2008級材料冶金2班郭宇行學號 200811103018
一導言我國有豐富的釩資源，除釩鈦磁鐵礦外，還有一低品位單一釩礦資源，即作為釩的單獨礦床開採的含釩碳質頁岩，俗稱石煤。石煤既是一種含碳氫少，發熱量低，灰分高的劣質煤，也是一種低品位多金屬礦石，其中最具有商業意義的金屬元素是釩。釩在石煤中價態分析結果表明【1】，絕大部分地區石煤中的釩都是以酸鹼不溶的 v( ⅲ)和v( 1 v)為主，這就是在石煤提釩過程中需要採用氧化焙燒使低價釩變為v( v) 的原因。
我國石煤中釩的總儲量為釩鈦磁鐵礦中釩總量的6—7倍，超過世界上各國釩儲量的總和【2】。因此，以石煤為原料生產釩製品在我國具有良好的發展前景。
二釩的性質、用途及賦存狀態
釩的原子序數23、原子50.94，是一種過渡元素。熔點 1890±1 0℃，沸點為3380℃,密度為4.
6 g／c m。金屬釩呈銀白色，質軟，可塑性好，在室溫下不氧化，在高溫下空氣中可燃燒，抗腐蝕能力較強【3】。目前，釩主要應用於生產合金鋼和化工催化劑等，在其它領域的應用也在不斷擴充套件。
我國各地石煤中釩品位差異較大，在目前技術條件下，只有品位達到0．8％以上才有開採價值 【4】。含釩石煤的物質組成較複雜，釩的賦存狀態和賦存價態因地各異，但大部分是以類質同象形式賦存於雲母類及高嶺石等黏土礦物中，部分取代矽氧四面體復網層和鋁氧八面體單網層中的 a l(ⅲ)；其次是以有機物形式和離子吸附形式賦存的；極少以釩石榴石、砷硫釩銅礦等釩礦物形式存在【5】。
三提釩工藝
3．1 傳統工藝
鈉鹽焙燒一水浸工藝提取釩礦中的釩，這種沿用近百年的傳統工藝的基本原理是以氯化鈉為新增劑，通過焙燒將多價態的釩轉化為水溶性五價釩的鈉鹽，再對鈉化焙燒產物直接水浸，可得含有釩及少量雜質的浸取液，然後加入銨鹽沉得粗釩，再將粗釩經鹼溶、除雜並用銨鹽二次沉釩得偏釩酸銨，熱分解可得純度大於98％的五氧化二釩，工藝流程如圖1所示。
某些提釩工藝採用復合新增劑焙燒，以減少n a c 1 的新增量【6,7】，本文將這類工藝也歸為傳統工藝。鈉化焙燒工藝的優點在於【8】：傳統石煤提釩工藝的優點在於：
工藝流程較簡單，工藝條件不苛刻，裝置不複雜，投資較少，基建時間較短等。但是，其明顯缺點是：1金屬**率低，不到4 5 %；2環境汙染嚴重；3平窯占地面積大，不宜大型化生產；4資源綜合利用率低，只**了部分釩，其它有價元素如銀、硒等均未**。
圖1 石煤提釩的傳統工藝流程
3．2 空白焙燒一酸浸一萃取( 離子交換)一沉釩一煅燒提釩工藝【9】
空白焙燒即無新增劑焙燒。該工藝的優點是：無新增物，煙氣汙染少； 酸浸浸出率較高；採用萃取或者離子交換工藝富集釩，工藝成熟。
缺點是：酸浸浸出雜質較多，需在沉釩前淨化除雜，工藝流程較為複雜。湖南煤炭研究所與湘西雙溪煤礦釩廠共同開發的石煤無新增劑焙燒一硫酸介質浸出一萃取除雜—反萃一氯化銨沉釩一煅燒工藝，由於採用空白焙燒生產成本降低 20％左右。
圖2空白焙燒一酸浸一萃取一沉釩一煅燒提釩工藝流程
3．3 直接酸浸【10】
直接酸浸減少了焙燒環節，縮短了流程，不產生煙氣汙染；廢水和廢渣經簡單處理後可直接排放。但硫酸和氨水及石灰消耗量較大。此外，該工藝對礦石性質有要求，不適合處理耗酸物質(如碳酸鹽、有機質等) 高、含鐵高的礦石。
20世紀9 0年代，核工業北京化工冶金研究院針對中村釩礦進行了試驗研究，推薦的酸法提釩工藝為兩段逆流酸浸溶劑萃取工藝(圖3)，並據此工藝在陝西建廠生產，執行穩定。陝西南部多家石煤提釩選冶廠均照搬採用此工藝流程 。
此外，還有氧化焙燒一鹼浸出工藝，石煤低溫硫酸化焙燒礦物分解工藝，以及石煤細菌浸出、超聲浸出和樹脂礦漿法提釩。總之，這些工藝在關於釩浸出率、流程長短、生產成本、裝置投資、環境保護等方面各有特點，但基本處於試驗室研究階段，工業應用較少
圖3 兩段逆流酸浸溶劑萃取提釩工藝
四總結語
（1）由石煤提釩氧化焙燒機理分析可知, 石煤焙燒工藝的主要控制是時間、溫度、氣氛三個方面。在工業化過程中,選擇合適的焙燒轉窯裝置,調節窯的轉速和斜度是控制焙燒時間的方式。根據提釩原料的發熱值來決定配料的加碳或脫碳是控制焙燒溫度的方式。
根據窯尾排放尾氣確定窯內氣氛,增減入窯的風量是控制焙燒氣氛的方式。
(2) 石煤提釩工藝從傳統工藝到發展出來的各種新工藝，工藝流程一直在不斷變化和完善，但總體來說，工業生產中釩的**率不高，一般在65％左右(生產實踐**率)，而提高工藝中釩的浸出率是提高**率的關鍵技術，需要進行更加深人的研究。
(3) 從石煤提釩工藝發展歷程可以看出，高**率、低成本且環保無汙染的提釩工藝將是未來發展方向。同時， 以石煤提釩為中心、 石煤發電一發電渣提釩一提釩渣加工的綜合利用路線是我國石煤開發利用的最終目標。
（4）通過對石煤提釩的工藝的研究和相關資料的查詢，使我對釩的重要性，特殊性，自身性質有了進一步的了解，讓我對釩的研究有了興趣。希望在以後的研究中，進一步加深對釩提取工藝的認識，找出更好的工藝製備方法，來提高生產釩的效率和減少汙染。
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