一种低热值石煤钒矿中钒、热能、提钒工艺中和渣和尾渣的综合利用方法
【技术领域】
[0001]本发明石煤钒矿资源综合利用技术领域，具体涉及一种低热值石煤钒矿中钒、热能、提钒工艺中和渣和尾渣的综合利用方法。
【背景技术】
[0002]石煤是由藻类、菌类等低级生物死亡后，在浅海还原性环境中形成的一种腐泥无烟煤或藻煤，具有高灰、高硫、低发热量和硬度大等特点，是我国特有的一种含钒资源，广泛分布于我国南秦岭区的川北、陕南、鄂西北、豫西南和江南隆起周围的浙江、江西、湖北、湖南、广西、贵州等省份，储量丰富，据统计，我国石煤矿已探明储量为3.9 X 106kt，矿石中V2O5储量达1.18亿t，占全国银总储量的87%，与国外主要银资源国家的总蕴藏量相当，是我国钒钛磁铁矿中钒储量的2.7倍，为国内最大的钒矿来源，因此，从石煤中提钒是我国利用钒资源的一个重要发展方向。
[0003]石煤属于低品位含钒资源，矿石中V2O5的含量一般在0.13 %?1.5 %之间，我国石煤资源因热值低，且绝大部分含V2O5品位在经济开采品位0.8%以下，而得不到有效开发与利用。目前我国石煤资源利用的途径与方式主要是:绝大部分仅利用其热能作为低热值燃料使用，少部分V2O5品位在0.8%以上的用于提钒，虽然开采利用石煤的企业很多，但往往只局限于某一方面，没有做到物尽其用；同时，利用方式单一粗放，技术装备水平与工艺技术落后，开发利用过程中普遍存在环境污染、资源利用程度低、浪费严重等问题，在一定程度上限制了石煤资源的综合利用。
[0004]另外，石煤作为低热值低品位含钒资源，在提钒或利用热能后会产生大量的废渣，现阶段，提钒尾渣一般都采用建立尾矿库的形式进行堆放，热能利用后的烧渣则直接堆放处理，这不仅会占用大量的土地，还会对周围环境和地下水系带来严重的污染隐患，特别是近几年在有色冶炼领域连续发生的几起严重的溃坝事件，让人们对尾矿库的存在谈之色变。
[0005]近年来，虽然针对石煤钒矿提钒利用过程中出现的种种问题，相关科研院校和生产单位陆续提出了一系列改进型的提钒工艺，如无盐焙烧一酸浸(或碱浸)、钙化焙烧一酸浸(或碱浸)、直接酸浸(或碱浸)、氧压酸浸(或氧压碱浸)等，但都着重于提钒工艺技术的研究，且都或多或少地存在一些不利因素，如焙烧过程不可避免地产生烟尘，对环境造成冲击，或原料消耗大、或浸出液杂质含量高等，并没有把石煤钒矿提钒与资源综合利用、清洁利用综合进行考虑，与国家大力推广的清洁绿色生产、节能降耗、发展循环经济的产业政策还有一定差距。
[0006]随着我国环保法规的日益严格和国家相关行业准入标准的提高，传统的石煤提钒及利用工艺已难以为继，因此，研究新的清洁型提钒工艺，从源头上解决“三废”对环境的污染，并实现石煤钒矿资源的综合利用，已成为当前石煤提钒工业中亟待解决的重大技术问题。
【发明内容】
[0007]本发明主要解决的技术问题是克服现有石煤钒矿提钒及资源综合利用方面的不足，提供一种清洁无污染的新型石煤提钒及资源综合利用工艺，在进行提钒的同时，利用浸出渣燃烧发电，有效利用矿石中的热能，发电烧渣与提钒工艺中和渣用于制备免烧砖，可实现石煤钒矿资源的高效综合利用，较传统石煤提钒、钢渣提钒有明显的技术优势。
[0008]为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种低热值石煤钒矿中钒、热能、提钒工艺中和渣和尾渣的综合利用方法，包括以下步骤:
[0009](I)低热值石煤钒矿首先进行粗破；
[0010](2)粗破后的矿石采用常温低酸预活化浸出工艺提钒；
[0011](3)提钒浸出液进行中和，得到工艺中和渣；
[0012](4)步骤(2)提钒后的浸出渣高温燃烧，利用其中的热能；
[0013 ] (5)步骤(4)高温燃烧后的烧渣，添加一定量的细料、步骤(3)得到的提钒工艺中和渣、水泥和水碾压混合后，压制成型，经自然养护干燥，制成免烧砖。
[0014]所述的低热值石煤钒矿是指低位热值介于3000?5100kJ/kg之间的石煤钒矿。
[0015]步骤(I)中粗破粒度控制在-10mm。优选是将粗破粒度控制在5mm以下。不用细磨，不用焙烧，直接采用常温低酸预活化浸出等全湿法工艺进行提钒。
[0016]步骤(2)所述的常温低酸预活化浸出提钒工艺包括低热值石煤钒矿的浓硫酸熟化活化预处理、熟化料常温下水浸出钒、浸出液中钒的提取和含钒产品制备过程。
[0017]所述的低热值石煤钒矿的浓硫酸熟化活化预处理过程是指粗破到-1Omm的低热值石煤钒矿用占矿石质量5%?20%的水和20%以下的硫酸拌匀后在室温?100°C条件下预处理6.0?48.0h，经预处理后，矿石中的钒即达到活化状态；
[0018]所述的熟化料常温下水浸出钒的过程是指将预处理活化后的低热值石煤钒矿与水按液固质量比(1.0?2.5):1在常温下进行浸出，浸出时间控制在6.0h以上，浸出方式包括搅拌浸出、堆浸或渗滤浸出中的一种，浸出液中V2O5质量浓度在1.0?10.0g/L之间；
[0019]所述的浸出液中钒的提取过程是指浸出液经中和氧化、离子交换，或中和还原、溶剂萃取的方法进行浓缩除杂，得到V2O5质量浓度50?150g/L的钒浓缩液；
[0020]钒浓缩液再依次经铵沉、干燥、煅烧后得到五氧化二钒产品。
[0021]所述的钒浓缩液铵沉过程是酸性铵盐沉淀、弱酸性铵盐沉淀或弱碱性铵盐沉淀中的一种，铵沉试剂可以是氨水、氯化铵、硫酸铵中的一种或几种。
[0022]步骤(3)中提钒浸出液中和过程是指用CaO、Ca(0H)2或CaCO3中的至少一种将浸出液pH值调节到1.5?3.5，CaO、Ca(OH)2或CaCO3以固体粉末状形式加入，或者用水配制成浆料后加入，得到工艺中和渣CaS04。
[0023]步骤(2)提钒后的浸出渣采用自然晾晒或烘干措施将含水量降至8%以下后采用流化床锅炉在750?1000 0C条件下进行燃烧，利用其中的热能。
[0024]所述的流化床锅炉是指国内近些年陆续开发的对煤矸石、生活垃圾等低热值燃料进行热能利用的一种循环流化床装置，将其移植到低热值石煤钒矿的燃烧发电上予以利用。
[0025]步骤(5)中，烧渣添加质量百分比为30%?70%，细料添加质量百分比为15%?50%，提钒工艺中和渣添加质量百分比为I %?5%，水泥添加质量百分比为5%?20%，水添加质量百分比为5%?25%。所述的细料是指砂石、废砖渣、石渣中的至少一种，粒度在74μπι以下。
[0026]步骤(5)中在成型机上压制成型过程中，压力控制在10?50MPa，经自然养护干燥15天以上制成免烧砖。
[0027]本发明利用粗颗粒常温低酸预活化技术直接对石煤钒矿进行全湿法提钒，矿石不用焙烧、不用细磨，大大节省了设备投资和提钒成本，同时，浸出渣经新型循环流化床锅炉燃烧发电后，主要含有硅、钙、镁、铁等的氧化物，适合做免烧砖的原料，将其和提钒工艺中和渣、部分细料及水泥制成免烧砖，使矿石中的钒、热能、硅质脉石等成分都得到了充分利用，是一种石煤钒矿资源的高效综合利用和清洁回收方法。
[0028]本发明实现了石煤钒矿中钒、热能、提钒工艺中和渣和尾渣的综合利用，不用建尾矿库或堆场，不存在环境污染和安全隐患，满足国家环保、节能的要求，是一种清洁无污染绿色冶金工艺，为我国石煤钒矿的开发利用开辟了一条全新途径与模式。对大规模、有效、经济、环保综合利用我国丰富的石煤资源尤其是劣质石煤资源具有重大的示范效应与推广价值。
【具体实施方式】
[0029]以下结合实施例旨在进一步说明本发明，而非限制本发明。
[0030]实施例1
[0031 ]湖南某地低热值石煤钒矿，原矿低位热值3500kJ/kg，化学成分包括V2O50.82%,Ca06.29 % ^ Si0269.40 % ^Al2039.35 % ^MgO 0.99、Fe 1.36%和 C 10.