石煤提钒技术进展(何东升)

1、石煤提钒技术现状,报告人：何东升,Technical aspect of extraction vanadium from Stone coal ore,一、钒及钒的应用,二、我国钒资源,三、石煤型钒矿,四、石煤提钒工艺,提 纲,五、结语,钒及钒的应用,1,一个美丽的传说：,在很久很久以前，在遥远的北方住着一位美丽的女神名叫凡娜迪丝。有一天，一位远方客人来敲门 ,史实:,1801年，里奥发现新元素，误以为是“铬”。,化学家沃勒犯了同样的错误。,1831年，瑞典人塞弗斯托姆从铁矿石中分离出 钒，并以美丽女神Vanadis（凡娜迪丝）名字命名。,钒及钒的应用,1,钒及钒的应用,1,钒及钒的应用,1

2、,钒是一种化学元素，它的化学符号是V，它的原子序数是23。,第四周期，第五族元素，d区元素，过渡元素,金属光泽，银灰色,钒及钒的应用,1,钒及钒的应用,1,钒的价态,钒的氧化物,钒具有可变的氧化数，能生成+2、+3、+4、+5氧化态的化合物。其中最高氧化态为+5时相当于d0的结构，故五价钒的化合物较稳定。,在氧化物中钒一般显+5价，但也有+2、+3和+4价的氧化物存在，不过它们比较容易过渡为+5价的氧化物。,钒及钒的应用,1,钒氧化物性质比较,钒及钒的应用,1,三种应用形式：金属钒、钒化合物、钒合金,钒在高科技尖端科学与军工领域有着广泛的用途，属于战略性资源，因此中国限制这金属的出口。,钒是一

3、种战略性资源,钨、锡、锑、钼、铟、钒 、稀土(17/16),钒及钒的应用,1,（1）在钢铁行业中的应用,钒及钒的应用,1,（1）在钢铁行业中的应用,在结构钢中加入0.1%的钒，可提高强度10%20%,减轻结构重量15%25%，降低成本8%10% 。,中国,级钢筋，级高强度钢筋(10) 。,国际,欧洲,460Mpa的级钢筋,500Mpa的钢筋,钒及钒的应用,1,（2）在合金中的应用,钒在合金中的应用主要体现在钛基合金上，是 用于制造飞机和火箭的优良高温结构材料。,Ti-6Al-4V,Ti-6Al-6V-2Sn,Ti-8Al-1V-Mo,钒可用于磁性材料，硬质合金，超导材料及 核反应堆等领域。,钒

4、及钒的应用,1,（3）在化学工业中的应用,钒及钒的应用,1,（4）在电池行业中的应用,钒电池全称为全钒氧化还原液流电池(Vanadium Redox Battery ;VRB)，在1985年由澳大利亚新南威尔士大学提出。,钒及钒的应用,1,（4）在电池行业中的应用,电池容量大且容易调整、寿命长； 能耐受大电流充放； 活性溶液可再生循环使用； 不会产生污染环境的废弃物等优势。,斯巴鲁G4e概念车（钒电池）,充一次电，可以跑200公里； 充电站充，15分钟充80%； 家里充，八个小时；,中国工程物理研究院、中国科学院大连化学物理研究所、清华大学、普能公司。,主要研究单位,全钒氧化还原液流电池（VR

5、B）,钒及钒的应用,1,（5）其他应用,钒在陶瓷工业上用作颜料（称作陶瓷颜料）。 钒的氧化物和偏钒酸盐可用于生产印刷油墨， 他们可促使反应，形成树脂黑涂料。 钒可清除天然气中有毒的硫化氢和矿物燃料发 电厂废水中有毒的氧化氮，也用于处理汽车尾 气中的氧化氮。,一、钒及钒的应用,二、我国钒资源,三、石煤型钒矿,四、石煤提钒工艺,提 纲,五、结语,2,我国钒资源,（1）资源总量,我国是世界上钒资源储量最丰富的国家之一 。,USGS (Minreral Commodity Summaries) 2008年1月最新统计,2,我国钒资源,（2）资源类型,我国的钒资源主要有两大类：,钒在地壳中的丰度虽达到1

6、35ppm（20位左右）， 在自然界相当分散，一般不会形成单独的矿床。,钒主要是同铁、钛、铀、钼、铜、铅、锌、铝等金 属矿共生，或与碳质矿、磷矿共生。,钒钛磁铁矿+石煤,2,我国钒资源,钒钛磁铁矿,我国的钒钛磁铁矿主要分布在四川攀枝花西昌地区、河北承德地区、陕西汉中地区、湖北郧阳、襄阳地区、广东兴宁及山西代县等地区。,TiO2 6.18亿吨 35%（世界）；95%（中国）,V2O51862万吨 11.6%（世界）；52%（中国）,钒钛磁铁矿资源近 96亿吨,攀枝花,2,我国钒资源,石煤钒矿,我国石煤储量巨大：湖南、湖北、浙江、江西、广东、广西、贵州、安徽、河南、陕西等10省、自治区石煤的总储量

7、为618.8亿t，其中探明储量为39.0亿t，综考储量为579.8亿t。,2,我国钒资源,石煤平均含钒品位,V2O5品位低于0.5%的占到60%。在目前的技术 经济条件下，V2O5品位达到0.8%0.85%以上 的石煤才具有工业开采价值 。,（3）钒钛磁铁矿提钒,2,我国钒资源,一、钒及钒的应用,二、我国钒资源,三、石煤型钒矿,四、石煤提钒工艺,提 纲,五、结语,3,石煤型钒矿,（1）石煤,石煤是一种含碳少、发热值低的劣质无烟煤，又是一种低品位多金属共生矿。,低品位多金属共生矿：,钼、硒、铜、铀、镉、银、锗,劣质煤,发热值低（3.510.5MJ/kg）、灰分高（40%90%）,3,石煤型钒矿,

8、（2）石煤成因,石煤是海水中菌藻类低等生物与胶状硅质或泥质一道沉积在还原环境下，由泥质等掩埋，经生物化学作用，这些有机质逐渐分解出H2S、CO2、CH4等气体，而遗留下腐泥质，这种作用循环往复，有机质比例不断增加，再经复杂的成岩作用过程，最终形成现在有利用价值的石煤。,3,石煤型钒矿,（3）石煤性质,有机物质：低等浮游生物和藻类,物质组成：,无机物质：泥质、粉砂质、硅质、钙质,氧化硅：5070 氧化铁、氧化铝：99% 反萃率：95% 精制回收率：99% 钒总回收率：50%,总回收率偏低，主要是采用平窑焙烧，焙烧效果不好。,（3）石煤直接酸浸萃取沉钒制精钒工艺,长沙有色冶金设计研究院-陕西中村钒

9、冶炼厂,总回收率达65%以上，生产成本低（ 4万/V2O5t） 直接酸浸，减少了焙烧环节，缩短了流程 无烟气污染，废水和废渣经简单处理后可直接排放 试剂消耗量大： 每天消耗约70t硫酸、70t石灰和23t氨水,（4）两段焙烧逆流碱浸萃取沉钒制精钒,（沸腾炉+回转窑）焙烧，有利于钒的转化，热能利用率高 ； “碱性介质两段逆流内循环”浸出方法，可显著提高钒浸出率和浸出剂的利用率； 采用无氯焙烧、碱性介质浸出工艺，能有效控制有害元素（铀、镉等）的走向，解决了严重环境污染和设备腐蚀问题 。,V2O5纯度大于99.5%，钒回收率达到67.55%。,（5）循环氧化法提钒工艺,武汉科技大学,低钠复合添加剂 两段水浸加稀酸浸出 酸浸液亚铁沉钒后作为中间产品返回再氧化焙烧 从第一段水浸液中获得钒产品