CN101629249A - 石煤钒矿提钒三废综合治理方法 - Google Patents

石煤钒矿提钒三废综合治理方法 Download PDF

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阮仁满
蓝碧波
李静
廖伯东
伍赠玲
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Abstract

本发明涉及石煤钒矿提钒三废综合治理方法，该方法是：焙烧产生焙砂和含SO2废气；氨水吸收－氧化生成硫酸铵；浸出得到浸出液；过滤分出浸出渣用作生产水泥；离子交换处理得到吸附尾液和解吸液；中和一部分吸附尾液返回浸出步骤，剩余吸附尾液石灰中和后达标排放；铵盐沉钒调节解吸液的pH值，加入硫酸铵搅拌沉淀出偏钒酸铵和氨氮废水；将氨氮废水精馏得到硫酸钠溶液和氨水，硫酸钠溶液冷却析出硫酸钠副产品，氨水返回氨水吸收－氧化步骤；热解，将偏钒酸铵焙烧得到氨气和V2O5产品；吸收，将氨气用水负压吸收得到氨水返回氨水吸收－氧化步骤。本发明具有能综合治理石煤钒矿提取五氧化二钒时产生的三废并达标排放、产生的副产物可循环利用、生产成本低和经济效益高等特点。

Description

石煤钒矿提钒三废综合治理方法
一.技术领域
本发明涉及一种环境保护方法，尤其是一种石煤钒矿提钒三废综合治理方法，特别适于五氧化二钒生产企业应用。
二.背景技术
从石煤中提取五氧化二钒过程中会产生大量的废渣、废气和废水，此三废直接排放将会严重污染环境。从石煤中提取五氧化二钒过程中产生的三废中：废气的有害成分主要是SO2，目前多采用石灰乳吸收法进行处理；废渣的主要成分是金属氧化物和脉石矿物，其有害成分较少，大多数厂家都建设尾矿库予以堆存；废水分为酸性废水和氨氮废水，酸性废水经过中和后即可达标排放，氨氮废水的危害较大，目前许多厂家不经处理直接排放，少数厂家经过简单处理后达不到国家的排放标准即予排放。
为了消除严重的废气污染，提高回收率，国内许多研究单位在近十多年进行了多种途径的探索研究。例如中国专利96118450.7公开了湖南省安化县东坪钒冶炼厂研究的“一种低盐掺钙焙烧-常温低酸浸出-萃取提钒工艺”，它与传统工艺相比，有了较大的改进，能减少环境污染和降低生产成本，但是仍需添加氯化钠，废气、废水排放量仍比较大，没有根本上解决环境污染和生产成本问题。再如中国专利200410061233.9公开了戴许斌和程天荣研究的“石煤复合钙化焙烧-低酸浸取-特种离子交换制钒方法”，它是在石煤中加入了含钙双飞粉，能减少废气排放，但是该工艺存在几点不足：一是在加入含钙双飞粉的同时还必须加入转化促进剂亚硝酸钠，增加了工艺成本，焙烧时还会产生氮氧化物，造成空气污染；二是该工艺是在平炉中焙烧，焙烧效率低，造成五氧化二钒的综合回收率不高；三是该工艺酸浸采取静置浸出，需反复浸泡多次，浸出时间长、占地多、浸出渣容易板结且很难从浸泡池中挖出、能耗大。
为解决上述问题，中国专利申请号200710107299.0公开了“一种综合治理从石煤钒矿提取五氧化二钒方法中产生三废的方法”，该方法把石煤钒矿浸出渣作为生产水泥或陶瓷的原料，采用石灰乳吸收废气中的SO2，生成的硫酸钙作为生产水泥的原料，采用酸碱中和除杂、膜过滤分离和蒸汽提氨处理废水。该方法能用于三废处理，但存在石灰消耗量多、蒸汽的水电煤能耗巨大、三废综合治理不能达标排放等不足。
三.发明内容
本发明的目的是提供一种石煤钒矿提钒三废综合治理方法，它既可有效地综合治理提钒三废并达标排放，又可使得一些反应副产物还可应用到提钒工序中，实现循环利用，降低生产成本。
为完成此任务，本发明采用如下方式进行：
一种石煤钒矿提取五氧化二钒过程中产生三废的综合治理方法包括如下工艺步骤和条件：
a.焙烧，将石煤钒矿按工艺要求细磨后，在焙烧炉中进行焙烧，焙烧出焙砂和含SO2废气；
b-1.氨水吸收-氧化，用氨水吸收焙烧时产生的含SO2废气，加入催化剂，鼓入空气，催化氧化生成硫酸铵；
b-2.浸出，将焙砂碾碎后，加入水和硫酸，进行搅拌浸出；
c.过滤，将搅拌浸出液进行过滤，分出浸出渣和浸出液，浸出渣用作生产水泥的原料；
d.离子交换处理，用离子交换树脂处理浸出液，得到吸附尾液和解吸液；
e-1.中和，一部分吸附尾液返回到b-2浸出步骤，其余的吸附尾液即为酸性废水，用石灰中和后达标排放；
e-2.铵盐沉钒，把解吸液的pH值调节至8.0～9.0，加入硫酸铵，搅拌，沉淀，分出偏钒酸铵和氨氮废水；
f-1.精馏，将氨氮废水置于精馏塔中进行精馏，得到硫酸钠溶液和氨水，硫酸钠溶液冷却析出硫酸钠副产品，氨水返回b-1氨水吸收-氧化步骤，用于吸收含SO2废气；
f-2.热解，将偏钒酸铵在400～700℃下焙烧1～5h，得到氨气和V2O5产品；
g.吸收，将氨气用水负压吸收，制备得到氨水，氨水也返回b-1氨水吸收-氧化步骤，用于吸收含SO2废气。
可以作为本发明的原料都是市场易购的国产化原料，无需专有设备或装置。
本发明的优点：
(1)可以综合治理石煤钒矿提取五氧化二钒过程中产生的三废，三废均能达标排放。
(2)治理三废过程产生的反应副产物可返回到提钒工序中，实现循环利用，可大大降低生产成本，具有显著的经济效益和社会效益。
四.附图说明
发明的具体方法和设备由以下附图给出。
图1是根据本发明提出的一种石煤钒矿提钒三废综合治理方法的工艺流程图。
附图中各标识表示：
1.石煤钒矿  2.含SO2废气  3.催化剂  4.空气  5.硫酸铵  6.水  7.硫酸  8.废渣  9.浸出液  10.吸附尾液  11.解吸液  12.氨氮废水  13.硫酸钠溶液  14.氨水  15.偏钒酸铵  16.V2O5产品  17.氨气
以下结合附图对本发明作进一步地详细描述。
五.具体实施方式
如图1所示，一种石煤钒矿提取五氧化二钒过程中产生三废的综合治理方法包括如下工艺步骤和条件：
a.焙烧，将石煤钒矿1按工艺要求细磨后，在焙烧炉中进行焙烧，焙烧出焙砂和含SO2废气2；
b-1.氨水吸收-氧化，用氨水吸收焙烧时产生的含SO2废气2，加入催化剂3，鼓入空气4，催化氧化生成硫酸铵5；
b-2.浸出，将焙砂碾碎后，加入水6和硫酸7，进行搅拌浸出；
c.过滤，将搅拌浸出液进行过滤，分出浸出渣8和浸出液9，浸出渣8用作生产水泥的原料；
d.离子交换处理，用离子交换树脂处理浸出液9，得到吸附尾液10和解吸液11；
e-1.中和，一部分吸附尾液10返回到b-2.浸出步骤，其余的吸附尾液10即为酸性废水，用石灰中和后达标排放；
e-2.铵盐沉钒，把解吸液11的pH值调节至8.0～9.0，加入硫酸铵5，搅拌，沉淀，分出偏钒酸铵15和氨氮废水12；
f-1.精馏，将氨氮废水12置于精馏塔中进行精馏，得到硫酸钠溶液13和氨水14，硫酸钠溶液13冷却析出硫酸钠副产品，氨水14返回b-1.氨水吸收-氧化步骤，用于吸收含SO2废气；
f-2.热解，将偏钒酸铵在400～700℃下焙烧1～5h，得到氨气17和V2O5产品16；
g.吸收，将氨气17用水负压吸收，制备得到氨水14，氨水14也返回b-1.氨水吸收-氧化步骤，用于吸收含SO2废气2。
所述的催化剂3是浓度为0.005～0.03mol/L的硫酸钴。
所述的空气鼓入流量为200～500L/h。
实施例
用本发明的综合治理方法的工艺步骤对年产3000吨五氧化二钒的工厂进行三废综合治理试验，分别取工艺条件的上中下限做三个实施例，处理废渣约35万吨、SO2约0.9万吨、氨气约0.05万吨、氨氮浓度为13000mg/L的废水6万吨，效果如下表。
对比例
用现有技术同样对年产3000吨五氧化二钒的工厂进行三废综合治理试验，分别取其工艺条件的上下限做二个对比例，同样处理废渣约35万吨、SO2约0.9万吨、氨气约0.05万吨、氨氮浓度为13000mg/L的废水6万吨，其废渣用于生产水泥或作为建筑材料，氨气利用负压水吸收制氨水，用石灰乳吸收含SO2的废气，用汽提法处理氨氮废水，效果如下表。
表1本发明实施例与现有技术对比例技术指标效果对比表
  石灰用量(t)   生产氨水(t)   生产硫酸铵(t) 三废治理效果   总经济效益(万元)
 实施例1   /   3000   1.2万   均可达标排放   300
 实施例2   /   4000   1.5万   均可达标排放   650
 实施例3   /   5000   1.8万   均可达标排放   1000
对比例1 2万 3500 /   氨氮废水很难达标排放 -600
对比例2 2.5万 3000 /   氮氮废水很难达标排放 -800
通过对比可得，采用本发明提供的技术方案，可以实现三废综合治理并达标排放，而且还能产生一定的经济效益；而采用现有技术，氨氮废水很难达标排放，而且需要投入大量的资金。

Claims (3)

1.一种石煤钒矿提钒三废综合治理方法，包括如下工艺步骤和条件：
a.焙烧，将石煤钒矿1按工艺要求细磨后，在焙烧炉中进行焙烧，焙烧出焙砂和含SO2废气2；
b-1.氨水吸收-氧化，用氨水吸收焙烧时产生的含SO2废气2，加入催化剂3，鼓入空气4，催化氧化生成硫酸铵5；
b-2.浸出，将焙砂碾碎后，加入水6和硫酸7，进行搅拌浸出；
c.过滤，将搅拌浸出液进行过滤，分出浸出渣8和浸出液9，浸出渣8用作生产水泥的原料；
d.离子交换处理，用离子交换树脂处理浸出液9，得到吸附尾液10和解吸液11；
e-1.中和，一部分吸附尾液10返回到b-2.浸出步骤，其余的吸附尾液10即为酸性废水，用石灰中和后达标排放；
e-2.铵盐沉钒，把解吸液11的pH值调节至8.0～9.0，加入硫酸铵5，搅拌，沉淀，分出偏钒酸铵15和氨氮废水12；
f-1.精馏，将氨氮废水12置于精馏塔中进行精馏，得到硫酸钠溶液13和氨水14，硫酸钠溶液13冷却析出硫酸钠副产品，氨水14返回b-1.氨水吸收-氧化步骤，用于吸收含SO2废气；
f-2.热解，将偏钒酸铵在400～700℃下焙烧1～5h，得到氨气17和V2O5产品16；
g.吸收，将氨气17用水负压吸收，制备得到氨水14，氨水14也返回b-1.氨水吸收-氧化步骤，用于吸收含SO2废气2。
2.根据权利要求1所述的石煤钒矿提钒三废综合治理方法，其特征是所述的催化剂3是浓度为0.005～0.03mol/L的硫酸钴。
3.根据权利要求1所述的石煤钒矿提钒三废综合治理方法，其特征是所述的空气鼓入流量为200～500L/h。
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