商洛低热值石煤钒矿综合利用的实验研究

发布时间：2020-08-15 23:32

【摘要】：石煤是一种劣质无烟煤,具有低碳、低热值、硬度高、高硫和高灰等特点,往往伴生有微量的钒、钼、铀、磷、银等有价元素。我国含钒型石煤资源丰富,开发利用程度不高,目前主要用于单一提钒、发电等。开展石煤资源的综合利用研究,提高其资源利用率是重要的研究课题。本文针对商洛地区低热值石煤钒矿,在查阅相关文献的基础上,计算出流化床燃烧发电所需石煤和无烟煤的掺烧配比,在实验室采用模拟石煤配煤燃烧制备灰渣。重点对直接燃烧和固硫燃烧得到的两种灰渣,进行了对比湿法提钒实验。石煤中钒的赋存形态复杂,提钒工艺存在地域性差异。本研究首先对石煤灰渣的基本性质进行了分析研究,通过探索实验和条件实验,最终确定了“燃烧灰渣—酸性浸出—结晶回收钾—中和还原—萃取反萃取—沉钒—煅烧—精钒(V2O5)”的提钒工艺流程,可以有效回收石煤燃烧灰渣的钒和钾。并确定了各工序的主要工艺参数,结果如下:(1)石煤和无烟煤以3:1配比,通过直接燃烧和加入Ca O固硫燃烧得到两种燃烧灰渣。燃烧灰渣采用直接酸浸逆流洗涤循环浸出,同时加入助浸剂强化浸出,实验表明,当搅拌速度为200rpm,助浸剂用量为1#0.5%+2#4.5%,硫酸用量为32.5%,液固比为2:1,浸出温度为90℃,浸出时间为16h,直接燃烧灰渣的钒浸出率为77.61%。硫酸用量为40%,液固比为3:1,浸出温度为90℃,浸出时间为6h,固硫燃烧灰渣的钒浸出率为72.86%。(2)重点对固硫燃烧灰渣浸出液通过结晶回收生产硫酸钾进行了实验研究。固硫燃烧灰渣的浸出液结晶后,采用石煤灰渣中和,中和渣返回浸出,灰渣中和上清液经石灰中和、铁屑还原之后进行四级逆流萃取。萃取剂组成为12.5%P204+5%TBP+82.5%磺化煤油,相比(O/A)为2:1,萃原液p H值为2.5。萃余液V2O5浓度0.016g/L,负载有机相V2O5浓度为2.89g/L,V2O5萃取率为99.3%。采用四级逆流反萃制备沉钒原液,反萃剂为1.5mol/L硫酸,相比(O/A)为4:1。反萃液中V2O5浓度为8.492g/L,有机相中V2O5浓度为0.067g/L,V2O5反萃取率平均为96.9%。(3)沉钒原液在控制酸度0.6mol/L,60℃下加入200g/L的氯酸钠溶液进行氧化后沉钒,沉钒温度为92℃,用25%氨水调节p H值至1.7。沉钒率为97%,精钒产品中含V2O5 98.13%。红钒热解回收率大于99%,五氧化二钒的总回收率为71.7%~75.4%。得到的精钒产品中含V2O5 98.13%,符合GB3283-87的标准。本研究为进一步开展工业实验奠定了基础,确定的提钒工艺易实现连续操作、钒回收率较高、三废排放少。相关成果对陕南地区低热值石煤的综合利用有应用价值。
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TF841.3
【图文】：

石煤钒矿

西安建筑科技大学硕士学位论文表 2.4 石煤钒矿的硫物相分析Table 2.4 Sulfur phase analysis in vanadium-containing stone coal名称硫酸盐中硫硫化物中硫相和含量% 0.28 1.31 1.59占有率% 17.71 82.29 100.00由表 2.4 知石煤中含硫 1.59%，且硫化物中硫的含量为 1.31%，发电过程要关注硫的回收，以便尾气要达标排放。（4）石煤钒矿的差热热重分析

固硫灰渣,X-衍射,图谱

图 2.2 非固硫灰渣的 X-衍射图谱Figure2.2 The X-diffraction pattern of no solid sulfur ash0200040006000800010000120001400016000 Intensity/a.u - SiO2 - CaSO4

电位-pH图,电位-pH图,摩尔浓度,溶液

图 3.1 在不同 pH 值和钒的总摩尔浓度下钒在水溶液中的电位-pH 图3.1 In different pH value and the total molar concentrations of vanadium potential-pH figure in aqueous solution程的动力学分析程的反应过程一般可用下式表达：aA (aq) bB(l) cC(s) dD(aq)明，石煤灰渣浸出属于有固体残留的固—液反应过程[59]，符学环节包括以下几个步骤[60]：出剂（H2SO4）质点由液流中心向石煤渣固体颗粒外表面的出剂质点沿着石煤渣颗粒的空隙和裂缝向颗粒内部的深入出剂质点在石煤颗粒表面上的吸附；吸附的浸出剂和矿物之间发生化学反应；

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