含钒石煤生产五氧化二钒污染治理

环境工程

２００７年１２月第２５卷第６期

含钒石煤生产五氧化二钒污染治理

喻旗龙明礼

（湘西自治州环保局，湖南吉首４１６０００）

摘要介绍用含钒石煤生产五氧化二钒的原理和低污染生产工艺。论述了五氧化二钒生产中废水、废气、废渣、噪声

的产生及其废水、废气、噪声的治理方法与效果。并介绍了废渣的处置与综合利用技术及五氧化二钒生产可能带来的放射性影响及防护措施。关键词

五氧化二钒

废水

废气废渣噪声放射性治理

Ｏ

引言酸浸制钒工艺既能提高焙烧温度，又能解决烟气污染问题，但优良的经济技术指标仅在实验室能实现，加上该工艺是固相与固相反应，实际生产中会遇到反应速度慢、回收率较低、酸浸废渣含大量硫酸根综合利用受限制等问题。酸浸淬取制钒工艺虽能解决氯化氢气体污染问题，但水污染很严重，酸浸废渣含大量硫酸根综合利用受限制，特别是废水含氨氮浓度高达

ｌ６５６

五氧化二钒主要用于冶金工业制造优质合金钢。由于钒能形成固溶体而提高铁素体的硬度，钒加到合金钢和非合金钢中不仅可以改善钢的抗拉强度，又不会明显降低韧性。五氧化二钒还用于合成氨工业脱硫脱碳和硫酸生产的催化剂，用作陶瓷印染着色材料，以及石油化工装置中设备防腐的缓蚀剂。五氧化二钒是个基础工业。

ｌ五氧化二钒低污染生产工艺选择１．１五氧化二钒生产原理

据统计全国每年生产的五氧化二钒有７０％以上是从含钒石煤中提取的，把含三价钒或四价钒的石煤粉碎与食盐混合，经焙烧钒转化成为易溶于水的偏钒酸钠，用水溶解浸出，含钒水溶液经过净化、吸附浓缩处理后，再加氯化铵得偏钒酸铵沉淀（粗钒），偏钒酸铵经过灼烧脱铵即得五氧化二钒。１．２五氧化二钒生产工艺。

．从含钒石煤中提炼五氧化二钒的生产工艺较多，归纳起来主要是下列５种方法：①高钠焙烧水浸制钒工艺；②无钠焙烧酸浸制钒工艺；③低钠焙烧水浸制钒工艺；④钙化焙烧酸浸制钒工艺；⑤酸浸淬取制钒工艺。

１．３五氧化二钒生产工艺比较

高钠焙烧水浸制钒工艺是早期的提钒方法，因工艺落后，废气、废水污染十分严重，五氧化二钒总回收率低，提钒造价高而被淘汰。无钠焙烧酸浸制钒工艺，需要用硫酸，烧碱，锅炉蒸汽，虽能解决氯化氢气体污染问题，但资源回收率低，废水、废渣污染十分严重，因废渣含大量硫酸根，综合利用范围受限制，加上职工劳动强度大而逐步被新工艺所替代。钙化焙烧

’

ｍｇ／Ｌ，该污染物目前没有成功的治理方法，加上

直接酸浸对以钒云母形态存在的含钒石煤矿浸出率较低。低钠焙烧水浸制钒工艺，是把含钒石煤矿粉加入适量食盐焙烧氧化，使矿石中的钒转化成能溶于水的偏钒酸钠，以便用水溶解浸出。

低钠焙烧水浸制钒工艺具有以下特点：①减少了氯化氢的产生量；②与传统工艺相比，钒的总回收率提高了２０％，生产成本降低了１５％左右；③成品质量由９８级升至９９级，优于（ＧＢ３２８３７）标准；④操作简单，生产工艺稳定，工作环境良好；⑤有利于废渣综合利用和废水重复利用，减少污染物排放量。总之，采用低钠工艺组织生产，各项指标均能达到国家环保总局环办函［２００５］４８２号和湖南省环保局湘环办［１９９６］１８０号文件要求，即：生产每吨五氧化二钒耗盐量应＜９ｔ，五氧化二钒总回收率应＞６０％，污染物排放达到规定的排放标准。‘２五氧化二钒生产污染治理２．１废水治理

２．１．１污染源分析及治理对策

用低钠焙烧水浸工艺生产五氧化二钒，工艺流程简单，工艺条件不苛刻，此工艺由于没有加酸，加碱，废水中有毒有害物质含量很低，生产用水可重复使用，重复利用率＞８０％。具体节水操作流程如下：焙

万方数据　

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９７

烧熟料在浸泡池中加水浸泡，浸泡液先放入小调节池，此池内的偏钒酸钠浓度较高，然后在大调节池加水稀释到一定浓度，进入树脂桶吸附。从树脂桶流出的尾水，外观与清水无异，大部分尾水回到浸泡池循环使用，少量尾水进入污水处理系统与烟气净化过程产生的废水、地面冲洗水、树脂再生废水一起处理达标后排放。当树脂吸附饱和后。从高位盐水池中放盐水解吸树脂，水溶液流入已兑好氯化铵的沉钒池中沉钒，沉钒后该盐水放入低位盐水池，从低位盐水池中抽到高位盐水池循环使用。２．１．２废水处理工艺及效果

低钠焙烧水浸工艺必须外排的废水含总镉、总铅、总砷、六价铬、钒、氨氮、ｐＨ值均超标。经微电解床还原、石灰中和、沉淀、微滤后可达到一级排放标准。工艺流程见图ｌ，治理效果见表ｌ。

ｌ：艺废水一塑笪丝Ｈ塑！ｇ监歪丛Ｈ生生盟ｉ§丑一Ｉ丝鎏ｉ垒卜＋达杯｛Ｉ放

图Ｉ低钠焙烧水浸制钒工艺废水处理流程

表ｌ低钠焙烧水浸制钒工艺废水处理效果

ｍｇ，Ｌ＜ｐＨ除外）

注Ｉ）钒为德国标准。

２．２废气治理

２．２．１污染源分析及治理对策

低钠焙烧水浸制钒工艺产生的废气污染，一是在焙烧过程中有氯化氢和二氧化硫气体产生，平均浓度分别为２４４ｎ珂矗和３１３ｍ∥ｍ３，如直接排放将对大气环境造成严重的污染，必须采用碱液喷淋或窑内脱氯化氢工艺处理后达标排放。二是原料处理、粉碎矿石、装卸、运输过程中产生的粉尘，应采用吸尘罩收集，布袋除尘后达标排放。三是灼烧产生的氨气也应配备酸洗处理装置或引入平窑烟道与烟气中氯化氢反应后进入洗气塔处理。‘

２．２．２废气处理工艺及效果

在建厂时应选择焙烧与浸出分离流程，焙烧窑选址应尽量高于近地逆温层，修建爬山烟道，并在山顶再立高烟囱。在爬坡段建喷淋塔，向塔内喷洒碱液使烟气得以净化。‘当液体多次循环碱度降低时，放入中和池加石灰中和，澄清的石灰水经微滤池过滤后抽回

万　

方数据塔内循环使用，工艺流程见图２。

焰烧艄４

涤—÷脱霉却ｉ空排放

图２低钠焙烧水浸制钒工艺废气处理流程

如采用成球时加碱窑内脱氯化氢工艺，外排烟气含氯化氢不仅能达标排放，而且操作更加简单可靠。治理效果见表２、表３。

表２湖南某厂废气采用碱洗工艺处理效果

删一

裹３湖北某厂废气采用窑内脱氯化氢处理效果ｎｌｇ，一

２．３废渣治理

低钠焙烧水浸制钒工艺产生的废渣，经浸出毒性鉴别、腐蚀性鉴别实验确认，属于一般固体废弃物，实验结果见表４。浸出渣可以用来铺路、堆存，均不会对环境造成污染和危害。由于废渣的主要成份为二氧化硅，可送水泥厂作水泥辅料。

表４低钠焙烧水浸制钒工艺废渣浸出实验结果

ｎ｜ｇ，Ｌ

２．４噪声治理

生产五氧化二钒主要噪声源是焙烧车间的粉碎机，选址时焙烧车间应远离村民，采用隔声、消声、减震等措施。厂界噪声可以达到排放标准。２．５放射性防护

一般情况矿区经地面ｙ辐射剂量率测量，辐射性属正常值，从矿石半定量光谱分析结果看铀、钍、镭

（下转第３９页）

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０．６０８０．Ｓ４９环流的作用，并改变弯道水流流速分布，能够消除弯

０．４８８道进口处凹壁低速区，防止污泥在低速区的沉积。

０．４２７

ｅｏ．３６６（３）导流墙偏置会改善弯道水力条件，能够收拢曼ｏ．３０５

弯道水流，重新分布水流。以冲击隔墙背后的低速区，型Ｏ．２４４潮Ｏ．１８３

提高了水流的紊流程度。

０．１２２（４）导流墙半径应为弯道的一半，以等分弯道宽Ｏ．【珩ｌ

０

度，建议偏移量为氧化沟半宽度ｌ／４。ｌ／５，最大限度

．

０（）．４９ｔ）．９８

１．４７Ｉ．９６２．４５

２．ｗ

３．４３３．９２４．４Ｉ４．９

奸离／ｍ

地减少低速区域，以减少污泥的沉积量。

图５设偏置导流墙氧化沟弯道出口处流速变化曲线

半圆形，弯道宽度大，具有较大的过水断面，水流沿短参考文献

流线流动，采取的措施就是弯道使用＜９００的弧形，减［Ｉ］赵星明．氧化沟的水力计算．环境工程，２０００，１８（２）：１４．１７．小弯道的过水断面，以提高水流速度。若减弱隔墙背［２］刘剑，贾进章，郑丹．流体网络理论．北京：煤炭工业出版社。

后污泥的沉积只有通过设置导流墙的措施来解决，导２００２．

流墙偏置后效果更好，一般要求导流墙放置在弯道中［３］姚仕明，王兴奎，张超，等．曲线同位网格的三维水流数学模型．

央。最佳偏置量的确定也进行了模拟计算。结果表清华大学学报（自然科学版），２００６，４６（３）：３３６．３４０．

［４］张玉萍．弯道水力学研究现状分析．武汉水利电力大学学报。

明，导流墙偏移较大会在导流墙凹壁产生较大的低速２０００，３３（５）：３５．３９

区而产生沉泥，导流墙偏移较少，效果消除沉泥的不［５］钟德钰，张红武．考虑环流横向输沙及河岸变形的平面二维扩

明显。因此建议导流墙的偏移量为氧化沟半宽的展数学模型．水利学报，２００４（７）：１４．２０．

１，４一ｌ／５，同时延长导流墙出水端直段长度，可减少内［６］夏军强。王光谦．考虑河岸冲刷的弯曲河道水流及河床变形的

弯道水流向外扩散，使水流向内侧收拢，冲击隔墙背数值模拟．水利学报，２００２（６）：６０－６５．

后的低速区，减弱污泥在此区域的沉积。［７］祝效华，余志祥．ＡＮｓＹｓ高级工程有限元分析范例精选．北京：

电子工业出版社。２００４．

５结论

（１）氧化沟弯道是１８０。的急流弯道，弯曲半径小，横向环流强，存在弯道凹壁下游流速高而内侧流速低作者通讯处

赵星明

２７ｌＯｌ８

山东泰安山东农业大学水利土木

的规律，容易在弯道进口处凹壁（上游）和隔墙背后形学院市政工程系

成一定的停滞区。

Ｅ．ｍ蚰Ⅻ曲Ｉ∞０９３２＠ｇｉｍ．ｃｏｍ

（２）在氧化沟弯道处设置导流墙，可以削弱横向

（上接第９７页）

外，其它各项指标均能达到国家规定的排放标准。

也在国家限制标准范围之内，不影响含钒石煤矿开采。只要在矿山开采前按有关规定，请有资质的单位参考文献

进行环境影响评价，在矿山开采后３个月再进行１次［１］喻旗．铁，炭微电解床处理电解锰生产钝化废水．中国锰业，２００２

监测，以后每半年监测１次。（１）：１１．１２．

３结论

［２］蔡晋强．石煤提钒的几种新工艺．矿产保护与利用，１９９３（５）：３０－

含钒石煤生产五氧化二钒的生产工艺和污染治３３．

理，只要选择适合于本地资源的低污染生产工艺；选择水、气环境容量较大的地方建厂；烟气经碱液喷淋

脱氯化氢或窑内脱氯化氢工艺治理；废水经微电解还

作者通讯处喻旗４１６０００湖南省吉首市湘西自治州环保局

原、石灰中和沉淀、微滤处理；废渣进行综合利用或集Ｂｍ趣ｙｑｌ０５１７＠１６３．㈣

中堆存；定期对矿山进行辐射监测。除废水中氨氮

万　

方数据

含钒石煤生产五氧化二钒污染治理

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

喻旗， 龙明礼， Yu Qi， Long Mingli湘西自治州环保局,湖南,吉首,416000环境工程

ENVIRONMENTAL ENGINEERING2007,25(6)4次

参考文献(2条)

1.蔡晋强 石煤提钒的几种新工艺[期刊论文]-矿产保护与利用 1993(05)2.喻旗 铁/炭微电解床处理电解锰生产钝化废水[期刊论文]-中国锰业 2002(01)

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