湖北某高碳石煤焙燒工藝研究

王 偉，劉賽業(yè)，尹玉才

（新興重工湖北三六一一機(jī)械有限公司， 湖北 襄陽 441002）

含釩石煤是我國(guó)除釩鈦磁鐵礦外另一大提釩原料，其主要形成于早寒武紀(jì)地層。目前高發(fā)熱值石煤綜合利用主要是在首先利用其熱值后收集煤灰進(jìn)行提釩回收，[1]如直接從高碳石煤中進(jìn)行提釩，濕法提釩需要首先對(duì)石煤進(jìn)行預(yù)脫碳，不然在浸出過程中細(xì)磨后的碳表面能變大，將影響釩的浸出率，而預(yù)脫碳既增加了投資又浪費(fèi)了資源。[2]而火法提釩高的發(fā)熱值導(dǎo)致在焙燒溫度升至500℃以上后石煤自然溫度超過950℃，導(dǎo)致礦球燒結(jié)，極大地影響了轉(zhuǎn)浸率。針對(duì)湖北某高碳石煤，筆者通過加入同一礦區(qū)的風(fēng)化礦混合配料后，對(duì)焙燒工藝參數(shù)進(jìn)行了系列的研究，可對(duì)高碳石煤進(jìn)行一次性利用，以達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。

一、礦石

試驗(yàn)使用的高碳石煤及相應(yīng)風(fēng)化礦取自湖北某地同一礦區(qū)，礦區(qū)地層主要為寒武系，釩主要賦存于含釩水云母，高碳石煤礦具塊狀、致密、堅(jiān)硬。高碳石煤發(fā)熱值平均5 983kj/kg。礦石化學(xué)成分表見表1。

表1 礦石主要化學(xué)成分分析（%）

礦樣內(nèi)的釩價(jià)態(tài)分析結(jié)果表明，釩礦中的釩主要是以低價(jià)態(tài)釩（三價(jià)釩占86.5%，四價(jià)釩11.3%）形態(tài)存在。表明要從該釩礦中提取五氧化二釩，必須采用焙燒或其他的方法氧化，將釩轉(zhuǎn)化為高價(jià)釩，才能有效地從該釩礦中提取釩。

二、試驗(yàn)

（一）主要儀器與設(shè)備

DHG-9140A型電熱鼓風(fēng)干燥箱、50×100鄂式破碎機(jī)、Φ200×150對(duì)輥破碎機(jī)、QHJM-50立式攪拌球磨機(jī)、Φ400×120圓盤制粒機(jī)、硅碳棒箱式電阻爐、56L不銹鋼攪拌浸出槽。

（二）試驗(yàn)方法

通過對(duì)開采后礦場(chǎng)礦樣進(jìn)行隨機(jī)抽取后混取得礦樣，經(jīng)烘干、破碎、細(xì)磨、篩分，取樣球磨粒度－200目≥78%。然后按照釩土礦：石煤釩礦=1:1進(jìn)行配礦。制粒粒度Φ5～15 mm。

三、結(jié)果與分析

（一）空白焙燒

不添加添加劑，焙燒條件650℃入爐→升溫至750℃停留1.0 h→880℃停留2.0 h→750℃停留1.0 h→出爐，共計(jì)4.0 h。分別取100克焙燒粉料，1 g/L硫酸溶液在液固體積質(zhì)量比1.5:1條件下，常溫?cái)嚢杞鰰r(shí)間4.0 h。浸出渣自來水洗滌三次。結(jié)果見表2，可見原礦與氧化礦單獨(dú)焙燒轉(zhuǎn)浸率均不超過60%，混合焙燒后可達(dá)64%。

表2 空白焙燒試驗(yàn)結(jié)果

（二）加入添加劑焙燒

原礦與氧化礦1:1混合后含V2O51.22%，破碎料加添加劑制粒，烘干后于電阻爐內(nèi)焙燒。650℃入爐→升溫至750℃停留1.0 h→880℃停留2.0 h→750℃停留1.0 h→出爐，共計(jì)4.0 h分別取100克焙燒粉料，1 g/L硫酸溶液在液固體積質(zhì)量比1.5:1條件下，常溫?cái)嚢杞鰰r(shí)間1.0 h。浸出渣自來水洗滌三次，結(jié)果見表3。由表3可知：V2O5的轉(zhuǎn)浸率隨添加劑加入量的增加而增長(zhǎng)，添加量≥5%時(shí)，釩的轉(zhuǎn)浸率均可以達(dá)到75%以上，當(dāng)添加劑加入量大于7%時(shí)，V2O5的轉(zhuǎn)浸率可達(dá)到80%。添加劑加入量達(dá)到8%時(shí)，V2O5轉(zhuǎn)浸率趨于穩(wěn)定，達(dá)83%以上，再增加添加劑用量轉(zhuǎn)浸率增加不明顯，故添加劑焙燒添加劑的加入量為8%。

表3 加入添加劑焙燒試驗(yàn)結(jié)果

（三）焙燒溫度對(duì)轉(zhuǎn)浸率的影響

原礦與氧化礦1:1混合后含V2O51.22%，破碎料加8%添加劑制粒，烘干后于電阻爐內(nèi)焙燒。焙燒溫度：650℃入爐→750℃停留1.0 h→最高焙燒溫度停留2.0 h→750℃停留1.0 h→出爐，共計(jì)4.0 h。結(jié)果見表4，由表4可以看出，焙燒的最高溫度對(duì)釩的轉(zhuǎn)浸率影響較大，最高焙燒溫度為880℃，釩的轉(zhuǎn)浸率以渣計(jì)高達(dá)83.32%，而最高焙燒溫度為800℃，釩的轉(zhuǎn)浸率僅74.25%，相差9%，而920攝氏度部分球團(tuán)內(nèi)部溫度過高形成熔融體，后期無法浸出，致使釩轉(zhuǎn)浸率大幅度降低。因此最高焙燒溫度為880℃。

表4 焙燒溫度試驗(yàn)結(jié)果

（四）浸出時(shí)間對(duì)轉(zhuǎn)浸率的影響

原礦與氧化礦1:1混合后含V2O51.22%，破碎料加8%添加劑制粒，烘干后于電阻爐內(nèi)焙燒。焙燒溫度：650℃入爐→750℃停留 1.0 h→℃停留2.0h→750℃停留1.0 h→出爐，共計(jì)4.0 h。由表5可以看出，浸出時(shí)間對(duì)釩的轉(zhuǎn)浸率影響不大，因此本次驗(yàn)證擴(kuò)大試驗(yàn)推薦使用的攪拌浸出時(shí)間為1 h。

表5 不同浸出時(shí)間轉(zhuǎn)浸率試驗(yàn)結(jié)果

四、結(jié)論

第一，原礦與釩土礦混合制粒焙燒較各自空白焙燒轉(zhuǎn)浸率有較大幅度提高，可達(dá)到64%以上。

第二，加入添加劑焙燒可進(jìn)一步提升轉(zhuǎn)浸率至80%以上。

第三，使用1g/L硫酸溶液對(duì)焙砂浸出對(duì)廢水后續(xù)處理及提釩質(zhì)量均有較大幫助。

第四，混合礦焙燒較優(yōu)工藝為兩礦石分別粉磨至粒度－200目≥78%。然后按照釩土礦：石煤釩礦=1:1進(jìn)行配礦，加入8%添加劑制粒，制粒粒度Φ5-15mm，焙燒溫度：650℃入爐→750℃停留1.0 h→℃停留2.0 h→750℃停留1.0 h→出爐，共計(jì)4.0h。然后焙砂與1 g/L硫酸溶液在液固體積質(zhì)量比1.5:1條件下混合，常溫?cái)嚢杞鰰r(shí)間4.0 h。轉(zhuǎn)浸率可達(dá)到83%。

［1］吳惠玲，魏昶，葛懷文，等.高碳石煤中釩的賦存狀態(tài)與優(yōu)先選煤[J].昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào)（理工版），2008（6）：17-21.

［2］屈啟龍，謝建宏，王冠甫.高碳釩礦綜合回收石墨試驗(yàn)研究[J].礦業(yè)快報(bào)，2007（4）：35-37.