一種低熱值石煤釩礦中釩、熱能、提釩工藝中和渣和尾渣的綜合利用方法
【技術領域】
[0001]本發明石煤釩礦資源綜合利用技術領域，具體涉及一種低熱值石煤釩礦中釩、熱能、提釩工藝中和渣和尾渣的綜合利用方法。
【背景技術】
[0002]石煤是由藻類、菌類等低級生物死亡后，在淺海還原性環境中形成的一種腐泥無煙煤或藻煤，具有高灰、高硫、低發熱量和硬度大等特點，是我國特有的一種含釩資源，廣泛分布于我國南秦嶺區的川北、陜南、鄂西北、豫西南和江南隆起周圍的浙江、江西、湖北、湖南、廣西、貴州等省份，儲量豐富，據統計，我國石煤礦已探明儲量為3.9 X 106kt，礦石中V2O5儲量達1.18億t，占全國銀總儲量的87%，與國外主要銀資源國家的總蘊藏量相當，是我國釩鈦磁鐵礦中釩儲量的2.7倍，為國內最大的釩礦來源，因此，從石煤中提釩是我國利用釩資源的一個重要發展方向。
[0003]石煤屬于低品位含釩資源，礦石中V2O5的含量一般在0.13 %?1.5 %之間，我國石煤資源因熱值低，且絕大部分含V2O5品位在經濟開采品位0.8%以下，而得不到有效開發與利用。目前我國石煤資源利用的途徑與方式主要是:絕大部分僅利用其熱能作為低熱值燃料使用，少部分V2O5品位在0.8%以上的用于提釩，雖然開采利用石煤的企業很多，但往往只局限于某一方面，沒有做到物盡其用；同時，利用方式單一粗放，技術裝備水平與工藝技術落后，開發利用過程中普遍存在環境污染、資源利用程度低、浪費嚴重等問題，在一定程度上限制了石煤資源的綜合利用。
[0004]另外，石煤作為低熱值低品位含釩資源，在提釩或利用熱能后會產生大量的廢渣，現階段，提釩尾渣一般都采用建立尾礦庫的形式進行堆放，熱能利用后的燒渣則直接堆放處理，這不僅會占用大量的土地，還會對周圍環境和地下水系帶來嚴重的污染隱患，特別是近幾年在有色冶煉領域連續發生的幾起嚴重的潰壩事件，讓人們對尾礦庫的存在談之色變。
[0005]近年來，雖然針對石煤釩礦提釩利用過程中出現的種種問題，相關科研院校和生產單位陸續提出了一系列改進型的提釩工藝，如無鹽焙燒一酸浸(或堿浸)、鈣化焙燒一酸浸(或堿浸)、直接酸浸(或堿浸)、氧壓酸浸(或氧壓堿浸)等，但都著重于提釩工藝技術的研究，且都或多或少地存在一些不利因素，如焙燒過程不可避免地產生煙塵，對環境造成沖擊，或原料消耗大、或浸出液雜質含量高等，并沒有把石煤釩礦提釩與資源綜合利用、清潔利用綜合進行考慮，與國家大力推廣的清潔綠色生產、節能降耗、發展循環經濟的產業政策還有一定差距。
[0006]隨著我國環保法規的日益嚴格和國家相關行業準入標準的提高，傳統的石煤提釩及利用工藝已難以為繼，因此，研究新的清潔型提釩工藝，從源頭上解決“三廢”對環境的污染，并實現石煤釩礦資源的綜合利用，已成為當前石煤提釩工業中亟待解決的重大技術問題。
【發明內容】
[0007]本發明主要解決的技術問題是克服現有石煤釩礦提釩及資源綜合利用方面的不足，提供一種清潔無污染的新型石煤提釩及資源綜合利用工藝，在進行提釩的同時，利用浸出渣燃燒發電，有效利用礦石中的熱能，發電燒渣與提釩工藝中和渣用于制備免燒磚，可實現石煤釩礦資源的高效綜合利用，較傳統石煤提釩、鋼渣提釩有明顯的技術優勢。
[0008]為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為一種低熱值石煤釩礦中釩、熱能、提釩工藝中和渣和尾渣的綜合利用方法，包括以下步驟:
[0009](I)低熱值石煤釩礦首先進行粗破；
[0010](2)粗破后的礦石采用常溫低酸預活化浸出工藝提釩；
[0011](3)提釩浸出液進行中和，得到工藝中和渣；
[0012](4)步驟(2)提釩后的浸出渣高溫燃燒，利用其中的熱能；
[0013 ] (5)步驟(4)高溫燃燒后的燒渣，添加一定量的細料、步驟(3)得到的提釩工藝中和渣、水泥和水碾壓混合后，壓制成型，經自然養護干燥，制成免燒磚。
[0014]所述的低熱值石煤釩礦是指低位熱值介于3000?5100kJ/kg之間的石煤釩礦。
[0015]步驟(I)中粗破粒度控制在-10mm。優選是將粗破粒度控制在5mm以下。不用細磨，不用焙燒，直接采用常溫低酸預活化浸出等全濕法工藝進行提釩。
[0016]步驟(2)所述的常溫低酸預活化浸出提釩工藝包括低熱值石煤釩礦的濃硫酸熟化活化預處理、熟化料常溫下水浸出釩、浸出液中釩的提取和含釩產品制備過程。
[0017]所述的低熱值石煤釩礦的濃硫酸熟化活化預處理過程是指粗破到-1Omm的低熱值石煤釩礦用占礦石質量5%?20%的水和20%以下的硫酸拌勻后在室溫?100°C條件下預處理6.0?48.0h，經預處理后，礦石中的釩即達到活化狀態；
[0018]所述的熟化料常溫下水浸出釩的過程是指將預處理活化后的低熱值石煤釩礦與水按液固質量比(1.0?2.5):1在常溫下進行浸出，浸出時間控制在6.0h以上，浸出方式包括攪拌浸出、堆浸或滲濾浸出中的一種，浸出液中V2O5質量濃度在1.0?10.0g/L之間；
[0019]所述的浸出液中釩的提取過程是指浸出液經中和氧化、離子交換，或中和還原、溶劑萃取的方法進行濃縮除雜，得到V2O5質量濃度50?150g/L的釩濃縮液；
[0020]釩濃縮液再依次經銨沉、干燥、煅燒后得到五氧化二釩產品。
[0021]所述的釩濃縮液銨沉過程是酸性銨鹽沉淀、弱酸性銨鹽沉淀或弱堿性銨鹽沉淀中的一種，銨沉試劑可以是氨水、氯化銨、硫酸銨中的一種或幾種。
[0022]步驟(3)中提釩浸出液中和過程是指用CaO、Ca(0H)2或CaCO3中的至少一種將浸出液pH值調節到1.5?3.5，CaO、Ca(OH)2或CaCO3以固體粉末狀形式加入，或者用水配制成漿料后加入，得到工藝中和渣CaS04。
[0023]步驟(2)提釩后的浸出渣采用自然晾曬或烘干措施將含水量降至8%以下后采用流化床鍋爐在750?1000 0C條件下進行燃燒，利用其中的熱能。
[0024]所述的流化床鍋爐是指國內近些年陸續開發的對煤矸石、生活垃圾等低熱值燃料進行熱能利用的一種循環流化床裝置，將其移植到低熱值石煤釩礦的燃燒發電上予以利用。
[0025]步驟(5)中，燒渣添加質量百分比為30%?70%，細料添加質量百分比為15%?50%，提釩工藝中和渣添加質量百分比為I %?5%，水泥添加質量百分比為5%?20%，水添加質量百分比為5%?25%。所述的細料是指砂石、廢磚渣、石渣中的至少一種，粒度在74μπι以下。
[0026]步驟(5)中在成型機上壓制成型過程中，壓力控制在10?50MPa，經自然養護干燥15天以上制成免燒磚。
[0027]本發明利用粗顆粒常溫低酸預活化技術直接對石煤釩礦進行全濕法提釩，礦石不用焙燒、不用細磨，大大節省了設備投資和提釩成本，同時，浸出渣經新型循環流化床鍋爐燃燒發電后，主要含有硅、鈣、鎂、鐵等的氧化物，適合做免燒磚的原料，將其和提釩工藝中和渣、部分細料及水泥制成免燒磚，使礦石中的釩、熱能、硅質脈石等成分都得到了充分利用，是一種石煤釩礦資源的高效綜合利用和清潔回收方法。
[0028]本發明實現了石煤釩礦中釩、熱能、提釩工藝中和渣和尾渣的綜合利用，不用建尾礦庫或堆場，不存在環境污染和安全隱患，滿足國家環保、節能的要求，是一種清潔無污染綠色冶金工藝，為我國石煤釩礦的開發利用開辟了一條全新途徑與模式。對大規模、有效、經濟、環保綜合利用我國豐富的石煤資源尤其是劣質石煤資源具有重大的示范效應與推廣價值。
【具體實施方式】
[0029]以下結合實施例旨在進一步說明本發明，而非限制本發明。
[0030]實施例1
[0031 ]湖南某地低熱值石煤釩礦，原礦低位熱值3500kJ/kg，化學成分包括V2O50.82%,Ca06.29 % ^ Si0269.40 % ^Al2039.35 % ^MgO 0.99、Fe 1.36%和 C 10.