釩回收處理的意義
釩是一種重要的戰(zhàn)略金屬,主要應(yīng)用于國(guó)防、能源及冶金工業(yè)等部門。在很多工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)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(huì)對(duì)自然環(huán)境和人們的生活健康帶來(lái)危害;另一方面,含釩固體廢棄物中含有很多有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)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(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
釩廢料的產(chǎn)生
含釩固體廢棄物主要來(lái)源于石油、化工、煉鋼、釩礦開(kāi)采等領(lǐng)域,石油精練、硫酸生產(chǎn)、化工生產(chǎn)(如尼龍、滌綸、聚氯乙稀和丙稀)等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的釩廢棄物最為常見(jiàn),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(lái)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(jīng)濟(jì)的提釩原料;另一種是來(lái)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(jià)釩)以釩化合物形式添加進(jìn)去的,其主要成分是無(wú)活性的四價(jià)釩。當(dāng)前,全球每年產(chǎn)生含釩廢催化劑約為80萬(wàn)噸,其中,煉油廢催化劑約為41.5 萬(wàn)噸,化工廢催化劑33.5 萬(wàn)噸。我國(guó)每年產(chǎn)生含釩廢催化劑約為7-10萬(wàn)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(chǎn)五氧化二釩的原料。國(guó)外非常重視這方面的研究,美、日等國(guó)已建立了專門的工長(zhǎng)來(lái)回收廢催化劑中的釩、鉬等金屬,而我國(guó)這方面也正在大力發(fā)展。
不管是從保護(hù)環(huán)境,還是從資源的可持續(xù)利用的角度來(lái)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(duì)含釩固體廢棄物中其他金屬的回收;以及對(duì)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(lái)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(shù)比較成熟。目前通用的流程是鈉化焙燒工藝,采用的設(shè)備不同,大型企業(yè)一般都采用回轉(zhuǎn)窯,而有些企業(yè)則采用焙燒爐。工藝過(guò)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(zhuǎn)為可溶性的鈉鹽,焙砂再經(jīng)過(guò)浸出,使釩酸鹽進(jìn)入溶液,溶液經(jīng)過(guò)濾,濾出廢渣,再經(jīng)過(guò)沉淀、精致等過(guò)程得到五氧化二釩。國(guó)外有的企業(yè)直接利用含釩高的釩鈦磁鐵礦生產(chǎn)五氧化二釩,首先將礦石制成精礦,然后與熔劑混合,進(jìn)入回轉(zhuǎn)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(guó)從石煤中提釩普遍采用的工藝,特點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單,并且充分利用了石煤的熱能。缺點(diǎn)是回收率較低,一般在60%以下。美國(guó)采用以上工藝,但采用稀硫酸浸出、溶劑萃取技術(shù),回收率可達(dá)70%。
(3)從石油廢催化劑中回收:美國(guó)、日本等國(guó)從上個(gè)世紀(jì)70年代就開(kāi)始從石油含釩廢催化劑中回收釩,技術(shù)已經(jīng)成熟,加工工藝很多,有很多工藝已經(jīng)申報(bào)專利。國(guó)際上通用的技術(shù)是鈉化焙燒法:
配料→焙燒→磨碎→浸出過(guò)濾→沉釩→煅燒→五氧化二釩產(chǎn)品
↓
溶液→萃取回收鉬→鉬酸銨產(chǎn)品
↓
渣→進(jìn)一步回收鎳→金屬鎳。
各國(guó)回收工藝中的經(jīng)濟(jì)技術(shù)參數(shù)盡管不同,但基本上參照以上工藝,我國(guó)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(guó)的重視,前蘇聯(lián)在此起步較早,技術(shù)比較成熟,日本、美國(guó)也有很多專利報(bào)道。我國(guó)硫酸工業(yè)廢釩催化劑中回收釩的工作開(kāi)展較早,在上個(gè)世紀(jì)80年代,南化公司、成都工學(xué)院、北京礦業(yè)學(xué)院、鎮(zhèn)江冶煉廠、平頂山987化工廠都作過(guò)大量實(shí)驗(yàn),其中平頂山987化工廠已經(jīng)投入生產(chǎn)。目前采用的技術(shù)有火法—濕法聯(lián)合工藝和全濕法工藝,后者應(yīng)用比較廣泛。
工藝如下:廢催化劑→粉碎→鹽酸浸出→過(guò)濾→加氫氧化鈉水解→沉釩→精煉→煅燒→產(chǎn)品。
濕法流程工藝簡(jiǎn)單,投資少,總回收率在90%以上。但缺點(diǎn)是產(chǎn)生的廢液量較大,不能作到平衡。目前我國(guó)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(méi)有采用。