【摘要】：石煤是一種劣質(zhì)無煙煤,具有低碳、低熱值、硬度高、高硫和高灰等特點,往往伴生有微量的釩、鉬、鈾、磷、銀等有價元素。我國含釩型石煤資源豐富,開發(fā)利用程度不高,目前主要用于單一提釩、發(fā)電等。開展石煤資源的綜合利用研究,提高其資源利用率是重要的研究課題。本文針對商洛地區(qū)低熱值石煤釩礦,在查閱相關文獻的基礎上,計算出流化床燃燒發(fā)電所需石煤和無煙煤的摻燒配比,在實驗室采用模擬石煤配煤燃燒制備灰渣。重點對直接燃燒和固硫燃燒得到的兩種灰渣,進行了對比濕法提釩實驗。石煤中釩的賦存形態(tài)復雜,提釩工藝存在地域性差異。本研究首先對石煤灰渣的基本性質(zhì)進行了分析研究,通過探索實驗和條件實驗,最終確定了“燃燒灰渣—酸性浸出—結晶回收鉀—中和還原—萃取反萃取—沉釩—煅燒—精釩(V2O5)”的提釩工藝流程,可以有效回收石煤燃燒灰渣的釩和鉀。并確定了各工序的主要工藝參數(shù),結果如下:(1)石煤和無煙煤以3:1配比,通過直接燃燒和加入Ca O固硫燃燒得到兩種燃燒灰渣。燃燒灰渣采用直接酸浸逆流洗滌循環(huán)浸出,同時加入助浸劑強化浸出,實驗表明,當攪拌速度為200rpm,助浸劑用量為1#0.5%+2#4.5%,硫酸用量為32.5%,液固比為2:1,浸出溫度為90℃,浸出時間為16h,直接燃燒灰渣的釩浸出率為77.61%。硫酸用量為40%,液固比為3:1,浸出溫度為90℃,浸出時間為6h,固硫燃燒灰渣的釩浸出率為72.86%。(2)重點對固硫燃燒灰渣浸出液通過結晶回收生產(chǎn)硫酸鉀進行了實驗研究。固硫燃燒灰渣的浸出液結晶后,采用石煤灰渣中和,中和渣返回浸出,灰渣中和上清液經(jīng)石灰中和、鐵屑還原之后進行四級逆流萃取。萃取劑組成為12.5%P204+5%TBP+82.5%磺化煤油,相比(O/A)為2:1,萃原液p H值為2.5。萃余液V2O5濃度0.016g/L,負載有機相V2O5濃度為2.89g/L,V2O5萃取率為99.3%。采用四級逆流反萃制備沉釩原液,反萃劑為1.5mol/L硫酸,相比(O/A)為4:1。反萃液中V2O5濃度為8.492g/L,有機相中V2O5濃度為0.067g/L,V2O5反萃取率平均為96.9%。(3)沉釩原液在控制酸度0.6mol/L,60℃下加入200g/L的氯酸鈉溶液進行氧化后沉釩,沉釩溫度為92℃,用25%氨水調(diào)節(jié)p H值至1.7。沉釩率為97%,精釩產(chǎn)品中含V2O5 98.13%。紅釩熱解回收率大于99%,五氧化二釩的總回收率為71.7%~75.4%。得到的精釩產(chǎn)品中含V2O5 98.13%,符合GB3283-87的標準。本研究為進一步開展工業(yè)實驗奠定了基礎,確定的提釩工藝易實現(xiàn)連續(xù)操作、釩回收率較高、三廢排放少。相關成果對陜南地區(qū)低熱值石煤的綜合利用有應用價值。
【學位授予單位】：西安建筑科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TF841.3
【圖文】：

西安建筑科技大學碩士學位論文表 2.4 石煤釩礦的硫物相分析Table 2.4 Sulfur phase analysis in vanadium-containing stone coal名稱 硫酸鹽中硫 硫化物中硫 相和含量% 0.28 1.31 1.59占有率% 17.71 82.29 100.00由表 2.4 知石煤中含硫 1.59%，且硫化物中硫的含量為 1.31%，發(fā)電過程要關注硫的回收，以便尾氣要達標排放。（4）石煤釩礦的差熱 熱重分析

圖 2.2 非固硫灰渣的 X-衍射圖譜Figure2.2 The X-diffraction pattern of no solid sulfur ash0200040006000800010000120001400016000 Intensity/a.u - SiO2 - CaSO4

圖 3.1 在不同 pH 值和釩的總摩爾濃度下釩在水溶液中的電位-pH 圖3.1 In different pH value and the total molar concentrations of vanadium potential-pH figure in aqueous solution程的動力學分析程的反應過程一般可用下式表達：aA (aq) bB(l) cC(s) dD(aq)明，石煤灰渣浸出屬于有固體殘留的固—液反應過程[59]，符學環(huán)節(jié)包括以下幾個步驟[60]：出劑（H2SO4）質(zhì)點由液流中心向石煤渣固體顆粒外表面的出劑質(zhì)點沿著石煤渣顆粒的空隙和裂縫向顆粒內(nèi)部的深入出劑質(zhì)點在石煤顆粒表面上的吸附；吸附的浸出劑和礦物之間發(fā)生化學反應；

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本文編號：2794815