釩回收處理的意義
釩是一種重要的戰(zhàn)略金屬,主要應用于國防、能源及冶金工業(yè)等部門。在很多工業(yè)生產過程中都會產生大量的含釩固體廢棄物。一方面,這些含釩固體廢棄物如不加處置而隨意堆置的話,既占用大量的土地資源,增加企業(yè)成本,又會對自然環(huán)境和人們的生活健康帶來危害;另一方面,含釩固體廢棄物中含有很多有重要經濟價值的金屬,積極的加以回收利用,變廢為寶,化害為益,從而創(chuàng)造可觀的經濟效益和社會效益。
釩廢料的產生
含釩固體廢棄物主要來源于石油、化工、煉鋼、釩礦開采等領域,石油精練、硫酸生產、化工生產(如尼龍、滌綸、聚氯乙稀和丙稀)等工業(yè)生產過程中產生的釩廢棄物最為常見,其中含釩廢催化劑是主要形式。含釩廢催化劑主要分為兩種類型:一種是來源于石油精練中的廢催化劑,原油中的釩以V3S4 的形式沉積在催化劑上,這種含釩廢催化劑含五氧化二釩10%-20%,是一種較為經濟的提釩原料;另一種是來源于硫酸工業(yè)的廢催化劑,其中的釩是作為活性組成(五價釩)以釩化合物形式添加進去的,其主要成分是無活性的四價釩。當前,全球每年產生含釩廢催化劑約為80萬噸,其中,煉油廢催化劑約為41.5 萬噸,化工廢催化劑33.5 萬噸。我國每年產生含釩廢催化劑約為7-10萬噸。廢釩催化劑中釩的品位較高,約含5%的五氧化二釩,可作為生產五氧化二釩的原料。國外非常重視這方面的研究,美、日等國已建立了專門的工長來回收廢催化劑中的釩、鉬等金屬,而我國這方面也正在大力發(fā)展。
不管是從保護環(huán)境,還是從資源的可持續(xù)利用的角度來看,含釩固體廢物的回收利用都有著非常重要的意義。因此,尋求短流程、大規(guī)模、低成本、低污染的提釩新工藝;對含釩固體廢棄物中其他金屬的回收;以及對催化劑載體的回收利用,這些都是含釩固體廢棄物回收利用的未來發(fā)展方向。
五氧化二釩回收工藝
(1)從釩渣中回收:釩渣是含釩較高的提釩原料,回收技術比較成熟。目前通用的流程是鈉化焙燒工藝,采用的設備不同,大型企業(yè)一般都采用回轉窯,而有些企業(yè)則采用焙燒爐。工藝過程是將釩渣與鈉鹽(一般為碳酸鈉或芒硝)混合,在一定的溫度下焙燒,使釩轉為可溶性的鈉鹽,焙砂再經過浸出,使釩酸鹽進入溶液,溶液經過濾,濾出廢渣,再經過沉淀、精致等過程得到五氧化二釩。國外有的企業(yè)直接利用含釩高的釩鈦磁鐵礦生產五氧化二釩,首先將礦石制成精礦,然后與熔劑混合,進入回轉窯中焙燒,焙砂用水浸出,含釩溶液用銨鹽處理,最后沉淀偏釩酸銨。
(2)從石煤中回收:從石煤中提釩的工藝主要是鈉化焙燒工藝,鈉化氧化焙燒—水浸出—水解沉釩—堿溶銨鹽沉釩—熱解脫氨—精釩的工藝流程。該工藝是我國從石煤中提釩普遍采用的工藝,特點是工藝簡單,并且充分利用了石煤的熱能。缺點是回收率較低,一般在60%以下。美國采用以上工藝,但采用稀硫酸浸出、溶劑萃取技術,回收率可達70%。
(3)從石油廢催化劑中回收:美國、日本等國從上個世紀70年代就開始從石油含釩廢催化劑中回收釩,技術已經成熟,加工工藝很多,有很多工藝已經申報專利。國際上通用的技術是鈉化焙燒法:
配料→焙燒→磨碎→浸出過濾→沉釩→煅燒→五氧化二釩產品
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溶液→萃取回收鉬→鉬酸銨產品
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渣→進一步回收鎳→金屬鎳。
各國回收工藝中的經濟技術參數盡管不同,但基本上參照以上工藝,我國從石油工業(yè)廢催化劑中回收釩的企業(yè)采用的工藝也基本與其相同。
(4)從硫酸工業(yè)廢催化劑中回收:從硫酸工業(yè)的廢催化劑中回收五氧化二釩早已引起世界各國的重視,前蘇聯(lián)在此起步較早,技術比較成熟,日本、美國也有很多專利報道。我國硫酸工業(yè)廢釩催化劑中回收釩的工作開展較早,在上個世紀80年代,南化公司、成都工學院、北京礦業(yè)學院、鎮(zhèn)江冶煉廠、平頂山987化工廠都作過大量實驗,其中平頂山987化工廠已經投入生產。目前采用的技術有火法—濕法聯(lián)合工藝和全濕法工藝,后者應用比較廣泛。
工藝如下:廢催化劑→粉碎→鹽酸浸出→過濾→加氫氧化鈉水解→沉釩→精煉→煅燒→產品。
濕法流程工藝簡單,投資少,總回收率在90%以上。但缺點是產生的廢液量較大,不能作到平衡。目前我國從硫酸工業(yè)廢釩催化劑中回收五氧化二釩的企業(yè)都采用以上工藝,火法濕法聯(lián)合工藝沒有采用。