專利名稱：一種含釩石煤鈉化焙燒煙氣凈化方法
技術領域：
本發明涉及一種含釩石煤鈉化焙燒煙氣凈化方法。
背景技術：
石煤是一種重要的含釩資源，石煤中的釩主要是低價釩以類質同相的形式存在于云母中，要從石煤中提取釩，必須將釩從云母晶相中解離出來。破壞石煤中含釩云母晶體結構最有效的辦法是高溫氧化焙燒，目前石煤提釩已開發出氯化鈉焙燒(簡稱鈉化焙燒)、氧化鈣焙燒、空焙燒等多種工藝，其中氯化鈉焙燒釩的提取率最高并且適合各種類型的石煤礦。因此，許多石煤提釩的生產廠家采用鈉化焙燒工藝。然而，含釩石煤加氯化鈉焙燒，當溫度達500℃以上，放出大量含HCl等酸性氣體。這些酸性氣體目前主要是用NaOH溶液吸收，其原因是NaOH溶液吸收HCl等酸性氣體形成的NaCl溶液濃度高可全部返回用于石煤團礦，采用其它已有的濕法煙氣凈化方法都難以將吸收的氯元素全部返回用于石煤團礦。含釩石煤的品位一般在0.6～1.0之間，采用鈉化焙燒NaCl的加入量為石煤重量的5～10％。生產1噸精釩(V2O5)石煤鈉化焙燒煙氣凈化耗NaOH 5～8噸，焙燒煙氣凈化費用占精釩生產總成本的1/2～1/3。高額的煙氣凈化費用是含釩石煤鈉化焙燒生產工藝環境保護的一大障礙。石煤采用鈉化焙燒的釩廠，焙燒煙氣堿液吸收凈化，生產成本高，利潤空間小；焙燒煙氣直接排放，環境污染大。即使石煤鈉化焙燒煙氣全部用NaOH吸收凈化，但由于石煤含有一定量的硫，焙燒過程硫變成SO2，SO2被NaOH吸收后生成亞硫酸鈉和硫酸鈉。用含硫酸鹽的氯化鈉溶液團礦會造成焙燒煙氣SO2濃度升高，當煙氣凈化吸收液中硫酸鹽濃度達到一定程度就不得不外排，大量的鈉鹽進入水中造成水質下降。此外，對于已采用NaOH吸收凈化的釩廠，其石煤鈉化焙燒煙氣若改用干法吸收凈化，氯元素可以循環利用，但焙燒和煙氣凈化設備要作大的改造。
發明內容
為了最大限度利用釩廠已有設備，降低生產成本，保護生態環境，本發明提供一種含釩石煤鈉化焙燒煙氣凈化方法，該方法采用石灰做焙燒煙氣凈化劑，使含釩石煤鈉化焙燒產生的HCl等酸性氣體被石灰吸收后，經過轉型氯元素在石煤鈉化焙燒工藝中循環使用。
一種含釩石煤鈉化焙燒煙氣凈化方法，包括制乳、吸收和轉型三個步驟，按固液重量比1∶0.8～2.5將石灰與水混合研磨制成懸浮液或膠體(也稱石灰乳液)，將石灰乳液按化學計量的1.0～2.0倍吸收焙燒煙氣中的HCl等酸性氣體，石灰乳液吸收了HCl等酸性氣體后變成CaCl2溶液，經過過濾，濾渣主要是不溶性鈣鹽，濾液加酸或堿調pH值5.0～8.0，然后按化學計量加硫酸鈉反應后二次過濾，二次濾液為氯化鈉溶液返回石煤團礦，從而使氯元素在含釩石煤鈉化焙燒工藝中得到循環利用。
所述的石灰包括生石灰(CaO)、熟石灰(Ca(OH)2)及石灰石(CaCO3)。
所述的混合研磨包括攪拌、球磨及研磨。
所述的吸收焙燒煙氣中的HCl等酸性氣體包括浸沒吸收和噴淋吸收，噴淋吸收又包括一段噴淋吸收和多段噴淋吸收。
所述的濾液調pH值所用的酸包括鹽酸和硫酸。
所述的濾液調pH值所用的堿包括氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氧化鈣及氫氧化鈣。
主要化學反應有Ca(OH)2+2HCl→CaCl2+2H2OCa(OH)2+SO2+1/2O2+H2O→CaSO4·2H2O↓
Ca(OH)2+CO2→CaCO3↓+H2OCaCO3+2HCl→CaCl2+H2O+CO2↑CaCl2+Na2SO4→CaSO4·2H2O↓+2NaCl本發明與已有的技術相比具有以下優點及效果1.用石灰乳代替氫氧化鈉溶液吸收石煤鈉化焙燒產生的HCl等酸性氣體，煙氣凈化成本底，操作安全性好。
2.石灰乳吸收SO2氣體后變成硫酸鈣沉淀，過濾可使石煤中的硫得到開路。
3.石灰乳吸收HCl等氣體變成CaCl2溶液，過濾得到的CaCl2溶液加硫酸鈉轉型變為氯化鈉溶液和石膏，兩者分離后，氯化鈉溶液返回石煤團礦，石膏作為化工原料出售，資源綜合利用率高。
4.煙氣凈化過程石灰和水得到充分利用，廢棄物少。
5.煙氣凈化工藝過程所用試劑，價格低廉，來源豐富。
具體實施例方式
下面結合實施例，對本發明作進一步描述實施例1500g含釩石煤破碎后加入工業食鹽50g加水團礦。礦團涼干后放進自制的管式電阻爐，760℃焙燒3小時，焙燒產生的煙氣用陶瓷管導入含Ca(OH)250g的石灰乳內凈化吸收，焙燒結束后吸附了HCl等酸性氣體的石灰乳過濾洗滌，濾液加硫酸中和至pH值6.3，再按化學計量加硫酸鈉轉型后過濾洗滌。二次過濾得到的濾渣和濾液分別是石膏和氯化鈉溶液。按濾液、洗水、濾渣及焙砂的分析結果計算，凈化過程HCl的吸收率為96.5％。
實施例2500g含釩石煤破碎后加入工業食鹽35g加水團礦。礦團涼干后放進自制的管式電阻爐，800℃焙燒2小時，焙燒產生的煙氣用陶瓷管導入含40gCa(OH)2的石灰乳內凈化吸收，焙燒結束后吸附了HCl等酸性氣體的石灰乳過濾洗滌，濾液加鹽酸中和至pH值6.7，再按化學計量加硫酸鈉轉型后過濾洗滌。二次過濾得到的濾渣和濾液分別是石膏和氯化鈉溶液。按濾液、洗水、濾渣及焙砂的分析結果計算，扣除中和加入的鹽酸，凈化過程HCl的吸收率為97.1％。
實施例3500g含釩石煤破碎后加入工業食鹽50g加水團礦。礦團涼干后放進自制的管式電阻爐，850℃焙燒2小時，焙燒產生的煙氣用含CaCO350g的石灰石乳液噴淋循環吸收，吸收尾氣再用含50g Ca(OH)2的石灰乳液噴淋循環吸收。焙燒結束后吸附了HCl等酸性氣體的石灰石乳液和石灰乳液分別過濾洗滌，前者液濾液顯酸性，后者濾液呈堿性，兩者混合(中和)后再加硫酸中和至pH值6.2，然后按化學計量加硫酸鈉轉型后過濾洗滌。二次過濾得到的濾渣和濾液分別是石膏和氯化鈉溶液。按濾液、洗水、濾渣及焙砂的分析結果計算，凈化過程HCl的吸收率為99.6％。
權利要求
1.一種含釩石煤鈉化焙燒煙氣凈化方法，其特征在于包括制乳、吸收和轉型三個步驟，按固液比1∶0.8～2.5將石灰與水混合研磨得石灰乳液，再按化學計量的1.1～2.0倍加入石灰乳液吸收焙燒煙氣中的酸性氣體，過濾，濾渣主要是不溶性鈣鹽，將濾液調pH值為5.0～8.0，然后按化學計量加硫酸鈉轉型后二次過濾，二次濾液為氯化鈉溶液返回石煤團礦。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的石灰包括生石灰、熟石灰或石灰石。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的混合研磨包括攪拌、球磨及研磨。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述焙燒煙氣中酸性氣體的吸收包括浸沒吸收和噴淋吸收，噴淋吸收又包括一段噴淋吸收和多段噴淋吸收。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的濾液調pH值所用的酸包括鹽酸和硫酸。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的濾液調pH值所用的堿包括氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氧化鈣及氫氧化鈣。
全文摘要
一種含釩石煤鈉化焙燒煙氣凈化方法。該方法用石灰乳或石灰石乳做焙燒煙氣凈化劑，石灰乳或石灰石乳吸收了HCl等酸性氣體后過濾，濾液加酸或堿調pH值后，再加硫酸鈉轉型二次過濾，二次過濾得石膏和氯化鈉溶液，石膏作為化工原料出售，氯化鈉溶液返回石煤團礦。含釩石煤鈉化焙燒煙氣凈化過程氯元素得到循環利用，作業環境好，生產成本低，資源綜合利用率高。
文檔編號B01D53/50GK101069807SQ200710034618
公開日2007年11月14日 申請日期2007年3月26日 優先權日2007年3月26日
發明者王學文, 張貴清, 王明玉 申請人:中南大學