苦探索和反復試驗，在理論上和工藝上解決了含釩石煤和含釩粘土酸浸提釩的技術難題。開發(fā)的酸浸提釩新工藝，關鍵技術與創(chuàng)新點在于成功開發(fā)出二種酸浸提釩專用添加劑SMTV01和SMTV02，使含釩石煤和含釩粘土酸浸提釩效率明顯提高，可使V2O5浸出率穩(wěn)定達到90%以上，V2O5回收率穩(wěn)定達到80%以上，而H2SO4用量和氨水用量可大幅度降低，并明顯改善液固分離狀況，濾渣含水率下降10%左右。