钒矿冶炼污染问题及防治对策研究

赵博

摘 要：钒是一种重要的合金元素，随着国民经济的快速发展，钒资源的市场需求量日益增大，钒开采产生的污染日趋严重。本文通过分析和探讨贵州省近年来在钒矿开采及冶炼过程中存在的主要环境问题，提出具有针对性的环境保护措施，以实现资源开发的可持续利用，促进经济建设与环境保护协调发展。

关键词：钒资源；钒矿开采；环境保护

0.前言

钒是一种重要的合金元素，它以钒铁、钒化合物和金属钒的形式被广泛用于冶金、宇航、化工等工业部门。随着国民经济的快速发展和高科技技术的广泛应用，钒资源的市场需求量日益增大，炼钒企业不断兴起。为促进地方经济健康发展，确保当地环境质量，本文旨在通过工艺技术比选，找出适合我炼钒工艺和污染防治对策措施。

1.炼钒工艺简介

炼钒工艺是我国六十年代初期开发的一项新技术，大致可分为三种：碱法、酸法及氯化焙烧法。近年来受钒矿市场的影响，我省不断开展了钒矿资源的开采和钒资源的提炼研究，目前涉及到的炼钒工艺主要有钠盐焙烧法、钙盐焙烧法、压力提钒法、新型复合添加剂提钒法、无盐焙烧提钒法及强酸浸出提钒等六种生产工艺，主要工艺流程见表1。

表1贵州省主要提钒工艺流程表

（1）钠盐焙烧法钠盐焙烧法为石煤提钒的传统工艺。通过焙烧石煤，使其中的低价钒V（Ⅲ）和V（Ⅳ）转化为高价钒V（V），高价钒再与钠盐结合生成水溶性的偏钒酸盐。将焙烧后的矿料先经水浸或酸浸，再经净化、沉钒、热分解等工序得到精钒。该工艺流程简单，生产条件要求低，成本低，适合个体私营和小企业经营。其缺点之一是所排出的大量富含HC1、Cl等腐蚀性气体将严重污染周边环境；其二是焙烧转化率低，导致最终钒资源回收率达不到国家；进入规定限值60%以上。高钠焙烧法已被国家明令禁止。现贵州石煤提钒主要采用低钠（工业盐添加量一般小于3%）焙烧法。

（2）无盐焙烧、钙盐焙烧和新型复合添加剂法针对HCI、CL2等腐蚀性废气污染问题，又出现了无盐焙烧、钙盐焙烧和新型复合添加剂法提钒工艺。这三种工艺与钠盐焙烧法生产工艺基本相同，其差异只是在成球、焙烧过中是否加入添加剂和所选择添加的添加剂种类、比例有所不同而已。这几种工艺在焙烧过程中不产生HCL、CL2等有害气体，可消除钠盐焙烧工艺排放含氯废气的污染问题。但是该工艺对钒矿石的选择性强，贵州石煤矿基本上不能满足其物理、化学性能要求，且生产成本偏高，不适于大批量生产。

（3）强酸浸出法此工艺对焙烧后的含钒石煤，用硫酸（大于15%）进行萃取。该工艺在焙烧过程中虽不产生HCL、C1等有害氣体，但是对硫酸的消耗量较大（30吨硫酸/吨产品），同时生产过程中水环境风险较大，经济性更差，很难在贵州推广应用。

（4）压力提钒法该工艺2007年已被列入国家高新技术研究发展计划（863计划）资源与环境领域资助项目。采用压力场氧化酸浸石煤提钒，废气中没有传统提钒工艺中HC1、C1等有害气体的产生，可以大大降低提钒工艺中对大气环境的污染，五氧化二钒的总回收率可以达到80%以上，但是该工艺用水量和废水产生量较其他工艺大，水环境风险最大，不适合位于水环境敏感区的工厂应用。

2钒矿开采及冶炼产生的主要环境问题

目前所现涉及到的提钒工艺共有六种，但是由于受地理条件和矿石物理、化学性质的制约，目前处于正常生产的主要为低钠焙烧法。其对环境的影响主要表现在矿山开采过程中引起的植被、生态破坏、粉尘及其所含放射性废气对周围环境的影响；钒矿冶炼中废水、废气、废渣对周围环境的影响。

（1）对水环境的影响矿山开采采矿废石、台炼废渣的堆存可能引起水土流失，含有有毒、有害元素的酸性矿井水进入自然水体会对地表水质产生影响；提钒废水中SO2-4、Cl—、Na+、NH—等离子及一定浓度的高价钒会对地表水质产生影响：与钒矿伴生的铬、砷、镉等有害元素也会随废水事故排放或渗漏进入受纳水体，造成地表水、地下水水体污染。水环境的污染防治措施最关键的是科学、经济、合理地处理、循环利用排放量大、污染风险最大的离子交换尾水和渣场渗滤液，确保全厂生产废水全部循环利用不外排。

（2）对大气环境的影响大气污染物主要为焙烧窑排放的废气。焙烧窑为自然通风的工业窑炉，排放的废气中主要污染物为HCL、烟尘、Cl—、SO2-4和放射性物质（氡及其子体），同时排出的还有大量的粉尘，长期吸入含钒尘埃可导致肺癌。

（3）固体废物目前贵州钒矿山开采中采剥比一般为1：2～1：4，最高可达到1：8。1吨矿石将产出0.2～0.3吨废矿石、98吨左右的冶炼废渣。废石堆场、冶炼废渣会产生大量含有镉、砷、钒、铬等有毒有害物质的生产废水，若渗入地下水，将对地下水造成污染；钒矿开采使深藏于地下含有核辐射的元素暴露于地表，造成放射性污染。

3污染防治对策研究

（1）水污染防治对策从源头入手，改进生产工艺，将有毒有害物质消化在生产过程中，实施清洁生产。从目前贵州的生产企业看，全厂生产废水可以做到全部循环使用不外排。其关键是企业须强化社会责任，确保环保投资力度，加强环保设施运行管理，杜绝事故排放。对于开采过程产生的矿井水，可采取统一引流，综合处置。

（2）大气污染防治对策钒矿提钒过程中会产生不同的气体污染物。针对生产工艺过程中产生的SO2、HCL、CL—、NH+等气体分别选择不同的吸收剂，采取喷淋、冷凝等措施予以处理；加强矿山、厂区通风，确保所排废气及放射性物质达标排放。

（3）固体废物防治对策根据浸出毒性实验判别，目前我省境内提钒废渣均为第Ⅱ类一般工业固废，鉴于与钒矿伴生的多为钼、镍等有价金属，除经焙烧、浸出少量流失外，大部分仍保留于提钒废渣内，同时废渣内含有铀、汞、银、铬、钛、砷、磷等多种金属和非金属。为避免资源浪费和对环境造成不利影响，提钒废渣暂不宜作建材、铺路等综合利用，应对其实施合理的保护性堆存。待开发利用条件成熟时，再对其进行开发利用。为此，应按第Ⅱ类一般工业固废贮存控制规范选择并建设渣场，渣场建设尚须考虑足够的过水涵洞、截水沟的设置及必不可少的渗滤液收集处置设施，堆渣达到设计高度时应及时覆土，以防止放射性污染。

4结语

钒矿的开发和利用为现代工业发展提供了可靠保障，在目前的污染防治技术下，钒矿开采及台炼过程中产生的环境问题都是可以解决的，其关键是厂家必须提高环境保护意识，确保环保资金的投入力度，强化环保设施的日常运行管理，杜绝事故排放。对政府监管部门而言，则要做到合理布局，强化监督管理，坚持在发展经济的同时加强环境保护，实现经济与资源的可持续发展。

参考文献

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