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[成果]
1500520170
湖北
TF8
应用技术
常用有色金属冶炼
公布年份:2015
成果简介:项目属湿法冶金、综合利用技术领域。钒主要应用于冶金、核工、宇航、化工和新能源,钒消费的35%直接与核反应堆、宇航船舱、飞机发动机、催裂化剂、高容量电池及导弹、火箭等科军工相关,是发达国家竞争占有的重要战略储备资源。含钒页岩(石煤)是钒元素的主要来源,全球含钒页岩90%赋存于中国。2013年世界钒技术委员会(Vanitec)数据显示,中国是世界最大的钒生产、消费和供应国。特殊页岩是一类碳质云母型含钒页岩,占中国钒资源总量的87%,因复杂成矿过程和矿物稟賦,常规提取异常困难,国家中长期规划将钒的提取冶金列为优先发展主题和前沿技术。国外受资源限制,研究较少,中国含钒页岩长期处于粗放式开发,存在的突出问题是:(1)全国80%企业采用两步焙烧工艺,流程复杂,成本高,提钒回收率低(平均<55%);(2)全行业提钒废水长期氨氮超标,污染严重;(3)高值化综合利用滞后,尾渣利用率<30%。近年出现的微波处理、高梯度磁化等提钒法,仍处于研究跟进阶段,急需清洁高效短流程提钒新技术。项目瞄准重大共性问题,形成系列技术发明,成功研发关鍵主体装备,并实现大规模应用。其核心发明点:一步沸腾焙烧-循环酸浸短流程高效提钒技术。突破含钒页岩两步焙烧工艺束缚,基于酸性常压分解体系,首次提出云母晶体破坏是V(III)从二八面体中转为游离态的前提,V(III)通常以vo<'2+>形式进入酸浸液,揭示了循环浸出钒离子解离释放-氧化转价的内在规律和焙烧-转化调控机制,协同新研的专用沸腾焙烧装备和特殊助浸强化循环浸出法,取得一步短流程高效提钒重大突破,实现V<,2>0<,5>回收率达85%,质量达国标99级,居国际领先水平。提钒工艺废水氨氮控制-梯级循环法。基于项目构建的提钒废水体系关联性数据库,发现主要离子的梯度变化规律,采用创建的CaO替代氨水中和法,在高酸浸出液条件下,实现氨氮源头控制;发明的中和渣梯级循环高酸洗涤技术,显著提高V<,2>0<,5>浸出率,由原<70%提高到95%,运行成本大幅降低30%,在全行业首次实质性实现废水零排放。尾渣低稳态非晶化-三维重构地聚物技术。发明提钒尾渣低稳态非晶化法,实现聚合反应“-Si0<,4>-Al0<,4>-”三维空间网络重构,显著提升地聚物凝胶相结构致密化,地聚物抗压强度达66.39MPa,优于同领域代表企业澳大利亚Zeobond公司指标,居行业领先水平。开发的尾渣轻质高强新材料技术等,为中国该类固废高值化大宗消纳发挥了重要作用。项目成果2013年被国家国土资源部列入全国“矿产资源节约与综合利用先进适用技术”,并被中国有色金属工业协会、江西和陕西省环保厅、湖北省发改委等采纳推广。2012年为国家环保部编制了中国首个页岩提钒行业《污染控制政策》、《污染防治技术政策》、《最佳可行技术》。出版了中国首部《石煤提钒》专著,发表论文157篇。在国内设立了两处“专家工作站”实施技术推广。为中国页岩提钒行业技术发展、污染防治、工程规范提供了重要支持。项目获授权国家发明专利32项、美国发明专利1项、在申请国际发明专利2项,授权实用新型专利7项。获2011年中国专利优秀奖1项,2014年湖北省技术发明一等奖、2013年湖北省科技进步一等奖各1项,获2010、2013年中国有色金属工业科技一等奖各1项。成果在国内外最大的石煤提钒企业陕西五洲矿业集团等19家企业应用,建成年产2000~4000tV<,2>0<,5>标志性提钒工程,近三年新增销售额47.19亿元。实现了页岩提钒工艺技术和装备的升级换代,取得重大经济和环境效益。