甘肅石煤循環(huán)流化床燃燒特性及灰渣提釩試驗(yàn)研究.pdf

1、含釩石煤是一種重要的釩礦資源，在我國(guó)其儲(chǔ)量極為豐富，從石煤中提釩也成為我國(guó)釩資源開(kāi)發(fā)的重要發(fā)展方向之一。目前，石煤提釩過(guò)程中存在著環(huán)境污染嚴(yán)重、熱能無(wú)法充分利用、釩回收率低等突出問(wèn)題。為減少環(huán)境污染，獲得較高的釩轉(zhuǎn)化率，同時(shí)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(duì)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(duì)石煤礦石進(jìn)行燃燒以利用石煤自身熱能;同時(shí)，結(jié)合石煤自身特點(diǎn)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(shì)，開(kāi)展了

2、含釩灰渣提釩相關(guān)的試驗(yàn)研究。研究?jī)?nèi)容主要包括:含釩灰渣直接酸浸提釩中酸浸特性的試驗(yàn)研究及空白焙燒提釩焙燒階段相關(guān)的試驗(yàn)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(yàn)臺(tái)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(guò)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(duì)含釩灰渣進(jìn)行浸出試驗(yàn)，平均釩浸出率可達(dá)87.83％，酸浸殘?jiān)蠽2O5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(guò)程中，硫酸濃度、酸浸溫度、酸浸時(shí)間、液固比、灰渣粒度等對(duì)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(shí)間2h，液固比2.5∶1，灰渣粒度70μm。
　　3.直接酸浸提釩浸出過(guò)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(lèi)礦物中的釩最難以浸出，在高溫、高酸條件下云母類(lèi)礦物中的釩才可以浸出。
　　4.細(xì)磨機(jī)械活化預(yù)處理可以降低釩云母晶格的穩(wěn)定性，增強(qiáng)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(guò)機(jī)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(lái)低價(jià)釩。
　　5.探究了焙燒過(guò)程中氧化性氣氛對(duì)釩轉(zhuǎn)化率的作用，發(fā)現(xiàn)了一些新的規(guī)律。在無(wú)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(lái)，在無(wú)氧化性助浸劑存在下，這部分低價(jià)釩難以浸出;氧化性氣氛的存在一方面將釋放出來(lái)的低價(jià)釩氧化成高價(jià)態(tài)含釩化合物，同時(shí)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(guò)

6、程中，灰渣粒度、焙燒溫度、焙燒時(shí)間、空氣流量等焙燒因素對(duì)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(qiáng)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(huì)影響釩云母分解釋放出來(lái)的低價(jià)釩的氧化。通過(guò)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(guò)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(shí)，隨著焙燒溫度的升高，物料燒結(jié)現(xiàn)