石煤提钒绿色工艺及节能减排关键技术研究

论文摘要

石煤提钒成为我国利用钒资源的一个重要发展方向。为了有效的解决石煤提钒领域存在的资源、能源消耗高、环境污染严重的问题,落实节能减排政策,本课题对石煤提钒绿色工艺以及节能减排关键技术进行了新的探索。通过石煤提钒工艺实验研究,对工艺条件进行了优化,主要包括焙烧工艺优化、浸出工艺优化、萃取工艺优化、反萃工艺优化、沉钒工艺优化。焙烧实验中,入炉温度250℃,焙烧温度850℃,CaO添加量16%,AF-QM添加量1.5%,焙烧时间应2.1h时,钒转化率可达80.1%。浸出实验中,液固比为3:1,助浸剂RTGJ添加量0.3%,浸出温度90℃,浸出时间1.5h,硫酸浓度4.5%,浸出率可达85.2%。萃取实验中,pH=3.0,萃取级数为5级,相比1∶1,振荡时间2min,萃取率可达99.1%。反萃实验中,有机相与水相比8:1,6级反萃,硫酸浓度10%,反萃率达98.5%。沉钒实验中,pH值2.0,沉钒温度90℃,沉钒时间2.5h,沉淀率可达95.0%。最终产品V2O5达到国家GB3283-87标准99级。石煤提钒节能减排关键技术主要包括废水循环利用、废气达标排放、固体废物综合利用、余热利用几个方面。工艺过程产生的废水主要为萃余液、偏钒酸铵洗涤水、沉钒尾水。偏钒酸铵洗涤水直接返回制粒工序;沉钒尾水采用砂滤+二级反渗透工艺处理后回用;萃余水采用中和+气浮+膜分离的工艺,可做到废水大部分循环利用。工艺过程中废气主要有焙烧烟气和煅烧废气,焙烧烟气采用布袋除尘+旋流板塔脱硫的处理工艺;煅烧废气中的污染物主要为NH3,采用稀盐酸作吸收液进行循环吸收。废渣主要有浸出废渣、净化废渣、石膏渣,浸出废渣和石膏渣作混凝土的掺合料,能提高混凝土的性能;净化渣按危险废物进行处置。工业应用中采用沸腾炉焙烧脱碳,沸腾锅炉产生的蒸汽可用于发电。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 我国钒资源的分布以及钒的用途
• 1.1.1 钒资源的分布状况
• 1.1.2 钒的用途
• 1.2 石煤提钒主要工艺研究
• 1.3 课题背景
• 1.4 课题主要研究内容
• 1.4.1 石煤提钒工艺参数优化实验研究
• 1.4.2 节能减排关键技术研究
• 1.5 课题研究预期目标与意义
• 1.5.1 预期目标
• 1.5.2 研究意义
• 第2章 实验仪器、设备及实验方案
• 2.1 实验仪器、设备及试剂
• 2.1.1 实验仪器、设备
• 2.1.2 实验试剂
• 2.2 试验方案
• 2.2.1 试验原理及有关化学反应
• 2.2.2 试验方案
• 第3章 石煤提钒工艺实验优化研究
• 3.1 石煤成分分析
• 3.2 磨矿实验优化
• 3.3 焙烧工艺优化
• 3.3.1 CaO 添加量的影响
• 3.3.2 添加剂的影响
• 3.3.3 焙烧温度的影响
• 3.3.4 焙烧时间的影响
• 3.3.5 粒度实验研究
• 3.3.6 入炉温度的影响
• 3.4 浸出工艺优化
• 3.4.1 酸度影响研究分析
• 3.4.2 温度影响分析
• 3.4.3 浸出时间影响分析
• 3.4.4 助浸剂影响分析
• 3.4.5 液固比影响分析
• 3.5 萃取工艺优化
• 3.5.1 相比对萃取的影响
• 3.5.2 溶液pH 值对萃取率的影响
• 3.5.3 萃取级数对萃取的影响
• 3.5.4 萃取振荡时间
• 3.6 反萃工艺优化
• 3.6.1 酸度对反萃的影响
• 3.6.2 反萃取级数对钒反萃取的影响
• 3.6.3 钒反萃取与接触时间、接触相比的关系
• 3.7 沉钒工艺优化
• 3.7.1 酸度对沉淀率的影响
• 3.7.2 温度对沉钒率的影响
• 3.7.3 沉钒时间对沉钒率的影响
• 3.8 炒钒工艺优化及产品分析
• 3.9 小结
• 第4章 石煤提钒节能减排关键技术研究
• 4.1 废水循环利用
• 4.1.1 沉钒尾水处理工艺
• 4.1.2 萃余液处理工艺
• 4.1.3 沉钒尾水和萃余水处理前后对比分析
• 4.2 废气达标排放
• 4.2.1 焙烧窑废气污染防治措施
• 4.2.2 煅烧烟气
• 4.3 废渣综合利用
• 4.4 余热利用
• 4.4.1 余热利用体系
• 4.4.2 余热利用的环保和节能
• 4.5 清洁生产
• 4.6 小结
• 第5章 石煤提钒绿色工艺及节能减排技术工业化前景及经济概算
• 5.1 工业化前景
• 5.1.1 石煤提矾绿色工艺与传统钠法工艺比较分析
• 5.1.2 石煤提矾绿色工艺特色
• 5.1.3 工业应用方案
• 5.2 经济概算
• 5.2.1 投资估算
• 5.2.2 经济效益估算
• 5.3 小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 攻读学位期间所发表的学术论文
• 致谢