摘要：钒是一种重要的合金元素，也是维持人体生长发育必需的微量元素之一。在工业化的现代社会，大工业机械化生产将许多化学元素都纳入到了经济生活中来，加以利用，使其成为经济发展的重要推动力。特别是在国民经济不断发展的今天，人们对于钒的需求量越来越大，钒矿的开采规模不断扩大，所占的市场份额也不断增多，并伴随着涌起了一批又一批的钒矿企业。但钒矿的大规模开采带来了一系列的环境污染问题，对生态环境造成不可逆转的伤害和破坏。在后续的开发和冶炼的过程中，污染带来的问题不容忽视。我国提倡建设美丽中国，加强环境建设，保护绿水青山，就必须要正视目前的钒矿开采中的环境问题，采取针对措施，力求经济和环境的协调发展。

关键词：钒矿开采；冶炼；环境和谐；防治对策；经济发展

钒作为一种重要的合金元素，其用途广泛，应用领域不断扩大，应用的广阔度也不断的趋深，就现阶段的发展状况来说，钒已经以各种各样的形式渗透到国民工业发展部门中来了，无论是军用冶金，化工工业，亦或者是民用航天和一些其他的重工业部门，钒矿的应用范围都在扩大。而未来伴随着国民经济的不断发展和钒矿开采规模的不断扩大，带来的环境问题必然是不容忽视的，经济要发展也不意味着一定要舍弃环境，要促进人与自然和谐共生，人与环境共同发展才能够带来更和谐的经济发展，基于此，本文主要针对于目前钒矿开采的现状以及相关的环境污染问题，提出了一系列的防治对策，希望能够促进地方经济健康发展。

1 钒矿的资源分布状况

在大自然界中的钒大部分呈现的都是自然分散的状态，不仅仅是单一的存在，而是大部分与其他的元素共生，所以在矿产的开采过程中，单一的工业矿床其实很少，大部分都是半生的集合而成的工业矿床。我国目前自然界的钒矿大部分呈现出分散的状态，钒元素与磷元素，铀元素，镍元素和其他的化学元素共生或者伴生。钒矿大多数是金属矿床，属于外生的沉积矿床由海水常年累积冲刷堆积形成。这也就是说，钒元素大多数是来自于海底，而海底中的矿元素又来自于热液，在还原环境的作用下被碳质吸收沉积，经过低温热液成矿。还有一种类型是结晶黏土矿物，钒元素，镍元素进入水云母粒系或者晶格从而成为了含钒水云母，在长年累月的外力作用下形成了黏土型钒矿。早在寒武纪时期，我国其实就已经形成了金属型的钒矿，这种钒矿的矿床底部多呈现出黑色碳硅质的岩层，属于寒武纪时期的独特印记，后来在各种基础活动和地质环境的作用下，矿床呈现出金属性层级分布的状态，每个地层中，金属的富含量不同，钒元素和其他的共生金属一般呈现出此消彼长的状态，目前钒元素和钒矿大部分都累积在我国的中西部地区。

2 炼钒工艺简介

在上个世纪60年代，我国开发出了炼钒工艺，我国的炼钒工艺起步晚，发展迅速，目前也取得了一些显著性的成果，由于经济的发展，近些年来我国对钒矿的开采力度不断增大，钒矿的规模不断扩大，工业产量不断的增加。现如今的炼粉工艺主要可以分为三种技术：一是碱法；二是酸法；三是氯化焙烧法。现在主流的炼钒生产工艺主要有六种：钙盐焙烧法；压力提钒法；钠盐焙烧法；新型复合添加剂提钒法；无盐焙烧提钒法；强酸浸出提钒法。钠盐焙烧法的工艺流程就是，用破碎的矿石经过机器揉捏成球，在球状矿石中添加工业盐，然后经过高温焙烧浸出与净化，再经过离子交换和沉淀烘焙之后形成了新的五氧化二钒。钙盐焙烧法也是用呈球状的矿石，在第二步中主要添加了碳酸钙，经过高温焙烧和离子交换以及一系列的沉积和烘焙形成五氧化二钒。

新型复合添加剂法在重复初期的成球状的矿石后，加入的主要是不含工业盐的复合添加剂，同样是经过焙烧与离子交换以及一系列的尘钒烘焙技术形成五氧化二钒。无盐焙烧法与上述流程相似，在这里，值得一提的是，强酸浸出法和压力提钒法，强酸浸出法是加强酸浸出，经过闪蒸冷却后再进行萃取与反萃取，最后热分解为五氧化二钒。压力提钒法是加压浸出，经过液固分离萃取与反萃取，最后，通过烘焙的方式形成五氧化二钒。钠盐焙烧法是较为传统的工艺，主要适合于生产要求低成本和规模小的私营企业，小企业进行，但是该工艺方法会产生大量的氯化氢和氯气等腐蚀性气体，目前，高钠焙烧法已经被国家明令禁止，只有低钠焙烧法还可以采用。无盐焙烧法，钙盐焙烧法和新型复合添加剂法虽然消除了氯化氢和氯气等一系列腐蚀性气体带来的污染问题，但是其中添加的新型的复合添加剂成本高，对于个体经营企业来说不适用于生产，也不能够满足物理和化学性能上的要求，小规模生产尚且可以通行，大规模生产的话可能会造成成本上的负担。

强酸浸出法是在水环境中进行，风险比较大，该工艺流程用硫酸进行萃取，虽然不产生有害气体，但是风险比较大，成本负担也重，不适合在经济发展不景气的地区推行。压力提钒法是近些年来新出现的一种提钒方法，目前被国家普遍推广使用，被列入了国家高新技术研究发展计划和资助项目。压力提钒方法采用压力场氧化酸浸石煤提钒，在生产过程中也不会产生氯气和氯化氢等一系列腐蚀性气体，但是相比较来说其用水量比较大，相比较于其他的水环境提钒方法，压力提钒法的用水量最大，带来的风险比较大，在我国水资源比较紧张的地区不适宜推行。

3 钒矿开采及冶炼产生的主要环境问题

3.1 水环境问题

在钒矿的开采过程中，少不了出现采矿的废石以及冶炼的废渣，部分企业对采矿的废石和冶炼的废渣采取的都是天然堆积的方式来处理，以堆积的方式放在自然界中自行消化，但是在自然界进行水循环的过程中可能无法彻底分解这些物质，这些矿产废渣中含有的金属元素，在水循环的作用中流入到水中，产生一系列环境问题，对水环境造成破坏，破坏水体的生态系统。另外，在雨水的冲刷下，还容易造成水土流失。对于一些酸性比较高的金属元素，其经过冲刷流入到自然水体中会污染水源，如果进入到了饮用水当中，可能会对人体造成影响。另外钒矿并不是单一的，在开采过程中往往会与其他的金属元素伴生存在，比如说镍、钼，还有一些其他的有害的金属元素。这些金属元素流入地里可能会造成水体污染，不利于水循环的正常运转。

3.2 大气环境问题

大气环境问题主要产生于对钒矿进行焙烧的过程中，其中的某些金属元素，在高温的作用下发生化学反应，从而排放出一系列的废气，甚至于氯化氢和氯气的一些腐蚀性气体，包括其他的一些烟尘，二氧化硫和一些其他的放射性物质气体。这些气体如果排放的大气环境中，再经过水循环作用，又输送到其他地域环境里面，甚至于最后在空气的作用下流入到人体中，都会造成不可逆转的伤害，其污染的不仅仅是空气中的大气，更威胁到了人的生命健康安全。经过科学研究表明，如果人类长期吸入钒尘埃，将会大大的增加造成肺癌的风险。

3.3 固体废弃物问题

在钒矿的开采过程中，会产生一系列的固体废弃物，包括矿渣和一些碎石尘埃等等，目前的采剥比一般控制在1：2～1：4的范围之内，还有的地区可以达到1:8，在采矿的废石堆砌场以及冶炼钒矿的过程中都会产生大量的废渣，如果这些废渣没有经过合理化的处理的话，而是以固体废弃物的方式直接堆积，将会产生很多环境问题，特别是对于一些带有放射性物质的元素如果被直接暴露，可能会造成地表的放射性污染。

4 环境问题的对策研究

4.1 水污染防治对策

水污染防治对策的关键主要在于从源头进行改进，从钒矿开采的生产工艺上进行控制，严格监督。在钒矿开采的过程中会产生一系列的有害物质，包括一些腐蚀性比较强的气体等等，而水循环无异于就是地表进行物质交换的一项主要方式，如果任由这些有害物质通过水循环的方式输送到其他地区，毫无疑问的就会造成水体污染，危害人的生命健康安全。要想整治好这一问题，就应该从源头上进行入手，将一些有害物质阻隔在生产环节过程当中，尽量做到清洁生产。

比如说在钒矿的生产过程中，尽量做到生产废水的全部循环使用，很多重工业生产企业为了节约成本，节省企业的资源，选择将工业废水直接外排。有的甚至还没有达到直接外排的标准就毫无顾忌的排放到河流中污染环境，这种不恰当的做法，也造成了水体污染。在生产企业进行生产的过程中应该提高保护环境的意识，最好是做到工业废水的循环使用，比如说在钒矿的冶炼过程中，排放量比较大，而污染风险也最大的就是离子交换的废水以及渣场的渗滤液，企业可以利用一些技术进行过滤清洁，将这些废水进行二次利用，循环使用到下一轮的生产过程当中，加大环保的投资力度，强化本企业的社会责任，建设一些环保型的基础设施，力争做到开采过程和冶炼过程的污染最小化。在采矿过程中所产生的矿井水可以采用引流处置的方法，通过统一引流的方式将矿井水综合集中处理。

4.2 大气污染的防治对策

在钒矿的生产和冶炼过程中，不仅会产生水体污染，还会造成一系列的大气污染，大气污染的来源主要就是钒矿冶炼的过程中所产生的一些腐蚀性气体，以及一些含放射性物质的有害气体等。常见的比较难处理的气体就是二氧化硫、氯化氢、氢气、氨气等，关于处理这些有害气体，可以选用一些比较具有针对性的吸收剂，专门针对这些气体进行吸收净化，降低气体中有害物质的含量，在达到符合国家排放标准之后再进行统一排放，释放到空气当中。还可以采取喷淋，冷凝等措施进行处理，但是在处理放射性气体的时候要格外注意，要确保放射性物质的含量为零再排出，不进行达标排放可能就会带来无可挽回的损失。另外，还可以种植一些绿植，在有关的企业提钒工厂的旁边多种植一些净化性的植被，吸收空气中的有害物质，优化企业的生产环境，还能够有效的降低污染。对于一些生产技术措施比较落后的企业要进行处理，要么选择改进生产的工艺流程，优化冶炼提钒的生产工序，减少有害气体的排放；要么就选择永久性的关闭这些污染比较重、废弃物处理随意、态度比较差的企业，最大程度的降低损失。

4.3 研磨工艺的控制方法

该工艺是由两个部件构成的封闭的磨矿流程。通过对矿石进行研磨，得到的矿石产物的颗粒大小和含量都达到了要求，以确保后面的分选工作能够进行；在确保矿石品质的同时，要尽可能地增加磨床的生产能力；要能够安全稳定地控制整个过程，逐步取代手工作业。在对研磨工艺进行控制时，可以采用以下4种措施。

一是对矿石仓料面进行监测和管理。在磨矿的各个阶段中，最关键的就是矿仓，在对矿仓进行检测时，可以通过雷达料面表来引导和调节矿石的运输和储存。

二是联锁和防护的问题。该设备自带电气接口功能，基于该功能，可以对电气设备进行有效的控制，包括连锁起停、控制方式、给矿机起停与矿堆物位计检测信号联锁、球磨机自带PLC对其进行良好的保护，将设备运行信号整合后，根据工艺连锁保护的要求，对磨矿系统进行连锁控制，保证整体磨矿流程和有关设备都在安全范围内。

三是对粉煤灰的稳定进料，并按一定的水量进行调节。在磨机正向运行中，一个关键的保障要素是对进给物料的合理稳定控制。当给矿量的设置被确定后，通过皮带秤，测定瞬间的矿量，然后在两者之间形成一个闭环循环，然后通过对给矿机的频率进行调整，使其能够跟踪给矿机的设置。在控制进矿量的时候，因为粉矿仓被拉长，下料口被大幅度增加，所以会有很多不稳定的因素，这就会对控制算法的详细程度有很高的要求。所以，在制定策略的时候，要全面地考量有关的参数，对各个下料口的控制参数进行细致地设定，尽量避免空带和重叠。为了进一步提升磨矿的效果，需要对组分的浓度进行适当的控制，可以通过调节进水比来达到。

四是对离心机中的浆液浓度进行了有效的调控。由于在旋风器入口，矿石的浓度必须是固定的，所以要通过调整磨矿泵池的水流来达到固定的目的，并且，由于磨矿泵池必须保持固定的供水量，当溶液的浓度发生变化时，供水量的调整必须要快速地对控制信息作出反应，所以，本项目采用了串级闭环的方式，用辅回路来调整供水量，用主回路来调整供水量。

4.4 固体废弃物的防治对策

在钒矿的开采和冶炼过程中所产生的固体废弃物主要来源于进出和净化富集等工序流程，大部分都是以尾渣的形式存在，属于第I类的一般工业固废。目前普遍的对于这类工业固体废弃物的处理方式主要有两种，第一种就是针对有价金属元素部分的回收利用，实现资源的有效价值处理；第二种方法是将尾渣用于建材生产或者其他的高附加值应用。针对有价的金属元素的利用方式主要包括提钒尾渣深度提钒和提钒尾渣回收铁，回收出来的钒和铁可以进行二次利用生产，投入到市场当中去，也可以赚取经济利益。第二种将提钒尾渣用作建筑原料，投入到建筑行业中去。另外还可以用来制作黑色陶瓷颜料，陶瓷滤料和一些其他的聚合物，这些都是高附加值的生产，以这种方式对废渣进行综合利用处理，能够提高固体废弃物的综合利用率，为这些废渣找到新的利用出路。就我国目前的生产现状来看，我国的石煤提钒企业废渣和五氧化二钒的生产比例保持在1：8，也就是说，每生产800t的五氧化二钒就产生100t的废渣，所以对于提钒企业固体废弃物的处理应该重视起来，大量的废渣堆积带来的环境问题会拖累经济的发展，必须要通过合理的方式，将这些废渣进行二次利用循环处理，为这些废渣找到新的出路。

5 结语

钒矿的开发也是现代化工业发展的必然结果，其也推动了现代工业的发展进步，钒矿的一系列深度利用更是为人类的生活提供了诸多便捷，但是在享受防控开发利用带来的便利的同时，也不能够忽视其中带来的一系列环境问题。在谋求经济的发展，以经济建设为中心更不能够忽视环境，地球是人类共同的家园，要想生存的更好，更幸福，必须要保护人类所共有的生态环境。不仅仅是提防企业要做到提高环保意识，强化责任管理，加大环保资金的投入力度，相关的地区政府和国家也应该做到合理的布局，可以完善相关的法律政策措施，健全一系列的保障体系和管理制度。对相关的地方企业进行合理化的监督和管理，真正的让钒矿发挥其积极的作用，在开采的同时也要做到保护结合起来，尽量降低其所产生的污染问题，实现经济与资源的可持续发展。

（作者单位：中国机械进出口（集团）有限公司）