钒渣钙化焙烧—酸浸提钒试验研究

钒钛分离与提取

钒渣钙化焙烧 酸浸提钒试验研究

付自碧

(攀钢集团研究院有限公司,钒钛资源综合利用国家重点实验室,四川攀枝花617000)

摘　要:针对钒渣钙化焙烧-酸浸提钒工艺在工业试验过程中暴露出来的问题,以攀钢钒渣为原料,对影响提钒效果的关键工艺参数进行了研究㊂主要考察了混合料CaO /V 2O 5㊁熟料粒度㊁熟料金属铁㊁酸浸浆料终点pH 值对钒转浸率的影响,焙烧气氛氧化性对最佳焙烧温度㊁浸出液P 浓度对沉钒效果的影响㊂研究结果表明,在混合料CaO /

V 2O 50.54~0.70㊁熟料粒度为-0.096mm㊁熟料金属铁≤2%和浆料终点pH≤4.1时可获得较好的钒转浸率;当焙烧进气氧含量为15%(相应尾气氧含量~12.5%)时,最佳焙烧温度为850~870℃,相应的钒转浸率为88.29%~88.66%;酸性浸出液TV 32g /L 左右时,P 浓度应控制在0.06g /L 以下㊂关键词:钒渣;钙化焙烧;酸浸;钒转浸率

中图分类号:TF841.3 文献标志码:A 文章编号:1004-7638(2014)04-0001-06DOI :10.7513/j.issn.1004-7638.2014.01.001

Experimental Research on Vanadium Extraction by Calcified

Roasting and Acid Leaching

Fu Zibi

(Pangang Group Research Institute Co.,Ltd.,State Key Laboratory for Comprehensive Utilization of Vanadium and Titani⁃

um Resources,Panzhihua 617000,Sichuan,China)

Abstract :To solve problems arising during calcified roasting and acid leaching processes in vanadium extraction industrial test,the influence of key process parameters on extraction of vanadium was studied by taking vanadium slag from Pangang as raw materials.The research focused on the influence of Cao /

V 2O 5ratio,roasted materials’particle sizes,metallic iron content in roasted materials and final pH val⁃ue of leaching slurry on vanadium leaching rate and the influence of oxidizability of roasting atmosphere

on the optimum roasting temperature,and the influence of P concentration of leaching liquid on precipi⁃tation of vanadium.The results show that a higher vanadium leaching rate can be obtained with CaO /V 2O 5ratio of 0.54~0.70,the roasted materials’particle sizes of -0.096mm,metallic iron content in roasted materials equal to or less than 2%and the final pH value of leaching slurry not higher than

4.1.With 15%of oxygen in inlet gas (the corresponding oxygen content in exhaust gas is about 12.5%),the optimum roasting temperature is 850~870℃,and the corresponding vanadium leaching rate is 88.29%~88.66%.When the acid leaching liquid contains 32g /L of TV,P concentration

should be controlled below 0.06g /L.

Key words :vanadium slag,calcified roasting,sulfuric acid leaching,vanadium leaching rate 收稿日期:2014-01-04

第35卷第1期

2014年2月

钢　铁　钒　钛

IRON STEEL VANADIUM TITANIUM

Vol.35,No.1February 2014

0　引言

钒钛磁铁矿是生产钒的主要工业矿物原料,国内外普遍按钒钛磁铁矿炼铁 铁水提钒 钒渣生产氧化钒的提钒工艺路线进行处理㊂目前,钒渣生产氧化钒主要采用钠化焙烧 水浸提钒工艺[1],该工艺具有技术成熟㊁产品质量好等优点,同时也存在对钒渣中CaO㊁SiO2含量限制严格,生产成本高,危险固废物如提钒尾渣㊁钒铬渣和副产物硫酸钠难处理等问题㊂针对钒渣钠化焙烧 水浸提钒工艺存在的问题,提出了钒渣钙化焙烧 酸浸提钒工艺[2],该工艺主要优点是:①对钒渣CaO㊁SiO2含量限制放宽,利于钒渣的生产;②主要辅料碳酸钙便宜,废水简单处理后可循环利用,氧化钒生产成本降低;③提钒尾渣不含钠盐,有利于二次综合利用㊂

攀钢对钒渣钙化焙烧 酸浸提钒工艺进行了系统的实验室试验㊁扩大试验和工业试验研究,并于2012年建成了18800t/a氧化钒工业生产线㊂笔者针对钒渣钙化焙烧 酸浸提钒工艺工业试验过程中暴露出的混合料CaO/V2O5波动范围大,焙烧温度高导致的物料结块及回转窑结圈㊁浸出液变黑㊁浸出液储罐出现沉淀物等问题,以攀钢钒渣为原料,在实验室进行了混合料CaO/V2O5㊁熟料粒度㊁熟料金属铁㊁酸浸浆料终点pH值对钒转浸率的影响,焙烧气氛氧化性对最佳焙烧温度㊁浸出液P浓度对沉钒效果的影响研究,确定了合适的工艺控制参数,并在工业试验装置上得到验证,完善了钒渣钙化焙烧 酸浸提钒工艺的产业化技术㊂

1　试验条件与方法

1.1　试验原料

钒渣:试验用钒渣为攀钢钒渣,其典型化学成分见表1㊂

其它辅料:氧化钙㊁硫酸等均为分析纯㊂

表1　攀钢钒渣主要化学成分

Table1　Main chemical compositions of vanadium slag in Pangang% TV P Mn TCr SiO2Al2O3CaO MgO Na2O K2O TFe FeO 9.150.052 6.48 2.3115.75 2.8 1.94 4.820.1340.17128.8136.35

1.2　试验设备

试验过程中使用的主要设备名称与型号如下:

混料机:WHJ5不锈钢卧式混料机;

电热回转管:Ø149mm×2000mm;

空压机:0940-120L/min;

测氧仪:ZOX-01H2;

水浴锅:HH-S双孔数显恒温水浴锅;

搅拌器:DJ1C增力电动搅拌器;

酸度计:哈纳PH213;

干燥箱:101-3型鼓风干燥箱㊂

1.3　试验方法

将钒渣与氧化钙按照CaO/V2O5比例称好重量,用混料机混匀;然后按试验设定的温度制度在马弗炉或电热式回转管中进行焙烧;焙烧熟料粉碎后在恒温水浴锅内进行酸浸,控制酸浸条件为浆料pH=2.8~ 3.0㊁酸浸时间1h㊁酸浸温度50℃和液固比2∶1;酸浸残渣经过滤㊁洗涤后烘干并称重,分析残渣中的TV 含量和酸性浸出液中的TV浓度,计算钒转浸率㊂2　试验结果与讨论

2.1　CaO/V2O5对焙烧效果的影响

钒渣钙化焙烧的目的是使钒与氧化钙反应生成可溶于稀硫酸的钒酸钙㊂根据CaO配比和焙烧温度的不同,钙化焙烧过程中形成的钒酸钙可以是偏钒酸钙(CaO㊃V2O5)㊁焦钒酸钙(2CaO㊃V2O5)和正钒酸钙(3CaO㊃V2O5),三种钒酸钙在不同pH溶液中的溶解率差异较大,见图1[3]㊂从图1可以看出:①溶液pH<1.35时,三种钒酸钙在20℃和60℃均有较大的溶解率,但钒渣钙化焙烧熟料在pH 值较低的条件下浸出会使P㊁Si㊁Fe㊁Mg㊁Al等杂质溶解率增大,影响含钒浸出液的质量;②在溶液温度60℃㊁pH=2.5~4.0时,焦钒酸钙和正钒酸钙均有较大的溶解率,其中焦钒酸钙溶解率最大,超过95%㊂因此,钒渣钙化焙烧过程中应控制CaO与V2O5的比例,使钙化熟料中的钒酸钙尽可能以焦钒酸钙的形式存在,生成焦钒酸钙的CaO/V2O5(质量比)理论值为0.62㊂

㊃2㊃ 钢铁钒钛 2014年第35卷