甘肅石煤循環(huán)流化床燃燒特性及灰渣提釩試驗研究.pdf

1、含釩石煤是一種重要的釩礦資源，在我國其儲量極為豐富，從石煤中提釩也成為我國釩資源開發(fā)的重要發(fā)展方向之一。目前，石煤提釩過程中存在著環(huán)境污染嚴(yán)重、熱能無法充分利用、釩回收率低等突出問題。為減少環(huán)境污染，獲得較高的釩轉(zhuǎn)化率，同時充分利用石煤熱能以提高石煤綜合利用的經(jīng)濟(jì)效益，針對甘肅某地高碳含釩石煤，本文提出采用循環(huán)流化床燃燒技術(shù)對石煤礦石進(jìn)行燃燒以利用石煤自身熱能;同時，結(jié)合石煤自身特點與浙江大學(xué)熱能工程研究所石煤提釩方面的技術(shù)優(yōu)勢，開展了

2、含釩灰渣提釩相關(guān)的試驗研究。研究內(nèi)容主要包括:含釩灰渣直接酸浸提釩中酸浸特性的試驗研究及空白焙燒提釩焙燒階段相關(guān)的試驗研究。主要研究成果如下:
　　1.甘肅肅北石煤是一種非常難著火和燃盡的煤種，在1MW循環(huán)流化床燃燒試驗臺上，從密相區(qū)至爐膛出口沿爐高溫度均勻，燃燒狀況良好，各工況燃燒后，底渣和飛灰中的含碳量基本上都可以控制在5％左右，燃燒效率均在70％左右，證明利用循環(huán)流化床燃燒充分利用石煤熱能是可行的;石煤在循環(huán)流化床燃燒過程中

3、飛灰及底渣均具有一定程度的釩富集作用，其飛灰含釩量達(dá)1.5％左右，而底渣含釩量均在0.8％以上。
　　2.利用硫酸作為浸取劑對含釩灰渣進(jìn)行浸出試驗，平均釩浸出率可達(dá)87.83％，酸浸殘渣中V2O5含量下降至0.14％，表明在高酸、高溫條件下浸取灰渣中的釩是可行的。浸出過程中，硫酸濃度、酸浸溫度、酸浸時間、液固比、灰渣粒度等對釩的浸出均有影響，而硫酸濃度和酸浸溫度的影響更為顯著。較適宜的酸浸條件為:硫酸濃度6mol·L-1，酸浸溫度

4、110℃，酸浸時間2h，液固比2.5∶1，灰渣粒度70μm。
　　3.直接酸浸提釩浸出過程中，不同含釩礦物中的釩浸取順序不同。游離氧化物中的釩最先浸出，次之為鐵鋁氧化物等礦物中的釩浸出，云母類礦物中的釩最難以浸出，在高溫、高酸條件下云母類礦物中的釩才可以浸出。
　　4.細(xì)磨機械活化預(yù)處理可以降低釩云母晶格的穩(wěn)定性，增強釩云母晶格的活性。含釩灰渣中的釩主要賦存于云母晶格中，釩云母晶格致密且穩(wěn)定，難以打破，通過機械活化預(yù)處理可以

5、降低釩云母晶格的穩(wěn)定性，使得釩云母在較低溫度下發(fā)生分解釋放出來低價釩。
　　5.探究了焙燒過程中氧化性氣氛對釩轉(zhuǎn)化率的作用，發(fā)現(xiàn)了一些新的規(guī)律。在無氧化性氣氛存在條件下，釩云母晶格依然遭到破壞，小部分釩得以釋放出來，在無氧化性助浸劑存在下，這部分低價釩難以浸出;氧化性氣氛的存在一方面將釋放出來的低價釩氧化成高價態(tài)含釩化合物，同時有助于促進(jìn)釩云母礦物的分解，使得賦存于其中的釩得到進(jìn)一步釋放。
　　6.含釩灰渣進(jìn)行高溫空白焙燒過

6、程中，灰渣粒度、焙燒溫度、焙燒時間、空氣流量等焙燒因素對釩的轉(zhuǎn)化率均有重要影響作用。較適宜的焙燒條件下，即使在低酸、常溫等低強度酸浸條件下，釩轉(zhuǎn)化率仍可達(dá)83.81％。
　　7.孔結(jié)構(gòu)的變化會影響釩云母分解釋放出來的低價釩的氧化。通過SEM表面形態(tài)分析及Autosorb-1-C物理化學(xué)吸附儀分析發(fā)現(xiàn)，焙燒過程中，隨著焙燒溫度的升高，物料比表面積、總孔容積不斷減小，平均孔徑出現(xiàn)先增大后減小的現(xiàn)象;同時，隨著焙燒溫度的升高，物料燒結(jié)現(xiàn)