我国石煤提钒研究现状及发展.pdf

2 4 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 5 年第2 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 - 7 5 4 5 ．2 0 1 5 ．0 2 ．0 0 7 我国石煤提钒研究现状及发展 张一敏1 ’2 ，包中旭1 ，刘涛2 ，黄晶2 ，陈铁军2 1 ．武汉理工大学资源与环境工程学院，武汉4 3 0 0 7 0 ； 2 ．武汉科技大学资源与环境工程学院，武汉4 3 0 0 8 1 摘要综述了近年来我国在石煤选矿富钒、提钒主体工艺 包括焙烧、浸出、浸出液处理等 以及提钒尾渣 和废水综合利用等方面开展的研究工作和取得的最新进展，同时展望了今后石煤提钒的发展。 关键词石煤；含钒页岩；研究现状；提钒 中图分类号T F 8 4 1 ．3文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 5 0 2 0 0 2 4 一0 7 R e s e a r c hS t a t u sa n dP r o s p e c to fV a n a d i u mE x t r a c t i o nf r o mS t o n eC o a li nC h i n a Z H A N GY i m i n l ”，B A OS h e n x u l ，L I UT a 。2 ，H U A N GJ i n 9 2 ，C H E NT i e - j u n 2 1 ．C 0 1 I e g eo fR e s o u r c e sa n dE n v i r o n m e n tE n g i n e e r i n g ，W u h a nU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y ，W u h a n4 3 0 0 7 0 ，C h i n a ； 2 ．C o l l e g eo fR e s o u r c e sa n dE n v i r o n m e n tE n g i n e e r i n g ，W u h a nU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n 。l o g y ，W u h a n4 3 0 0 8 1 ，C h i n a A b s t r a c t T h er e s e a r c ho na n d1 a t e s td e v e l o p m e n to fv a n a d i u mb e n e f i c i a t i o nf r o ms t 。n ec o a l ，v a n a d i u m e x t r a c t i o nt e c h n i q u e s i n c l u d i n gr o a s t i n g ， l e a c h i n g ， t r e a t m e n to f l e a c h i n gs o l u t i o n a n ds y n t h e s i s u t 订i z a t i o no fv a n a d i u me x t r a c t i o nt a i l i n g sa n dw a s t e w a t e rw e r er e v i e w e d ．T h ed e v e l o p m e n to fv a n a d i u m e x t r a c t i o nf r o ms t o n ec o a lw a sp r o s p e c t e d ． K e yw o r d s s t o n ec o a l ；v a n a d i u m b e a r i n gc a r b o n a c e o u ss h a l e ；r e s e a r c hs t a t u s ；v a n a d i u me x t r a c t i o n 我国钒资源主要由两部分组成，一部分为钒钛 磁铁矿，另一部分为石煤。石煤在我国分布广泛，总 储量达6 1 8 ．8 亿t ，V 。O 。含量大于o ．5 ％的石煤中 V 。O 。的储量为o ．7 7 亿t ，是我国钒钛磁铁矿中 V 。0 。储量的2 ．7 倍[ 1 ] ，因此从石煤中提钒是我国钒 资源开发的一个重要发展方向。我国石煤提钒工业 始于2 0 世纪7 0 年代，经过几十年的发展，目前针对 不同矿石性质和钒赋存状态形成了较为合理的技术 路线和工艺流程，并在不同地区成功应用于工业生 产。本文介绍了我国石煤提钒领域的最新研究进 展，探讨了工艺过程中的相关理论和机理研究成果。 1石煤提钒工艺概况 钒在石煤中存在的价态有 3 、 4 和 5 ，其中 以V I I I 为主，很少含有V V ，只有当原矿受熔岩 侵蚀作用或经长期风化、淋滤后才会产生较多V I V 或V V 。由于V I I I 易以类质同象取代铝的 硅酸盐矿物中铝氧二八面体里的A l I I I ，并允许少 量V I V 共存，因此石煤通常需要在高温下焙烧， 脱除其中的炭质和有机质，并破坏含钒矿物结构，使 低价钒氧化为可溶于水或酸的高价钒氧化物，再通 过水或酸浸出[ 2 ] 。 2 石煤提钒研究现状 2 ．1 石煤选矿预富集钒研究 由于石煤中钒的品位较低，导致提钒工艺普遍 存在矿石处理量大、成本较高的问题，而且许多原矿 中的方解石、赤铁矿等耗酸脉石矿物含量较高，酸浸 收稿日期2 0 1 4 一0 8 一0 5 基金项目国家自然科学基金资助项目 5 1 4 0 4 1 7 7 ；湖北省自然科学基金项目 2 0 1 4 C F B 8 5 7 作者简介张一敏 1 9 5 4 一 ，男，河南许昌人，教授，博导． 万方数据 2 0 1 5 年第2 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 5 过程需要消耗额外的酸，也进一步增加了成本并加 剧了环保压力。因此，近年来一些学者开始重视石 煤的选矿研究，希望通过传统选矿的方法实现钒的 预富集，从而减少后续工艺的矿石处理量，优化焙烧 和浸出过程，降低提钒成本‘引。 2 ．1 ．1 浮选 对于含钒矿物可选性好、钒赋存状态较为简单 的石煤，采用直接浮选含钒矿物的方法可以取得较 好的效果。孙伟等[ 4 3 对陕西菜石煤矿开展浮选试验 研究，经过闭路试验，精矿中V o 。的品位可由原矿 的1 ．1 ％提高到3 ．2 ％，回收率为7 4 ．5 ％。 2 ．1 ．2 重选 重选具有操作方便、流程简单等特点，在石煤选 矿中也越来越得到重视。边颖等对湖北某炭质一泥 质石煤采用摇床处理[ 5 ] ，通过一粗一扫流程，摇床抛 尾率为1 2 ．9 9 ％，精矿V 。O 。由原矿的o ．7 l ％提高 到O ．9 8 ％，钒的损失率仅为3 ．3 3 ％。此外，根据该 石煤中含钒云母主要呈片状或片状集合体，而石英、 长石、赤铁矿等脉石矿物呈不规则状颗粒状存在的 特点，可以采用棒磨机进行选择性磨矿，然后再采用 摇床进行分选。通过选择性磨矿一摇床分选，最终 精矿的V 。O 。可达1 ．0 4 ％，精矿产率为7 1 ．1 ％，钒 回收率达9 0 ．3 ％[ 6 ] 。在对摇床分选机理的研究中， Z h a oY u n l i a n g 等通过B a g n o l d 剪切理论和K e l l y 分层假说，建立了摇床分离过程中的松散一分层模 型，确定了影响粗选和扫选阶段分离的主导因素分 别为重力沉降和床面的不对称往复运动产生的剪切 分散压[ 7 3 ；石煤中含钒矿物和脉石矿物在摇床分选 过程中主要按照形状的差异实现分离[ 8 一。 2 ．1 ．3 重一浮联合 向平等r 9 1 采用“擦洗筛选一浮选”联合工艺对新 疆阿克苏石煤进行处理，全流程可获得V O 。品位 大于3 ．2 ％、总回收率大于7 4 ．5 ％的精矿产品。赵 云良等口叩也采用“摇床粗选一浮选脱钙”的联合工 艺对湖北某石煤进行了分选，采用该工艺，可抛除 2 1 ．0 8 ％的尾矿，钒的损失率为6 ．3 9 ％，钙、铁的脱 除率分别为4 5 ．1 7 ％和3 3 ．2 6 ％，达到了“富钒降杂” 的目的。 2 ．2 石煤提钒焙烧研究 少数石煤由于受风化淋滤作用，含钒矿物结构 发生变化，这类石煤采用直接浸出方式可以获得较 好的效果，其他大部分石煤浸出前都需要经过焙烧。 因此，焙烧是石煤提钒的关键环节之一，直接决定着 钒的浸出效果。 2 ．2 ．1 焙烧过程矿相变化特征 由于石煤中炭质和有机质通常较高，在高温焙 烧前一般需要进行预焙烧脱炭。预焙烧过程发生的 主要反应有黄铁矿的氧化、碳的燃烧以及V I I I 和 V I V 的氧化。对湖北某石煤在7 0 0 ℃预焙烧的研 究表明n ⋯，黄铁矿的氧化反应先于碳燃烧反应进 行，炭质和黄铁矿等还原性矿物会抑制钒的氧化和 转化。黄铁矿抑制钒转化为酸溶性的钒氧化物或钒 酸盐，炭质主要抑制钒转化为水溶性的钒氧化物或 钒酸盐。预焙烧后，焙砂样中的钒主要是以V I I I 和V I V 形式存在，V V 含量极低[ 1 1 | 。预焙烧过 程中自云母的结构尚未被破坏，钒还未解离，通常需 进一步进行高温焙烧，使钒解离出来并氧化、转化为 可溶性的钒酸盐。 在高温焙烧阶段，石煤中最主要的矿相变化是 含钒云母和焙烧添加剂反应形成各类长石的过程， 即云母的长石化过程。该过程中，云母的化学键发 生大面积断裂，并重薪构建形成长石结构，且在重建 式转变时钒发生解离。以形成钠长石为例，具体反 应如下 2 K A l ，V A l S i 3 0 1 。 O H 2 4 N a C l 6 2 一柳 S i 0 2 m 0 2 2 3 ～m K ，N a A 1 S i 3 0 8 2 m N a V 0 3 4 H C l 1 根据 1 式，云母充分转化为长石的前提除钠盐 和氧气充足外，另一重要条件是反应微区的S i ／A l 比值要大于3 。根据N a A l O 。一S i 体系相图，S i O 。 不足时候会生成霞石 N a A l S i O 。 口2 | ，即 2 K A l 2 A l S i 3O l o O H 2 4 N a C l 一 2 K A l S i 0 。 4 N a A l S i O 。 4 H C l 2 2 ．2 ．2 石煤化学组成对焙烧及钒浸出的影响 2 ．2 ．2 ．1C a o 对于钙含量较高 以C a O 计，含量 5 ％ 的石 煤来说，单独添加氯化钠焙烧时，由于较多的游离氧 化钙容易与钒结合生成不溶于水的镊酸钙盐，从而 使得钒的水浸率很低口3 3 ；此外，一个异常现象是钒 的水浸率会随着氯化钠添加量的增加先上升后下 降口“。造成这一现象的原因是在氯化钠的添加量 开始逐渐上升时，含钒云母结构不断破坏，钒解离出 来形成钒酸钠盐，水浸率逐渐上升。继续增加氯化 钠时，钙长石会向钠长石转变，发生的反应为 2 N a C l 4 S i 0 2 C a A l S i 2 0 8 2 N a A l S i 3 0 。 C a C l 2 3 反应会生成游离的钙盐，使得钒与钙盐结合形 成不溶于水的钒酸钙盐，从而导致钒的水浸率反而 万方数据 2 6 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 5 年第2 期 下降u 2 | 。 对于钙含量较高的石煤，为了提高钒的浸出率， 一种方法是改水浸为酸浸；另一种方法可以采用复 合添加剂焙烧，比如采用氯化钠和硫酸钠复合添加 剂焙烧，硫酸钠在高温焙烧时生成二氧化硫，可以与 氧化钙反应生成活性小、熔点高的硫酸钙，抑制钒酸 钙盐的生成，从而提高钒的水浸率n5 | ，反应为 2 N a 2 S 0 4 2 N a 2 0 2 S 0 2 十 0 2 十 4 2 C a O 2 S 0 2 0 2 2 C a S 0 4 5 此外，原矿中氧化钙含量对焙烧过程中石煤的 液相生成温度和烧结行为也有较大的影响。随着焙 烧体系钙含量的增加，液相生成温度先减小而后增 加，试样的变形温度、软化温度、半球温度和流动温 度也表现出同样的趋势。对于氧化钙含量低的石 煤，氧化钙易与钠长石、白榴石和石英生成非晶相， 使得焙烧过程中容易发生烧结，而对于氧化钙含量 很高 1 5 ％ 的石煤，钙可抑制非晶相的生成，并参 与生成钙铁榴石和N a 2 C a 。S i 6 0 。。的反应[ 1 6 | 。 2 ．2 ．2 ．2 S i 0 2 通过添加不同量S i O 。到石煤钠化焙烧体系中， 钒的水浸率和酸浸率基本不发生变化，表明在最佳 焙烧条件下S i o 对提钒过程没有不利影响。x R D 结果也显示S i 0 的加入对焙烧样的物相组成不产 生影响u ⋯。 当石煤中石英含量过低时 4 0 ％ 的石煤，焙烧体系中石英过量， 使样品具有较高的烧结开始温度和灰熔点。实际 上，石煤中的S i O 。含量通常会大于4 0 ％，因此对于 大多数石煤而言，S i O 。对避免焙烧过程中烧结现象 的发生是有利的。 2 ．2 ．2 ．3 F e 2 0 3 石煤中F e 0 。的含量基本不影响钒的水浸率 和酸浸率，铁不会抢夺与钠结合的钒，不会生成不溶 于水的含铁钒酸盐。此外，石煤中的赤铁矿在焙烧 过程中能稳定存在，不与其它物质反应，对烧结基本 无影响。 2 ．2 ．3 焙烧气氛对物相变化和钒浸出的影响 石煤焙烧过程是典型的复杂气、固、液多相反应 过程，因此焙烧气氛对焙烧过程物相的变化和钒的 浸出具有不可忽视的作用。 由于焙烧的一个重要作用是将低价钒氧化为高 价的钒化合物，通常情况下氧气是焙烧中要考虑的 一个主要因素。据研究，焙烧过程中氧气含量达到 5 ％以上就能保证钒的氧化达到平衡，继续增大氧气 含量，V I V 和V V 的含量保持稳定，钒的浸出率 不发生明显变化u ⋯。 与普通的氧化焙烧相比，氯气焙烧可以加速含 钒云母结构的破坏。当氯气浓度大于2 ％后，随着 氯气浓度的增加，焙烧样的钒品位显著降低，表明焙 烧过程发生了钒的挥发。在纯氯气条件下焙烧， 9 0 ％以上的钒会与氯气反应生成易挥发性的 V O C l 。而损失u 7 | 2 V 2 0 。 6 C 1 2 4 V O C l 。 0 2 十 6 此外，原矿中的铁物相也会与氯气发生反应而 逸失 2 F e 2 0 。 6 C 1 2 4 F e C l 3 3 0 2 十 7 因此，在实际提钒焙烧过程中，要控制氯气浓度 在合理的范围内，避免氯气含量过高导致钒的损失。 2 ．2 ．4 焙烧方式对钒浸出的影响 石煤焙烧通常采用竖炉和回转窑，近年来一些 研究者开始研究不同焙烧方式对提钒的影响。袁益 忠等探讨了微波焙烧对石煤提钒过程的影响[ 1 8 _ 1 9 ] ， 结果表明石煤中细颗粒较多时直接采用微波焙烧易 产生烧结；分级后，细粒级烧结现象依然严重，但其 他较粗粒级烧结得到很大改善，钒的浸出有较大提 高。因此，微波焙烧适合1 ～2m m 粒级的石煤，采 用微波焙烧可大大降低焙烧时间，提高钒的浸出效 果。冯雅丽等[ 2 ”2 2 1 采用循环流化床焙烧装置对广西 某高碳石煤开展焙烧研究，显示焙烧过程中钒的氧 化符合依洛菲耶夫动力学方程；循环流化床焙烧装 置对石煤颗粒的分散更均匀，传热、传质更充分，能 将更多的低价钒氧化为高价钒，因此可以显著提高 钒的浸出率。 2 ．2 ．5 焙烧一浸出过程中钒的转化和迁移规律 作者所在课题组通过研究湖北某地高钙云母型 含钒石煤钠化焙烧机理，探明了钒在焙烧、浸出过程 中的转化和迁移规律，为进一步提高钒浸出率，优化 提钒工艺奠定了基础[ 1 ⋯。该原矿通过钠化焙烧后， 钒主要以4 种形态存在，即1 钒酸钠；2 钒酸钙；3 自由存在的钒氧化物；4 存在于被钠钾长石包裹的 自云母。水浸过程只能溶解钒酸钠，剩余的钒存在 于水浸渣中。再通过酸浸，可以浸出自由的含钒氧 化物和钒酸钙，最后仍有约2 5 ％的存在于被钠钾长 石包裹的白云母中的钒未能浸出，具体见图1 。对 这类石煤，需要优化焙烧过程，减少被包裹的钒，从 而提高钒的浸出率。 万方数据 2 0 1 5 年第2 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 7 图1湖北某石煤焙烧一浸出过程钒的迁移规律 F i g ．1飙斯i n gr l l l eo fv 狮a d i 哪o fs t 蛐ec o l a l i nH u b e iP r o V i n c ed u r i n gr o a s t i n ga n dl e a c h i n g 2 ．3 石煤提钒浸出研究 在石煤浸出过程中，除传统常温常压浸出外，为 提高钒的浸出率，目前发展出了助浸剂浸出、多级逆 流浸出、机械活化酸浸、氧压浸出、混合酸浸出等多 种浸出方式[ 2 3 。4 ⋯。 2 ．3 ．1 助浸剂浸出 王菲等对比研究了硫酸浸出和添加含氟助浸剂 硫酸浸出对湖北某含钒石煤的浸出效果[ 23 。2 “，结果 表明含氟助浸剂可以明显增强钒的浸出，钒浸出率 比未添加助浸剂时提高近1 9 ％，此外，还能缩短浸 出时间，降低浸出所需温度和硫酸用量。赵杰等的 助浸剂作用机理研究[ 25 。2 6 1 显示，氟化物与硫酸反应 生成氢氟酸，氢氟酸能促进含钒云母晶体中s i O 键及A l 一0 键的断裂，破坏云母结构；另外浸出过 程释放出的铝部分以A l 件存在于浸出液中，另一部 分与氟生成[ A l F 5 ] 卜；释放出的硅部分以石英 S i O 。 形式存在，另一部分与氟生成[ S i F 。] 2 _ ，正是 因为生成的A 1 一F 和S i F 比原有A l O 和S i 一 0 的键能大，钒浸出过程最终会趋向于生成稳定的 [ s i F 。] 2 一和[ A l F 。] 2 _ ，从而降低含钒云母被破坏的 自由能，使其更易溶解，钒浸出更为容易；此外，加入 助浸剂后，溶液中的F e 3 可与助浸剂反应形成 F e F 。3 H O 沉淀，导致含量下降，从而有利于萃 取‘27 | 。 2 ．3 ．2 多级逆流浸出 相比传统的单级浸出，多级逆流浸出可以大大 降低硫酸耗量，缩短浸出时间并提高钒的浸出 率口8 。2 ⋯，但在浸出过程中要注意控制浸出级数。浸 出过程中石煤中的K 、A l 等元素也会随钒一起被浸 出，当浸出级数过多时，K 、A l 等会逐渐累积，含量 过高后会生成钾明矾 K A l S O 。 。1 2 H 。O 沉淀， 钾明矾对溶液中的钒有强烈的吸附作用，从而导致 溶液中钒的损失[ 30 | 。 2 ．3 ．3 机械活化浸出 机械活化可以改变矿物粒度组成，增强矿物颗 粒表面活性，从而强化浸出过程[ 3 1 | 。对湖北某石煤 机械活化强化浸出动力学研究[ 3 胡表明，通过机械活 化可以降低酸浸的表观活化能和反应级数，从而有 效促进钒的浸出。 2 ．3 ．4 氧压浸出 魏昶等[ 33 。3 7 ] 研究了氧压酸浸对石煤浸出的影 响，研究显示，氧压酸浸可以促进石煤中低价钒的氧 化并强化其浸出，钒的浸出率较为理想。此外，在氧 压酸浸过程中添加一定量的硫酸亚铁添加剂也可以 促进钒的浸出，钒的浸出率可以提高8 ％左右[ 38 | 。 2 ．3 ．5 混合酸浸出 魏昶等[ 3 钉采用H 。S O 。与H F 混合酸，并加入 N a C l O 在常压下浸出不同钒品位的石煤，结果表明 钒的赋存状态对钒的浸出影响很大，四价、五价钒含 量越多越易浸出，最佳浸出条件下，钒的浸出率不低 于8 5 ％。 Z h a n gx i a o y u n 等[ 4 0 3 采用H 2S 0 4 和H 2S i F 6 混 合酸浸出石煤，研究显示混合酸可以有效破坏含钒 伊利石的结构，大幅提高钒的浸出，这主要是由于加 入H 。S i F 。生成的H F 能很好地溶解含钒的硅酸盐 矿物。 2 ．4 浸出液净化富集研究 通常含钒浸出液中的钒浓度较低，无法直接沉 钒，需要通过净化富集手段得到富钒液后才能进行 下步沉钒。当前，含钒浸出液主要采用离子交换和 溶剂萃取两种方式进行净化富集。由于离子交换对 离子的选择性较差，而且要求溶液的p H 较高，目前 多用于石煤提钒水浸液的处理，而溶剂萃取在这些 方面表现出一定的优势，应用更广[ 4 1 。。P 2 0 4 和 T B P 组合由于对钒具有良好的萃取性能而在石煤 提钒工艺中得到广泛的应用。L iW a n g 等[ 4 2 3 对比 了不同离子交换树脂和P 2 0 4 T B P 组合对钒的分 离效果，结果显示阴离子交换树脂只有当石煤浸出 液p H 2 ．5 以上才对V V 有较好的吸附效果，但 对V I V 的吸附效果仍不佳，这主要是因为该p H 值下，V V 以阴离子形态存在，适合被阴离子交换 树脂吸附；在V V 吸附过程中，大量F e I I I 也会 被吸附，会导致树脂的中毒。P 2 0 4 T B P 萃取组合 对溶液的V I V 有较好的分离效果，而且它对溶液 的p H 适应范围更广。 万方数据 2 8 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 5 年第2 期 2 ．5 环境评价及提钒废物综合处理 2 ．5 ．1 提钒工艺环境评价研究 随着石煤提钒行业的发展，先进提钒工艺技术 越来越受到高度重视。因此，有必要制定和实施一 套科学、合理的生产工艺先进性的评价体系、标准和 方法，对石煤提钒行业的整体生产工艺技术进行综 合评估，促进我国钒资源开发利用的良性发展。作 者所在课题组将数据挖掘技术中的支持向量机、遗 传算法引入石煤提钒工艺先进性评价研究领域，根 据提钒工艺特点，利用遗传算法 G A 对支持向量机 方法 S V M 在核函数及参数选择问题上进行了改 进；通过训练样本及测试样本的评价，证明了改进后 的支持向量机方法 G A S V M 可实际应用于石煤 提钒行业工艺先进性的评价过程；此外，通过A H P ／ E n t r o y 集成赋权法，分析指标参数对工艺水平影响 的重要程度，制定出石煤提钒行业先进工艺及污染 防治技术政策建议，为政府、环保部门制定政策及准 入条件提供了借鉴[ 4 引。 2 ．5 ．2 提钒尾渣综合利用研究 石煤提钒过程会产生大量尾渣，尾渣的堆积不 仅占用土地还会造成环境的污染，因此，实现尾渣的 综合利用是石煤提钒行业可持续发展的重要保障。 根据石煤提钒尾渣中S i 、A l 成分含量较高的特点， 可以用其制备一种新型的绿色建材地聚物。焦 向科等n 4 ] 对比了湿法加碱煅烧、干法加碱煅烧和干 法机械球磨三种方式对提钒尾渣的活化效果，发现 湿法加碱煅烧的方式能有效促进提钒尾矿中晶态组 分的分解，对提高尾渣活性的效果最佳。活化处理 后的尾渣再与碱激发剂、铝酸钠混合后，通过压制成 型得到地聚物样品[ 45 | 。机理研究6 1 显示，地聚物成 形过程中尾渣颗粒与铝质料在碱性条件下发生了聚 合反应，生成无定形的硅铝凝胶[ N a A 1 S i O 。 。 4 H 。0 ] ，还出现少量的类沸石矿物 C a A l s i 。0 。 4 H 。o 以及钙沸石C a A l 。S i 。O ，。3 H 2 0 ，从而使得 试样具有较高的抗压强度。 除制备地聚物外，史伟等[ 4 7 4 8 1 还以石煤提钒酸 浸渣为主要原料，粉煤灰和消石灰为辅助原料，采用 压制成型法制备出了蒸压砖，制品抗压强度可达到 G B l l 9 4 5 1 9 9 9 蒸压灰砂砖规定的M U l 5 标准。 陈佳等[ 4 9 ] 以石煤提钒尾渣为主要原料，黏土和粉煤 灰为辅料，成功制备出抗压强度为1 0 ．7M P a 、吸水 率1 ．4 ％、堆积密度6 9 1k g ／m 3 的陶粒制品。 2 ．5 ．3 提钒废水处理 根据工艺的不同，提钒过程会产生不同性质的 废水。若采用加盐焙烧工艺，最终提钒尾水会含有 大量无机盐。包申旭等[ 5 0 。钏采用“石灰中和除重金 属一纯碱除硬度一电渗析脱盐”方法处理该类提钒 高盐废水，处理后提钒高盐废水中的重金属含量可 以达到废水排放一级标准，淡水产率 7 8 ％，可直接 回用于提钒工艺。此外，黄伟等也探索了采用膜蒸 馏口2 3 及电容去离子 C D I [ 5 胡等新方法处理石煤提 钒高盐废水，但这些方法目前都存在处理量较小、投 资大等问题。 浸出液萃取过程中产生的萃余液也是主要的石 煤提钒工艺废水之一。张国斌等[ 5 胡将湖北某石煤 酸浸液萃取后的萃余液中的一部分直接返回酸浸用 于配置酸浸剂，另一部分作为酸浸矿浆固液分离所 需的冲洗水，结果表明萃余液的循环利用对钒的浸 出、萃取及最后V 。O 。产品的质量没有不良影响。 石煤提钒过程中产生的另一类主要废水是沉钒 母液，由于目前大多采用铵盐沉钒，沉钒废水中氨氮 含量极高，需要处理后才能排放或回用。李望等[ 5 朝 先采用空气吹脱法将高氨氮含量的沉钒废水处理至 中等氨氮含量的废水，然后再采用磷酸铵镁沉淀法 进行处理，最终废水的氨氮含量可达到国家综合污 水排放标准中的I 级标准。 3结论与展望 采用常规的选矿方法如重选、浮选或联合工艺 对石煤进行选矿预富集钒，是减少湿法提钒处理量、 降低生产成本的重要途径，但由于石煤中钒赋存状 态特殊，矿物组成复杂且不同地区矿石性质差异很 大，目前石煤选矿还处于探索阶段，在这方面亟待加 强研究。对于提钒过程的焙烧、浸出以及浸出液净 化富集等方面，目前已经有较为成熟的工艺，今后需 要从控制过程和作用机理等方面深入开展理论探 讨，进一步优化工艺过程，降低生产成本。此外，需 要继续加强提钒尾渣和工艺废水的处理研究，减少 或消除提钒过程对环境的影响，促进石煤提钒行业 可持续性发展。 参考文献 [ 1 ] 段炼，田庆华，郭学益．我国钒资源的生产及应用研究 进展[ J ] ．湖南有色金属，2 0 0 6 ，2 2 6 1 7 2 0 ． [ 2 ] Z h a n 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o c e s sf o rv a n a d i u mp r e _ c o n c e n t r a t i o nf r o ms t o n ec o a l [ J ] ．T r a n s a c t i o n so fN o n f e r r o u sM e t a l sS o c i e t yo fC h i n a ，2 0 1 4 ，2 4 5 2 8 5 3 5 ． [ 8 ] Z h a oY u n l i a n g ，Z h a n gY i m i n ，B a oS h e n x u ，e ta 1 ．s e p a r a t i o nf a c t o ro fs h a k i n gt a b l ef o rv a n a d i u mp r e c o n c e n t r a t i o nf r o ms t o n ec o a l [ J ] ． s e p a r a t i o na n dP u “f i c a t i o n T e c h n o l o g y ，2 0 1 3 ，1 1 5 9 2 9 9 ． [ 9 ] 向平，冯其明，钮因健，等．选矿富集阿克苏石煤钒矿中 的钒[ J ] ．材料研究与应用，2 0 1 0 ，4 1 6 5 6 9 ． [ 1 0 ] 赵云良．低品级云母型含钒页岩焙烧过程的理论研究 [ D ] ．武汉武汉理工大学，2 0 1 4 ． [ 1 1 ] H uY a n g _ j i a ，z h a n gY i m i n ，B a oS h e n x u ，e ta 1 ．E f f e c t s o ft h em i n e r a lp h a s ea n dv a l e n c eo fv a n a d i u mo nv a n a d i u me x t r a c t i o nf r o ms t o n ec o a l [ J ] ．I n t e r n a t i o n a lJ o u r n a lo fM i n e r a l s ， M e t a l l u r g ya n dM a t e r i a l s ，2 0 12 ，19 1 0 8 9 3 8 9 8 ． [ 1 2 ] 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uY a n g _ j i a ，B a oS h e n _ x u ．V a n a d i u me m i s s i o nd u r i n gr o a s t i n go fv a n a d i u m b e a r i n gs t o n ec o a l i nc h l o r i n e [ J ] ．M i n e r a l sE n g i n e e r i n g ，2 0 1 2 ，3 0 9 5 9 8 ． [ 1 8 ] 袁益忠，张一敏，陈铁军，等．石煤分级微波焙烧对提 钒过程的影响研究[ J ] ．稀有金属，2 0 1 4 ，3 8 3 5 3 4 5 4 0 ． [ 1 9 ] 刘涛，胡鹏程，张一敏，等．含钒石煤微波焙烧提钒试 验研究[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 5 1 4 6 4 9 ． [ 2 0 ] 冯雅丽，蔡震雷，李浩然，等．循环流态化焙烧一加压浸 出从极难浸石煤中提取钒[ J ] ．中国有色金属学报， 2 0 1 2 ，2 2 7 2 0 5 2 2 0 6 0 ． [ 2 1 ] 汪平，冯雅丽，李浩然，等．高碳石煤流态化氧化焙烧 提高钒的浸出率[ J ] ．中国有色金属学报，2 0 1 2