五氧化二钒生产项目评估报告.doc

1 前 言1.1 项目来源*省*县*公司位于*、*、*三省交界的*镇，成立于1984年，现有职工2300余人。经20年的发展，现已成为集复合脱氧剂生产、销售、研制、开发为一体的规模化民营企业。年复合脱氧剂生产能力5万吨，产值3.5亿元。2003年公司实现销售额14360万元，税利1811万元。公司是“*市十大纳税企业”、“*市明星企业”和*市农行“AAA级信用等级企业”，质量管理体系通过ISO9002认证。 钒是高级合金钢的重要组分。世界上的钒约有85%是以钒铁合金和钒铝合金形式用做炼钢的合金添加剂，另有15%的钒以化合物的形态（如V2O5、 NH4VO3）应用于化学工业和石油化工中的催化剂，印染、玻璃和陶瓷工业的着色剂；及在石油化工装置中用作设备防腐的缓冲剂等。五氧化二钒主要用于生产钒铁合金、金属钒、和其它钒合金及钒的化合物。近年来，我国用于建筑业的钢筋消费量占全国钢材消耗量的四分之一。随着我国钢筋产品的升级换代，采用钒、铌、钛等合金进行微合金化的新III级（HRB400级 ）螺纹钢等高强度钢筋逐渐被市场认知，被越来越广泛地推广应用（国家建设部和计委要求目前新III级螺纹钢的实用量要达到螺纹钢的80以上）。2003年度，我国钢铁工业对五氧化二钒的需求增长了约60%，大大高于23%的全球增量。我国2003年钢材消费量达2.35亿吨，预计2005年将达3.1亿吨。依此类推，国内钒铁消费量具有较大的市场空间，钒的价格也能维持在较高的价位上。*省*县境内有较丰富的钒矿石资源，公司所在地*镇，钒矿资源储量较大，据近期勘探测量，储量约3000万吨以上，且五氧化二钒含量平均大于1.5。为拓宽产品种类，促进企业发展，进一步增强企业的市场竞争力，公司在进行充分的市场调研基础上，决定以当地丰富的钒矿资源为原料，筹建上马日处理400吨钒矿石生产五氧化二钒生产项目，以推动公司的生产和经营上一个新的台阶。*县位于*省西南部，*源头，*主要支流*的上游，项目所在地*镇属于*水源地的汇水区域，其水环境和生态环境较为敏感，而本项目以当地矿源为原料生产五氧化二钒，本身具有一定的污染，且工程的建设将对当地的矿山生态植被造成一定的破坏，引起水土流失，因此本项目的废水、废气等污染因素的处理处置方式显得尤为重要。五氧化二钒传统生产工艺是采用食盐钠化氧化焙烧浸出沉钒，该工艺的优点是工艺流程简短，但在钠化氧化工艺焙烧过程中会产生氯气或氯化氢，会造成严重的环境污染。鉴于此，*公司委托*大学应用化学研究所针对*钒矿石，研究开发环保型钙化氧化焙烧提钒工艺，以取代传统的钠法氧化焙烧工艺，大大减少了焙烧工艺中的废气污染，同时将工程产生的工艺废水全部回用于生产而不外排，实现清洁化提钒生产，避免对当地的地表水环境造成污染。受建设单位委托，*承担了该项目的环境影响评估工作。1.2 预评估报告编写思路 由于工程所在地位于*水源地的汇水区域内，且处于*中线水源地水质保护区内，其环境问题较为敏感，因此本次工程施工期和营运期的环境影响和工程污染治理措施较为重要，本次评估将从工程矿山建设生态影响、工艺废水零排放、固体废物填埋处置可行性及厂址选择可行性等方面进行分析，分析工程建设对当地环境的影响程度，对*县*公司日处理400吨钒矿石制取五氧化二钒的建设方案进行预评估，并根据评估结果对工程建设的环境可行性给出明确结论。2 工程方案分析2.1 工程基本情况*县*公司拟建日处理400吨钒矿石项目厂址位于*县*镇新*村北的山谷地带，厂址北侧紧临矿山，南侧400m为新*村，山谷南侧下游约1000m为*，厂址东侧为拟建的工程废渣堆场。工程拟采用钙化氧化焙烧提钒工艺从矿石中提取五氧化二钒，日处理钒矿石400吨，生产厂区占地面积约40亩，矿山开采总占地面积4hm2，员工507人，本次工程的基本情况见表2-1。表2-1 工程基本情况一栏表序号项目名称内 容1工程厂址*县*镇新*村北2厂区占地面积40亩3矿山开采占地面积4hm24劳动定员507人，其中生产工人467人，管理40人5工作制度年工作日300天，日工作时间8小时，四班三运转6生产规模日处理400吨钒矿石7 总投资1500万元2.2 原辅材料、动力消耗情况及产品标准 本次工程原辅材料及动力消耗情况见表2-2。产品质量标准情况见表2-3。2.3 本工程主要化学原料理化性质本工程所涉及的物料理化性质详见表2-4。表2-2 本次工程原辅材料及动力消耗情况一览表序号指标名称单 耗（t/t产品）年 耗（t/a）备 注1钒矿石100.81120000直接由厂区北侧矿山开采2生石灰5.046000由当地购进3氯化钠0.0111.9由当地购进4氯化铵0.0067.14由当地购进5盐酸0.474564由当地购进6碳酸钠10.0812000由当地购进7717树脂0.04kg47.6kg由当地购进8水465.52104m3厂区自备深井供给9煤10.0812000用煤为禹州煤10电1.651041.96107kwh由*县*镇变电站提供表2-3工程产品质量标准指标名称冶金化工V2O5-99V2O5-98V2O5-97五氧化二钒（V2O5）， 99.098.097.0硅（Si）， 0.150.150.25铁（Fe）， 0.200.3020.30磷（P）， 0.030.030.30硫（S）， 0.010.030.30砷（As）， 0.010.020.02氧化钠氧化钾（Na2OK2O）， 2.5物理状态片状片状粉状表2-4本工程所涉及的物料理化性质序号物料名称物 化 性 质1钒矿石钒矿石是钒氧化物和硅氧化物以及其他金属氧化物的复合结晶体，其中钒化合物均以三价态存在，本工程所用的钒矿石由厂址附近的钒矿山开采。2生石灰化学名氧化钙，分子式CaO，石灰的主要成份。白色立方晶体或粉末。露置空气渐渐吸收二氧化碳而成碳酸钙。密度3.35。熔点2580。沸点2850。易溶于酸，难溶于水，但能与水化合成氢氧化钙。化学工业中用于制造电石、液碱、漂白粉等，也用于制革、冶金、废水净化、建筑、农业等方面。可由石灰石置于石灰窑中煅烧而制得。3氯化铵分子式NH4Cl，俗称硇砂。白色晶体。无毒。密度1.53。在350升华。易潮解。溶于水和甘油，微溶于乙醇。用于金属焊接、电镀、鞣革，以及制干电池等。农业上用作氮肥。是联合制碱法的一种产品。可由硫酸铵与氯化钠作用而制得。4氯化钠分子式NaCl，食盐的主要成份。白色立方晶体或细小的结晶粉末。相对密度2.165（25）。熔点801。沸点1413。味咸。中性。有杂质存在时潮解。溶于水和甘油，难溶于乙醇。5碳酸钠有无水物Na2CO3、一水物Na2CO3H2O、七水物Na2CO37H2O和十水物Na2CO310H2O。无水碳酸钠的纯品是白色粉末或细粒。密度2.532。熔点851。工业品俗名纯碱或苏打。含有少量氯化物、硫酸盐和碳酸氢钠等杂质。易溶于水，水溶液呈强碱性。不溶于乙醇、乙醚。吸湿性强，能因吸湿而结成硬块。并能从潮湿空气中逐渐吸收二氧化碳而成碳酸氢钠。用途极广。是玻璃、造纸、肥皂、洗涤剂、纺织、制革等露天煤矿的重要原料。冶金工业中用作助熔剂。水的净化中用作软化剂。也用于其他钠化合物的制造。主要制法有联合制碱法。6盐 酸分子式HCl，又称氢氯酸。氯化氢的水溶液。纯的无色。一般的因含有杂质而呈黄色。含有20%氯化氢的有恒沸点。商品浓盐酸含37%38%氯化氢，密度1.19。是一种强酸。能与许多金属作用。是重要工业原料之一。广泛应用于化学工业、石油工业、冶金工业、印染工业等。由用水吸收氯化氢而制得。7偏钒酸钠分子式NaVO3，无色单斜棱柱状结晶，熔点630，易溶，不燃，低毒，用于化肥、煤气脱硫等，可由V2O5溶于NaOH溶解中制得8偏钒酸铵分子式NH4VO3，白色或略带浅黄色的晶体。密度2.326，低毒，不溶于水和乙醇，在真空中加热至135就开始分解，超过210时形成钒的低价氧化物，当在空气中灼烧时变成五氧化二钒，可用作试剂、催化剂等9五氧化二钒分子式V2O5，又名钒酸酐。橙黄色结晶粉末或红棕色针状晶体。密度3.357。熔点690。加热至1750时分解。稍溶于水，水中溶解度约0.2g/L，溶于酸和碱溶液。有毒,V2O5粉尘浓度高于346mg/m3时会引起人窒息，环境最高允许浓度500g/m3，碱酸工业上和有机合成中用作催化剂。并用于制陶瓷、红色玻璃等。可由灼烧钒酸铵而得。2.4 本工程主要设备本工程主要设备情况详见表2-5。表2-5 工程主要设备一览表序号名 称规格型号数量电容量（kw）备 注1颚式破碎机PEX-1501151粉碎矿石2*式破碎机PE-20017.51粉碎矿灰3颚式破碎机PEX-1501151粉碎煤4锤式粉碎机HF-2561165双螺旋圆筒混料机40032236干式球磨机MQJ1200240034537制粒机1800207.5208塑料泵2PW37.539通风机F4-62155110矿浆浆化槽1200150017.5111焙烧竖窑3000800012附除尘、喷淋吸收和引风设施12浸出球磨机MQJ12002400345313螺旋分级机FLG-75033314污水泵2PW34315砂 泵21/2PS313316离子交换柱700140050含树脂10500kg17矿浆压滤机XMG80/100油压可洗厢式压滤机10.75可洗油压18清水泵65FS-4037.53混凝土衬环氧19清水集液池20m210混凝土衬环氧20浸出清液高位池500m22混凝土衬环氧21洗水贮池500m21混凝土衬环氧22树脂水洗贮槽12m310混凝土衬环氧23配解吸液储12m35衬塑料24解吸后液储槽12m35衬塑料25塑料泵32FS-6230.3326沉钒槽20m320衬塑料27离心过滤机SS-80057.52不锈钢28洗涤液贮槽20m35衬塑料29煅烧炉4005000管式电炉5455附氨吸收塔30沉钒后液贮槽20m352.22衬塑料31塑料泵50FS-20222232清水蓄水池101021混凝土33清水泵1S100-65-20234配电系统1200KVA变压器及线路135渣 坝300万t136各种管道及阀门37装载机238挖掘机239空压机2合 计1027.52.5 本工程供水、用电及用煤情况 本工程用水工段主要有前段制粒、焙烧后球磨浸出工段以及树脂吸附工段，工程用水量184t/d，来自厂区自打深井，井深120m，单井出水量60t/h，可以满足本工程需要。 工程供电由*镇变电站提供。 工程用煤采用许昌禹州煤，其煤质分析数据情况见表2-6。表2-6 工程用煤煤质分析数据类别收到基硫份（）（Star）收到基灰分（）（Aar）收到基挥发份（）（Vdaf）低位发热量（kJ/kg）（Qy）数据0.517.616.4257502.6 工程工艺流程及产污环节分析 钙化氧化焙烧法从钒矿石中提取五氧化二钒，是向钒矿石中添加石灰和无烟煤并混合成球后，入窑焙烧，烧成的熟球料经球磨浸出和分离后，浸出液用离子交换树脂吸附钒，再经氯化钠溶液解吸后用氯化铵沉淀制的偏钒酸铵，最后经煅烧制的五氧化二钒。传统的钠化氧化焙烧工艺在一段煅烧采用氯化钠作为助剂，煅烧生成偏钒酸钠，经水浸提取后直接进入沉钒工段。钙化氧化焙烧工艺和传统的钠化氧化工艺相比，消除了一段煅烧工段产生的氯气和氯化氢等有毒有害气体对环境的污染，同时采用球磨浸出的方法替代传统工艺的渗滤浸出，有效地提高了浸出率，缩短了浸出时间，改善了操作环境。 工程钙化氧化法焙烧工艺主要包括球磨制粒、湿球焙烧、球磨浸出、过滤洗涤、树脂吸附、解吸再生、沉钒洗涤、干燥煅烧八个主要工段。（1）球磨制粒 首先由矿山开采运出的钒矿石和附料石灰、煤均经过PEX-150复式颚式破碎机破碎，再经一定比例混合均匀，加入一定量的水进入干式球磨机制球，成球粒度10-15mm。制球后球团组成情况见表2-7。表2-7 球磨制粒工段球团组成物料名称钒矿石石灰煤粉水湿球组成（质量）78.073.917.8210.2干球组成（质量）86.954.358.70/（2）湿球焙烧 由上工段制得的球团送入焙烧工段进行焙烧，焙烧采用3000 7000mm的竖窑12座，主要发生的化学反应为钒矿石中的三价钒转化为五价钒的过程，其化学反应方程式简单表示如下（钒矿石是钒氧化物和硅等元素氧化物的复杂结晶体，其中钒以三价态存在，方程式以V2O3计）：钒矿石氧化反应：V2O3+O2V2O5炉气发生反应：C+O2CO2CaCO3CaO+CO2S+O2SO2SO2+CaOCaSO4偏钒酸钙生成反应：V2O5+CaOCa(VO3)2该工段所产生的主要污染物为炉窑煅烧产生的废气，该废气的主要成分为燃煤产生的烟尘、SO2和CO2等。根据当前部分行业制止低水平重复建设目录中对竖窑使用的规定，国家禁止钢铁行业中建设以矿石原料与固体原料混烧的、自然通风且手工操作的土竖窑，对有色冶金行业无明确要求，本工程采用的竖窑是机械通风竖窑，不属于以上禁止建设的竖窑类型。（3）球磨浸出及过滤洗涤球磨浸出工段主要是将焙烧后的球团中的偏钒酸钙通过固态置换反应置换到溶液中，采用的置换剂为碳酸钠，由焙烧炉制得的球团送入湿式球磨中，加入一定量的新鲜水和碳酸钠进行置换浸出，置换后的前期高浓度浸出液进入树脂吸附工段，后期低浓度洗涤液返回球磨浸出工段作为浸出溶剂使用，滤渣则送往固废堆场填埋处理。该工段的化学反应方程式如下：Ca(VO3)2+Na2CO3CaCO3+2NaVO3（4）树脂吸附工段树脂吸附的主要目的是为了提高偏钒酸钠溶液的浓度，以利于下一步沉钒反应的进行，提高反应的收率。主要过程是由球磨浸出过滤洗涤后的浸出液送入树脂交换塔进行反复吸附，直到树脂吸附饱和，该工段发生的化学反应如下：RNH4+Cl-+NaVO3RNH4+VO3-+NaCl树脂吸附工段产生的主要污染物是树脂吸附后的吸附液，吸附液的主要成分是NaCl和少量的偏钒酸钠，可将其回用于球磨浸出工段，作为浸出溶剂使用。（5）解吸再生工段解吸再生工段即是利用氯化钠溶液对饱和树脂进行解吸，置换其中的偏钒酸根，完成树脂的再生过程，同时使前步反应球磨浸出液中的低浓度钒转化为高浓度钒，为下一步沉钒作准备。该工段的化学方程式如下：RNH4+VO3-+NaClRNH4+Cl-+NaVO3（6）沉钒洗涤沉钒工段是利用氯化铵使偏钒酸根沉淀的过程，经沉淀后的偏钒酸铵洗涤后进行干燥煅烧，该工段的主要废水为沉钒后的上层清液和偏钒酸铵洗涤液，他们的主要成分均为氯化钠，工程将其送回解吸过程重复利用。该工段的主要反应方程式为：NaVO3+NH4ClNaCl+NH4VO3（7）干燥煅烧偏钒酸铵经干燥煅烧后即可生成成品V2O5，同时副产大量的NH3，工程采用氨吸收塔利用水喷淋吸收产生的氨，产生的氨水回用于沉钒工段，该工段涉及的化学反应方程式如下：2NH4VO3V2O5+2NH3+H2O本工程的工艺流程和产污环节情况详见图2-1。固废废气噪声水滤渣钒矿粉水吸附液过滤洗涤球磨浸出焙烧石灰粉球磨制粒洗涤液浸出液树脂吸附无烟煤粉NaCl水饱和树脂再生NaCl配液再生树脂洗涤洗水解吸液沉矾洗涤吸收液NaCl浓缩结晶NH3喷淋吸收干燥煅烧水蒸汽冷凝成品图2-1 本工程生产工艺流程及产污环节图本工程物料平衡情况见图2-2。烟尘0.65Na2CO340NaVO30.01NaCl 4.12SO20.40CO242.95Na2CO322416453.15460钒矿粉400滤渣球磨浸出球磨制粒石灰粉20焙烧NaCl 1.04Na2CO322NaCl 4.12NaVO30.01NaVO35.94无烟煤粉40吸附液浸出液树脂吸附Na2CO322NaCl 3.080.04NaVO35.93NaCl饱和树脂再生NaClNaCl 3.08再生树脂洗涤3.08NaCl配液NH4Cl 0.02381.88HCl吸收液2.75623.04NaClNaCl 1.4NH4VO35.67NaCl 1.40.0078H2O0.466NaCl 1.64NaVO35.93解吸液沉矾洗涤NH30.8762H2O0.466NH3NH30.884干燥煅烧喷淋吸收4.32NaCl成品浓缩结晶V2O5单位：t/d图2-2 本工程物料平衡图（绝干物料）2.7 工程小试试验相关情况 为了确定工程钙化氧化焙烧法和传统钠化氧化工艺相比的产品收率情况，同时确定将球磨浸出液树脂交换后回用于球磨浸出的可行性，*县*有限责任公司于2004年9月开始在新建厂区组建了小试试验系统，试验共进行三个月，本次试验采用新开采的本地矿作为原料，采用钙化氧化工艺，小试规模为日处理矿石30吨。试验进行至解吸工段，以解吸液中钒含量的多少来确定本试验在各个不同的条件下的反应转化率情况，从而确定钙化工艺反应的最佳条件，并将工程最佳收率和传统钠化氧化焙烧工艺的收率相比较，得出本工程工艺的优势所在。但小试实验没有将全部生产工序打通，只进行到树脂解吸，未进行沉矾和干燥工段实验。本次小试试验的详细情况见表2-8。表2-8 工程小试试验结果一览表序号试验内容实验条件转化率1钒矿石粒度（目数）试验情况钒矿石30目，8煤，5CaO，温度800，焙烧4小时，保温12小时25-35钒矿石40目，8煤，5CaO，温度800，焙烧4小时，保温12小时25-35钒矿石50目，8煤，5CaO，温度800，焙烧4小时，保温12小时50-60钒矿石70目，8煤，5CaO，温度800，焙烧4小时，保温12小时60-70钒矿石1000目，8煤，5CaO，温度800，焙烧4小时，保温12小时50-60钒矿石160目，8煤，5CaO，温度800，焙烧4小时，保温12小时50-60钒矿石200目，8煤，5CaO，温度800，焙烧4小时，保温12小时50-602CaO不同配比试验情况1%CaO，钒矿石70目，8煤，温度800，焙烧4小时，保温12小时25-303%CaO，钒矿石70目，8煤，温度800，焙烧4小时，保温12小时30-404%CaO，钒矿石70目，8煤，温度800，焙烧4小时，保温12小时50-605%CaO，钒矿石70目，8煤，温度800，焙烧4小时，保温12小时60-708%CaO，钒矿石70目，8煤，温度800，焙烧4小时，保温12小时60-7010%CaO，钒矿石70目，8煤，温度800，焙烧4小时，保温12小时50-603焙烧操作技术试验情况加料厚度5公分，8小时加料5次，8煤，5CaO，焙烧4小时，保温4小时20-25加料厚度10公分，8小时加料3次，8煤，5CaO，焙烧4小时，保温6小时20-25加料厚度15公分，8小时加料3次，8煤，5CaO，焙烧4小时，保温6小时25-35加料厚度20公分，8小时加料2次，8煤，5CaO，焙烧4小时，保温8小时30-45加料厚度25公分，8小时加料2次，8煤，5CaO，焙烧4小时，保温10小时50-60加料厚度30公分，8小时加料1次，8煤，5CaO，焙烧4小时，保温12小时60-70加料厚度35公分，12小时加料1次，8煤，5CaO，焙烧12小时，保温4小时50-604不同温度和配煤比试验条件500，4煤，钒矿石70目，5Cao，焙烧4小时，保温12小时20-25600，4.5煤，钒矿石70目，5Cao，焙烧4小时，保温12小时20-25700，5.5煤，钒矿石70目，5Cao，焙烧4小时，保温12小时40-50750，6煤，钒矿石70目，5Cao，焙烧4小时，保温12小时60-70800，7煤，钒矿石70目，5Cao，焙烧4小时，保温12小时60-70850，8煤，钒矿石70目，5Cao，焙烧4小时，保温12小时60-70900，9煤，钒矿石70目，5Cao，焙烧4小时，保温12小时40-45 由表2-8试验结果可以看出，同是球磨浸出做出来的结果，在钒矿石50-70目，煤6-8，CaO4-5，温度在750-850，焙烧4小时，保温12小时，加料厚度在25-30公分的综合条件下，其转化率最高，约为70%。本次小试试验均是利用树脂吸附液进行浸出，本工程小试试验在上述条件下平均转化率比传统的钠化氧化焙烧法50-60的转化率高出很多，且小试试验的树脂吸附液做到了回用不外排，回用水未影响产品的收率。 本工程小试实验进行至树脂交换工段，并未将全部工艺打通，为了确保工程废水在正常生产时完全回用于生产过程不外排，了解工业化生产过程中其它工艺废水及设备洗涤、车间地面冲洗废水的产生状况，准确断定生产工艺废水不外排的可行性和可靠性。评估建议企业正式投产前对该工艺进行中试放大试验，中试试验库将全部工艺路线打通，日处理规模不得大于200吨，且中试试验不应在*的汇水区进行，通过中试试验结果对小试试验的结论做进一步证明，为工程废水的零排放的可行性提供可靠、科学的依据。2.8 工程污染物产生排放情况分析2.8.1 废水工程废水主要有前期雨水、车间地板冲洗水、设备冲洗、生活污水和生产废水，对于前期雨水，其主要成份为散落厂区内的物料，主要含NH4VO3、NaVO3等物料，由于工程所涉及的多种物料有一定的毒性，散落在厂区内受雨水冲刷后排入河流中便为可能对水质产生影响，因此评估建议设专用池和管道将该部分废水收集，用于球磨造粒工段进行润料。由于*县年降水量较大（840.6mm），且降雨集中，在暴雨季节前期雨水水量较大，可能造成外排，因此该部分废水存在事故外排的可能性。据调查，*县一次最大暴雨量为190mm，暴雨持续时间30分钟，按厂区40亩汇水面积，汇水时间10分钟计算，工程前期雨水最大产生量为1689m3，该部分雨水若进入生产系统，将会对生产废水循环产生严重冲击，而由于此部分水量较大，在厂区内不可能利用储水池完成存储，因此暴雨期前期雨水外排的可能性非常大。对于车间地板冲洗水和设备冲洗水，其冲洗频次较少，按折合每日冲洗水1t计，由于其水量较小，可将部分废水单独收集回用于球磨造粒工段而不外排。公司职工均为当地居民，不在厂区内食宿，因此生活污水产生量较小，约6t/d，评估建议企业设置旱厕，定期由附近农民拉走作农肥而不外排。生产废水主要产生于树脂吸附工段和沉钒洗涤工段，其废水成份比较单一，树脂吸附工段废水主要成份是NaCl和未被吸附的NaVO3，沉钒洗涤工段废水主要成份是NaCl。钙化法球磨浸出工段需要大量的水，如果采用新鲜水，不但会造成水资源的严重浪费，又会产生大量的废水，*县属于*的水源保护区，该区域内严禁工业废水的排放。由于树脂吸附工段废水对浸出反应无大的影响，因此可将其完全回用于球磨浸出工段而不外排；而沉钒洗涤液中NaCl浓度较高，可将其回用于解吸再生不外排。本工程用水平衡情况见图2-3。52.092新鲜水1烟气脱硫新鲜水102512251.0928510.092原料133851新鲜水1新鲜水2926591421114128131284567吸附液过滤洗涤球磨浸出焙烧球磨制粒822388树脂吸附洗涤59NaCl配液再生树脂洗涤饱和树脂2626洗水1860吸收液解吸液沉矾洗涤42NaCl浓缩结晶NH3喷淋吸收干燥煅烧2蒸汽冷凝成品28单位：t/d图2-3 本工程水平衡图2.8.2 废气工程产生的废气主要有焙烧竖窑产生的炉气和煅烧炉产生的氨气。焙烧竖窑产生的炉气的主要成分是SO2和CO2以及一定量的烟尘本工程在每个焙烧竖窑上设置20m高的排气筒将所有的废气一起收集，然后送往山上50m高的烟囱外排（考虑烟气爬山，烟道高度可达到120m），同时在烟气进烟囱前采用旋风除尘和石灰水喷淋脱硫，该工艺对烟尘和二氧化硫的去处率分别可达到95和50。工程采取的焙烧竖窑烟气处理工艺见图2-4。新鲜水石灰石灰水引风机送烟囱排放炉烟气旋风除尘喷淋吸收吸收后混浊液pH9时烟尘收集pH9时沉 降去渣坝堆放上清液沉淀去渣坝堆放图2-4 竖窑焙烧烟气处理工艺流程图 根据工程物料衡算结果，工程焙烧竖窑产生烟气量约14800m3/h，其中烟尘浓度为1820mg/m3，SO2浓度为1126mg/m3；经上述除尘脱硫一体化设备处理后，烟尘和SO2浓度分别为91mg/m3和563mg/m3，经120m高的烟囱排放，可以满足GB9078-1996工业炉窑大气污染物排放标准表2二级和表4二级标准要求。 偏钒酸铵煅烧炉产生的炉气的主要成分是NH3，根据工程物料衡算结果，煅烧炉NH3产生量36.8kg/h，经尾气水喷淋吸收装置处理，该工艺NH3回收率可达到99以上，经回收的NH3尾气气量为4500m3/h，NH3浓度为72.2mg/m3，排放量为0.325kg/h，由氨吸收塔塔顶的放空阀引至15m高的排气筒外排，可以满足GB14554-93恶臭污染物排放标准表2相关标准的要求。2.8.3 废渣 工程的固体废物主要为过滤洗涤产生的浸出渣，该废渣产生量较大，经焙烧竖窑烧出的干渣为多孔状物质，主要成份为SiO2：62-65，CaO：5-6，Al2O3：5.5-6.5，Na2O：0.1-0.5，V2O5：0.5-0.7，湿渣约含有2030水份。根据工程物料衡算结果，工程湿渣产生量约584.15t/d，拟将其送往厂区东侧的填埋场进行填埋，根据工程废渣的水溶浸出试验检测结果（表2-8）分析，废渣浸出液中不含有毒有害物质，该废渣不属于危险固废。可送往厂区东侧的废渣堆场安全填埋。表2-8 工程废渣浸出试验结果一览表项目SiO2CaOMgOAl2O3Fe2O3AlCaF2K2ONa2OV2O5结果01.370.450000000备注水溶试验结果3 工艺废水循环利用不外排的可行性分析 本工程的主要用水工段有球磨造粒工段、球磨浸出工段、废渣过滤洗涤工段、树脂吸附工段和再生树脂洗涤工段，其中球磨造粒用水主要作用是使原矿粉成球，以便于下步的焙烧反应，同时在焙烧过程中原矿石中的三价钒转化为Ca(VO3)2，造粒工段加入的新鲜水在煅烧时均转化为水蒸汽，球磨浸出工段用水是为了利用碳酸钠对焙烧矿中的Ca(VO3)2进行固态置换，使其转化为可溶性的NaVO3，从而达到提取钒的目的；废渣过滤洗涤用水主要是减少浸出钒的损耗；树脂吸附工段和再生工段是利用树脂吸附和解吸将矾溶液从低浓度转化为高浓度的过程。工程焙烧后工段均为液相反应。由于球磨制粒所用的水在焙烧工段全部蒸发不外排，因此本工程所产生的废水主要是后续反应的浸出液废水。3.1 废水循环水量分析 由图2-3工程水平衡图可以看出，本工程的水循环途径主要分树脂吸附前工段循环和树脂吸附后工段循环两部分，其中前工段循环水主要为球磨浸出的浸出液，后工段循环水主要为饱和树脂解吸液，工程新鲜水主要用于球磨浸出后的滤渣的洗涤、树脂吸附后饱和树脂的洗涤和氯化钠配液工段，因此，本工程的废水是否能够实现闭路循环主要取决于这三部分新鲜补充水和散失水之间的关系。如果补充水量大于系统散失水量，会导致该系统部分废水外排。从本工程水平衡图的情况来看，氯化钠配液所加入的新鲜水主要用于补充解吸液钒酸铵沉淀经煅烧所带走的水，该部分加入的新鲜水水量较小，主要起到了维持整个循环系统水量动态平衡作用，该补充水可视情况而控制补充新鲜水量；球磨浸出为固液置换反应，浸出后产生大量的浸出液，工程将树脂吸附后的吸附液回用于球磨浸出，以节约工程新鲜水用量，该段新鲜水主要用于球磨浸出滤渣过滤洗涤工段和树脂洗涤，该工段用水主要是对工程滤渣进行洗涤以使附着在滤渣表面的NaVO3洗出，因此本工段的新鲜水和散失水的关系决定了工程废水是否外排。根据工程的工艺情况，工程焙烧工段将原矿中的V2O3氧化为Ca(VO3)2，再经球磨浸出置换出其中的Ca(VO3)2，该转化率可以达到70左右，经浸出后的矿球属于多孔性骨架物质，其结构类似于活性炭，有较大的吸水能力，根据工程小试实验所做的实验结果可知，焙烧后的矿球的饱和吸水率为2030，根据工程矿渣的生成量，其吸水量约131t/d，因此工程新鲜水主要用于补充由废渣带走的水份。综上所述，本工程生产废水循环系统实现闭路循环不外排，从理论方面分析是可行的。3.2 废水循环水质分析 工程生产废水主要有球磨浸出液和饱和树脂解吸液两部分，其中球磨浸出液中主要为中间产品NaVO3、未反应的Na2CO3等物质，经树脂吸附后回用于球磨浸出，根据工程反应原理可知，在树脂吸附时主要发生NaVO3和NaCl的置换反应，因此在浸出液经树脂吸附后其主要成份和吸附前相比仅NaVO3转变成NaCl，球磨浸出对水质要求不高，其作用主要是提供液相条件以促进Na2CO3和矿球的置换反应，树脂交换后回用的吸附液中含有较多的Na2CO3，根据固态置换反应原理，反应物浓度越高，反应收率也越高，因此该部分废水回用于球磨浸出可以有效的提高反应的转化率，且不会影响到产品的质量。同时由于矿渣的强吸附作用，未反应完全的碳酸钠和氯化钠部分在水溶液中循环，部分被吸附至矿渣中，而不会随饱和树脂进入下步反应；根据工程反应原理，树脂再生解吸过程主要是采用氯化钠溶液对树脂中的NaVO3进行解吸，该反应进入解吸液的成份为工程中间产物NaVO3，再生树脂则回用于吸附工段，解吸液经沉钒反应，反应液中的NaVO3转换为NaCl，该废液成份较单一，属于饱和树脂再生的反应液，工程将该废水部分直接回用于配置解吸液，部分采用电加热器进行浓缩后回用于配置解吸液，而浓缩产生的冷凝水则用于对再生树脂进行洗涤后仍回用于解吸。由于该工段中的废水主要成份均为NaCl，因此可以完全回用于解吸而不外排，且不会影响产品质量。另外本次工程还会产生部分车间地面冲洗水和设备冲洗水，该部分废水量约1t/d，可以将其回用球磨造粒工段而不外排。综上所述，本工程废水完全回用于生产从理论上分析是可行的，但本工程树脂吸附废水产生量较大（约851m3/d），虽然从小试试验结果以及理论角度分析，该工艺可以保证生产废水回用于生产不外排，但其仍然存在很大的事故排放的可能性，由于工程处于*汇水区内，且厂址南侧约1km为*，如果发生事故排放，将会对*水质产生严重的影响，因此评估建议企业进行工程中试放大试验，且中试试验不能在*汇水区内进行，中试日处理矿石规模不得超过200吨。中试试验应将全部生产工艺打通，从中试试验结果进一步论证工业化生产中零排放的可行性。4 工程固废填埋场的可行性分析本工程的废渣产生量较大，每年约175245吨，需对其进行合理处置，以避免对环境造成污染。废渣含水率约20%30%，由于废渣吸水性较强，因此废渣堆存产生的渗滤液较少，工程拟将该部分废渣送往厂区东侧的填埋场填埋处理，填埋场位于厂址东侧，紧临拟建厂址，属于山谷地带，据评估单位现场调查，该山谷长约500m，宽约100m，深约10m，库容量约50万m3。拟建填埋场区目前植被情况主要为灌草和一般农田，沟底为50cm的黄土层，下部为透水性差的岩层，矿渣