降低含钒残渣中可溶钒的工艺研究 李建功

降低含钒残渣中可溶钒的工艺研究李建功
摘要：目前钒渣焙烧主要是采取氧化钠化焙烧法。

影响一次残渣焙烧的主要因素，金属在钒前优先氧化分解，产生大量的热量，造成预热带温度过高，炉料易
凝结成小球，导致钒收率下降。

一次残渣附加剂配比主要是根据含钒量及杂质含
量来调整，含钒量及杂质含量波动较大时需及时调整附加剂配比及回转窑热工制度。

一次残渣经过焙烧、浸出后的固体残渣被称为二次残渣或弃渣，弃渣含钒的
高低是体现焙烧效果和系统钒收率的重要指标。

本文分析了降低含钒残渣中可溶
钒的工艺。

关键词：含钒残渣；可溶钒；工艺；
提钒工艺中的浸出过滤工序主要由湿球磨水浸—带式过滤机过滤洗涤步骤组成，优点是高效、连续操作，脱水效果好，减少劳动强度，粉尘少。

某钒厂也是
采用以上步骤，主要将含钒熟料湿球磨水浸，然后经真空带式过滤机得到含钒滤液。

一、概述
为了查明某钒厂钠化提钒工艺尾渣中可溶钒含量偏高的原因，针对湿球磨和
真空带式过滤机的特点，对钒渣熟料连续浸出过滤工艺进行了模拟和优化试验。

采用优化技术参数后，浸洗后残渣降至0. 12%以下，满足生产要求，同时为现场
降低残渣的工艺改造提供了技术支撑。

传统的钠化焙烧是将钒渣与钠盐（碳酸钠）混合，在多塘炉或回转窑内氧化焙烧，将钒转化为可溶于水的钒酸钠；再用水或酸、碱对焙烧熟料浸出，然后用铵盐沉钒法或水解沉钒法使钒以钒酸铵或多钒酸
钠的形式沉淀出来。

一是生产过程中均采用酸来浸出，并且工艺要求沉钒过程亦
需在一定的酸性条件下进行，因此沉钒废水均呈酸性。

二是废水中第一类污染物
含量较高，远远高于《污水综合排放标准》中第一类污染物最高允许排放浓度。

三是废水中硫酸根浓度较大，盐含量较高。

钠化焙烧过程中使用的酸为硫酸，这
是硫酸根浓度高的根本原因。

四是钠化焙烧在沉钒过程中采用铵盐沉钒，铵根离
子全部转移到废水中，因而产生的沉钒废水氨氮浓度较高。

二、降低含钒残渣中可溶钒的工艺
1.随着焙烧温度的提高，弃渣含钒量降低；当温度提高℃时，弃渣含钒量可
降最低；当温度提高时，弃渣含钒量开始上升。

经综合考虑，焙烧温度控制在最
佳点。

实验过程发现，铁含量高的一次残渣焙烧温度可适当降低（最高不超过，
随着附加剂的配比增加，弃渣含钒量呈逐渐降低、平稳及缓慢增加的趋势。

如果
加入过多附加剂，则不仅增加成本，而且物料易过烧，焙烧温度亦不宜控制；单
加工业盐比单加纯碱、盐碱混合效果好。

经综合考虑，焙烧一次残渣附加剂选用
工业盐效果较好，低价铁在低温区氧化放热使物料粒度变大，严重时回转窑局部
易过烧，适当提高预热带温度并保持窑尾温度，使金属铁充分氧化，防止温度骤
然升高产生的炉料液相化出现。

延长烧成带的长度和延长反应时间并保持一个中
等的焙烧温度，以尽量减少铁含量高对炉料焙烧弃渣含钒量的影响。

氧化气氛是
焙烧烟气中的含氧浓度，由于钒尖晶石的分解、低价钒的氧化、附加剂的分解等
都需要有氧参加才能进行。

因此，必须保证回转窑内有一定的氧化浓度。

2.钒、铬污染物去除实验。

含铬、含钒废水的比较典型的治理方法有FeSO4
－石灰法、SO2还原法、电解法、铁氧体法、钡盐法、离子交换法、活性炭吸附法、铁屑过滤法、电渗析法、反渗透法等。

国内钒生产企业的主要治理方法有：
铁钡盐法、SO2还原－碳酸盐中和法、硫酸亚铁和亚硫酸盐还原－氢氧化钠中和法、硫酸亚铁还原－石灰乳中和法，高钒铁法（硫酸铁沉钒+ 硫代硫酸钠—氢氧
化钠沉铬法）。

综合比较分析，还原－中和法治理成本相对最低，同时能满足治
理效果。

一是还原剂的筛选试验。

取一定量的水样，将水样pH 值调整至合适指标，分别加入硫酸亚铁、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠、硫代硫酸钠、还原性铁粉等
5 种还原性物质。

还原结束后加30% NaOH 溶液进行中和沉淀，取上清液进行水
样分析，不同还原剂处理效果排序如下：还原性铁粉＞硫代硫酸钠＞焦亚硫酸
钠＞硫酸亚铁＞亚硫酸氢钠。

最后决定采用还原性铁粉作为混凝剂。

二是钒、
铬污染物去除方案的确定。

根据处理结果对还原性铁粉处理方法分别从pH 值、
还原剂投加量、反应温度、中和后pH值等方面进行进一步优化。

还原剂优先于
铬进行反应，在还原剂投加量超过5g/L 后，采用常规检测方法已经无法检测出铬
及钒。

由此确定还原性铁粉的最佳投加范围为4～ 6 g /L。

在此还原剂投加范围内，确定以5．4g/L 作为投加量，重复在不同反应pH 值下的处理效果，在pH值超过
3 以后还原反应基本停止。

最佳反应pH 值应该在1．5 ～2．5 之间。

三是沉降试验。

由上述确定在pH 值为1．80，还原性铁粉投加量为4．50 g /L的条件下，进
行还原反应，还原结束后加30% NaOH 溶液进行中和沉淀，取上清液进行水样用
电感耦合等离子体发射光谱仪进行分析。

从实验过程统计数据看，整个反应过程
可在15min 内进行完全，反应速度非常快。

沉淀pH 值控制在7～8即可，沉淀后
形成絮体沉降效果好，加少量PAM 即可形成大块絮体，沉淀物脱水效果较迅速。

且处理后水样已经远远超过排放标准。

含铬、含钒废水的比较典型的治理方法有
石灰法、SO2 还原法、电解法、铁氧体法、钡盐法、离子交换法、活性炭吸附法、铁屑过滤法、电渗析法、反渗透法等。

国内钒生产企业的主要治理方法有：铁钡
盐法、SO2 还原-碳酸盐中和法、硫酸亚铁和亚硫酸盐还原-氢氧化钠中和法、硫
酸亚铁还原-石灰乳中和法，高钒铁法（硫酸铁沉钒+硫代硫酸钠—氢氧化钠沉铬法）。

综合比较分析，硫酸亚铁还原-石灰乳中和法治理成本相对最低，同时能满
足治理效果。

3.水样除氨试验。

由于常规空气脱氨方法无法将废水中的氨氮去除至排放标准，因此在空气脱氨后再加一套氧化除氨工序，以将废水中的氨氮指标处理至排
放标准。

当pH 增加到过程中，去除效果明显增加。

将溶液移入离子交换柱（树
脂已经过充分活化）内进行离子交换，证明采用离子交换树脂能很好的去除水中
的氯离子。

可能原因是颗粒较粗时，可溶钒包裹在颗粒内不容易被浸出，造成可
溶钒偏高；颗粒太细时颗粒中硅等其它杂质更易溶出，悬浮物更难沉降，黏度增
大等因素影响其过滤性能。

随着烟气中含氧浓度的提高，弃渣含钒量也相应降低。

当含氧量达到时，弃渣含钒量可降低至最低点；当含氧量继续升高时，弃渣含钒
量无明显变化。

在实际生产中，为了保证窑内有一个良好的氧化气氛，需要调节
回转窑的鼓风量和引风量来确保窑内有合理的含氧浓度。

含钒废渣生产五氧化二钒过程中，沉钒废水组分复杂，污染物种类多，毒性
较大，较难处理。

合理的调节回转窑的排气量，保证回转窑窑内含氧浓度，可以
满足氧化反应所需的含氧量，弃渣含钒量较低。

参考文献：
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