PDF《始憾试验》

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始憾试验 工程设计与研 究ENGI NIII I I NG DES I GN AND RES EARC H 总第?

9 期1993年3 月石煤提钒工艺浅析旦TF稗(摄量 ) 本文对石煤提凯的传统工艺、新工艺以殛两者的技术经济指标作了对L 七 分析,指出了 新工艺的优点・可供有关专业^员参考. 我 国石 煤储 量大 ,分 布广 ,总储量 约数 百亿 吨 .石煤 中赋存的2

0 余种 元素 具有综合利 用价值 ,当前 最有利 用价值的是 钒 .我 国石煤 中五氧 化 二钒 品位较高 一般 为0.

8 ~1 .

0 呖 .有的高达 2~ 4呖 .因此 , 在综合利用石煤 时提 取其 中的钒 ,对 国家 及地 方 的经 济发展具 有积 极作用 . 目前 ,我 国年 产五氧化二 钒为数千 吨,其中约 三分之 二国 内消耗 ,其余 出口.生产五氧 化二钒 的原料有钒 渣和石煤 ,其 中石 煤提钒的产量 ,约 占全国钒 产量 的i0舫我国钢产量迅速 增长 ,,

钒 的需求量可望逐 渐上 升.国际市场上 , 由于南 非生 产的增长 ,供求 较为缓和 ,但 市场竞争相 当激 烈 .我国石煤 钒厂规模小 , 回收 率低 ,成本高 ,竞 争能力 不强为使石煤 钒厂 .特别 是新建 钒厂提高 经济效 益 ,能在市场 上立足 .本文 就新 、老 工艺 以及 两者 的技术经 济进行对 比分析

一、石煤提钒传 统工艺 我 国从

6 0 年代开始 .就将处理 钒钛磁铁 矿的含 钒渣进行钠化焙烧制 取精 钒的工艺方 法 用于石煤提 钒试验 ,7 O 年 代投入 生产 .我 国的石煤 钒厂基 本上都采 用 了这种工 艺 .有 些工厂延续至今 .典型的钠 化焙 烧工艺流程 如图所示.该工 艺具有流程简 单、投资少 、 易于土法 上马等优 点 ,但 存在着污染严 重、回收率低劳动强度大 、生产环境 差等缺 点 .石煤 I石煤破碎I加食盐混台l制 球I_一焙饶一 一一一― ― ― . ― 一I…一一一f水浸出J况粗饥L竺_J溶 解l-一竺I沉偏掌L敢铵一灼烧精钒l 提 钒的焙烧设备可 以是 沸 腾炉或 是平窑.沸腾炉赔 烧完全 ,机械化 程度高 ,焙烧温度 和物料停 留时 间等都 易于 控制 . 因而转浸 率、单位炉底面积 产量 都高 于平 窑 .但 由于沸腾炉造价高 ,耗 电量大 .收尘系 统腐 蚀严重 难 以维护等原 因 ,在 我国未能普 追使 用 .而 平窑则因投 资少 ,设备 简单 、操作 处理灵活 等优点 ,为一 般石煤 钒厂所 采用 ,井能获得 较好的经 济效 益 .但 平 窑钠化 焙烧―― 水漫 工艺在生 产中存在着 以下几个主要 问题 :

1 . 焙烧烟气中有 大量的Cl t 、HC1以 及少 量S O 气体 .这些有 害气体严重破坏环 境 ,同时腐蚀厂房设 备 .如岳 阳新开 ,崇阳等钒 厂周 围大片草木枯死 . 农工关 系紧张 , 环保罚款及农业 赔偿 负担 沉重 .已成为 困扰钒 厂的主要因素 . 2.五氧 化 二钒的转 浸 率和综合 回收率 低 .石煤耗 量大 .资源浪费严重 . 3.机械 化程 度低 .劳动强度 大 ,工作 条件恶劣 ,劳 动生 产率低 . 4.食盐 消耗 大 .平均每

1 O 吨石煤 要消 耗1吨.即生产

1 吨精钒消耗 食盐

2 0 ~3

0 吨.这对成本影 响较大 .尤其是 对远 离食盐产地 的 维普资讯 http://www.cqvip.com 总第期石煤提钒工艺浅析钒厂.5.生产能力小,每平方米窑底面积年 产焙 砂 量仅

1 .

5 ~ 2吨,不逸合 大规模 生产 . 因此 .上述 问题影 响了石煤 钒厂经济效 益 的提 高和生产的 发展.

二、石煤 提钒新工 艺 近年 来 ,国 内一些科研 生产单位在 大量 试 验的 基础 上,分 别提 出了石煤氧 化焙 烧一 ~ 酸浸氧化焙烧一一水浸,氧 化焙 饶―― 碱浸钙化焙烧―― 碳妓浸 出 、直接酸浸 、 沸骑 炉渣酸 浸 等新工艺流程 ;

同时遥研究 了 从水浸 台钒溶液 中用溶荆萃取法 、离 子交换 法或石灰碳 铵法提 取精钒 ,取 得了 一些较好 的鳍 果 .上述提钒 新工 艺 以石煤氧 化焙 烧一 ~ 酸浸 试验工作较为完 善 ,先 后 于湖北 鄂西 第 一钒广和河南 渐 川钒 厂取得 中型试验成功并为部分 拟建钒 厂所 采用 . 同时. 石煤氧 化 焙烧――水浸工 艺 中型 试验也 正在 湖南 怀化钒厂进行 .如试验 成功将 给石煤提 钒工艺 发展带来重要影响.石煤提 钒新工 艺有 以下 主要特 点: I . 氧 化焙烧 代替钠化 焙烧 石煤 钠化焙烧需 消耗 大量食盐 ,由于化 工业 的迅速 发展 ,我国食盐 已供不 应求 此外,在 焙烧过程 中产生 大 量有害 气体,环境 污染 严重 这些 因素 制约了 钒的 发碾 而氧 化 焙烧 不需 加入食盐 ,避免 了焙 烧烟气 中cI z 和HC1 对环境的严重污染,为生产 创造一个良好 的条件 . 同时 , 焙烧 的热 量易于 剥用 . 氧 化焙烧设备 可选择平 窑 沸腾炉和转 炉转炉一般用于大 型工业生 产, 生产连 续, 但投资大 .平窑比较简单 ,可安装搁管 式锅 炉利 用余热 ,但焙烧温 度的 控制 比较难 .沸腾炉设 备效 率和机 械化程 度高 . 但投资高 . 耗 电大 并 要求石煤 发热值在

1 0

0 0 大卡 以上 2.三废减 少 ,环境改 善(1)废气 :与钠 化结 烧相 比 .氧 化焙 烧过 程产生 的烟气 .可经 简单 的烟气处理设 施处理,即可 达到国家排放标准.(2)废水 :生产废水大部分 可循 环使 用 .排 出量少 .排 出废 水加 以集 中进行简 易处理可达到排放标准.(3)废渣:可做 为建材原料 综合剩用.但 需注 意的是 , 当石 煤 中含铀量稍 高,翻采用水 浸提 钒工 艺这时铀存 在浸 出渣中 . 废渣 的放射性 强度可能趣标 ,为此渣的利 用 和堆放 必须按照规定进行处 理.3.工艺流程短新工艺中采用溶剂 萃取 法离子交换 法等手段 ,将传统的酸沉 、碱溶二步沉 钒制 取精钒工 艺 ,改为一步沉 钒工 艺 ,缩短 生产周 期 ,减少钒在工 艺过 程中的损失 . 4.劳动生 产率提高 由于新工 艺流程较短 .机械 化程度较高,定员相 应减少 .工人 劳动 强度 减小 ,劳动生产 率提 高近 一倍 .

5 . 回收 率提 高 ,经 济效 益改 善 传统钠化焙烧 工艺五氧化 二钒的总 回收 率较低 ,一般为3

0 ~5

0 畅 .其 中转浸率5 D ~

6 0 嘶 .有 时更 低 .核 工业部北京化工冶金研究院采用氧化焙烧―― 酸浸 工艺对鄂西第 一 钒厂走马石煤提取V z O s 的中型试验 的 总回 收率7

0 .

4 4 嘶 ,其 中转浸 率7 5.

9 嘶对陕西山阳钒矿石煤 进行的小型试 验总 回收率达81.

7 嘶 .其 中转 浸率8

6 嘶 .武汉地质 学院也 曾对石煤氧 化焙烧―― 碳 酸钠 溶液浸 出工艺 进行探讨 ,小型 试验 回收 率7 o 嘶.从以上可见 .石煤提钒 新工 艺可提高VO总回收 率,中型 和小 型试验指 标均 在7o∞以上 .考虑试验与 生产差异 .生产指标 按下降

1 o ~2 o 母舂计算 .亦可达 到5

0 ~6

0 母舂. 总回收 率的提 高 .可 降低 吨精钒的石煤 消耗 量和生产成本 .提高资源利用 程度 ,对 企业经济 效益 的提 高具 有重 要意义 . 三 、新工 艺与传 统 钠化 工 艺的技术经 济对 比 维普资讯 http://www.cqvip.com 工程设计与研究总第9期我国拟建的某石 煤提 钒厂 ,根据 其原 矿性质,提 出采用氧 化焙 烧一酸浸 ( 沸腾 炉氧 化 焙烧一酸漫一 萃取一 铵盐 沉钒 )新工艺 . 该 工艺与传 统的钠 化焙 烧(平窑钠化焙 烧一 水浸 ~酸沉粗钒一碱 溶一 铵盐沉 钒)工艺的 技 术经 济比较列于下衷 . 两工 艺技 术经 济比较裹 指标名称单位钠化焙烧 氧化焙烧 规模(石煤)吨/日

3 f

0 3

0 0 矿品位(V2

0 s ) 】 .

1 3

1 .

1 3 精钒绝窿 ( V2 0, ) % 蛆98总回艘率 ( V2 0, )

5 0 .

5 4 精钒产置吨/ 年570600投资万元3S们4000单位投资万元 / 吨精 钒一年6.J.46.67劳动生产率吨精 钒, ^ ・ 年0.41.10产值万元,年28503000生产总费用万元/ 年22802100单位成本万元/ 吨 精钒

4 . O

3 .

5 利润总额万元 / 年船0590授资利诲率%6.4l2.19投资利税率12.918.6从上表 可知 ,虽然 新工艺投 资较高 .但 因回收率高 ,生 产成 本低 ,每 年利润总额 较传统工艺约高300万 元.2年 便可弥补高出的投 资 .故新 工艺经济效 益明显优 于钠l 化焙烧工艺

四、结 语综上所述 ,传统 的钠化焙 烧工 艺流程 , 存在着工 艺路线 较长 ;

回收率低 ;

加食盐 焙烧中排敢 出大量 C l . 和HC1 .污染 大: 劳动生产 率低 :劳动强度 大等缺 点 ,尤其是污染 问题 ,致使 生产受到 限制 . 新工艺力 图通过无盐氧化焙烧、萃 取和离子交换 等手段 ,简佑工 艺流程 ,提高回收 率和资源利 用程度 ,减小污染 ,提 高机械化 和劳动 生产 率 ,从而提 高了企业经 济效益 增强了 企业在市场 的竞争能 力.总之 .石 煤提钒 新工 艺 已处 于逐步完善.为使 其在技术 ,经济上更先 进合理,生产 上更成熟 .有关科 研与生产 单位应密 切合作 ,为我国石煤提 钒生产开 创新的局面.(上接第6

3 页) Al / s i等值 线图 含矿 率等值 线 图等 .这些 图和地形成 图原 理一致 ,没有复 杂的地物 处理,我们使 用Ts CAD成功 地完成 了 任务 . 处理 步骤 :首先建立 矿 区地 质数据库(注:数 据库 管理程 序 由微 机矿 山设计系 统 提供 ,该 系统 曾获 l

0 9

1 年 度国家 建委银质奖),输 入每个探井 ( 钻孔 )地 质数据 .当作 某幅如 矿石 品位 等值 线图时 .从数据 库中读 取每个探井( 或钻孔 , 相 当于测量 的一个离散 点 )的x J r 座 标和 品位组成三维 座标 .然后与地 形图一样 .进行 三 角网优化 、插值 , 等值 线 裁剪成图 ,再转Au t . 一CAD绘图从建库 到成图 ,我 们仅 投入 了 2人历时 1个月的工作量 .交付 的等值 图纸 有 3个矿 块 8类折 台甲l图3 O 张 ,并且 效果 很好 ,得到了专业 地质人 员的一致 认可和好评 .这些 图若靠 手工描绘 ,须耗 费大量人力 物力 ,而在以往 的设计 中均 没有作过 .

五、结语TS CAD V1 .

0 从开发到使用,时间还不长.实 践证明其效果是良好 的 ,对 解决各专业 中等值线处 理 问题具 有很高的价值 .今后Ts CAD应更 多的增加 图形 编辑功能 , 尽 量减少对 Au t o ― c AD的依 赖.维普资讯 http://www.cqvip.com ........