亚熔盐法钒渣高效清洁提钒技术
熔融钒渣析晶调控高效提钒机理
熔融钒渣析晶调控高效提钒机理翟婷好;王玲;马保中;张晴;王成彦【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2024(34)2【摘要】基于熔融钒渣在不同冷却制度下导致钠化焙烧-水浸工艺提钒率波动大的问题,本文采用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM+EDS)及电子探针(EPMA)等表征方法,研究熔融钒渣中钒的析出及钒尖晶石结晶特征对钒提取率的影响,并深入探讨了析晶调控高效提钒机理。
结果表明:熔融钒渣的水淬温度对熔融钒渣中钒的析出率、钒尖晶石结晶粒度及钒渣钠化焙烧-水浸过程钒物相转化率及浸出率影响显著。
在熔融钒渣降温过程中,1400~900℃为尖晶石快速成核生长期,900℃水淬后,钒基本完成从液相向尖晶石固相中的迁移,结晶相以钒铁尖晶石为主,其中钒呈均匀分散状态;900℃后,尖晶石生长变缓,并以钛铁尖晶石沿钒尖晶石边缘析出为主,尖晶石内部仍呈现钒的“中心聚集效应”。
对1400℃、900℃和400℃水淬钒渣(Water-quenched vanadium slag,WQVS)分别进行钠化焙烧-水浸试验,水淬钒渣粒度小于0.15mm,m(Na_(2)CO_(3))∶m(NaCl)∶m(WQVS)=10∶3∶100,焙烧温度为780℃,焙烧时间为200 min。
将焙烧产物磨细至粒度小于0.18 mm后80℃水浸,浸出时间为45 min,钒浸出率分别为75.15%、95.09%和78.78%。
这表明将熔融钒渣缓冷至900℃水淬可有效提高钠化焙烧-水浸工艺的钒提取率,并同时提高生产效率。
【总页数】12页(P537-548)【作者】翟婷好;王玲;马保中;张晴;王成彦【作者单位】北京科技大学冶金与生态工程学院;北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TF841.3【相关文献】1.熔融钒渣直接提钒新工艺2.熔融钒渣纯氧氧化钙化提钒(英文)3.钒钛渣熔融钠化提钒研究4.熔融态高钙高磷钒渣氧化钠化—水浸提钒因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
钒资源清洁提取与高值利用新技术
钒资源清洁提取与高值利用新技术钒资源是一种重要的金属资源，具有广泛的应用前景，然而传统的提取和利用方法存在污染环境、低效能等问题。
为了解决这些问题，有关部门和科研人员纷纷投入研究，提出了一系列清洁提取与高值利用新技术。
本文将从钒资源的现状、问题所在以及新技术的应用进行详细介绍。
一、钒资源的现状钒是一种重要的合金元素，被广泛应用于钢铁、航空航天、能源等领域。
全球钒资源储量丰富，但主要集中在南非、中国、俄罗斯等地。
中国目前是全球最大的钒生产和消费国，但在钒资源的开采和利用过程中，存在着一些问题。
1.钒资源的开采过程中会产生大量废渣和废水，对环境造成污染。
2.传统的钒提取方法主要依赖于高温煅烧还原法，能耗大、效率低。
3.钒资源的利用率不高，大部分资源被浪费或只得到低附加值产品。
以上问题制约了钒资源的可持续利用，因此有必要开发清洁提取与高值利用新技术。
二、钒资源清洁提取新技术1.生物浸取技术生物浸取技术是利用微生物对矿石中的有用金属进行浸取的一种新型提取方法。
在钒矿提取中，通过添加适当的微生物和生物氧化剂，利用微生物对矿石中的钒进行浸取，可以避免高温煅烧和化学浸出产生的环境污染。
同时，这种方法还可以提高钒的提取率和产品纯度，是一种清洁高效的钒提取方法。
2.高效分离提取技术传统的钒提取方法中，分离提取的效率较低，需要多次反复提取才能得到较纯的钒产品。
而新型的高效分离提取技术采用离子交换、萃取等方法，可以在一次性操作中实现钒的高效分离提取，降低了能耗和生产成本，提高了钒资源的利用率。
3.绿色冶炼技术高温煅烧是传统的钒冶炼方法，其产生的二氧化硫等有害气体对环境和人体健康造成危害。
而新型的绿色冶炼技术采用氧气富气床工艺、高炉技术等，可以减少废气排放，降低对环境的污染。
同时，绿色冶炼技术还可以提高钒冶炼的能耗和生产效率，实现了清洁生产。
三、钒资源高值利用新技术1.钒钛合金生产技术钒主要用于生产钒钛合金，而钒钛合金是一种重要的合金材料，具有较高的强度和耐磨性，被广泛应用于航空航天和汽车制造等领域。
钒渣提取新技术(钒渣-五氧化二钒-三氧化二钒-金属钒-钒铁-钒铝合金-碳氮化钒-钒电池)
钒渣提取新技术（钒渣-五氧化二钒-三氧化二钒-金属钒-钒铁-钒铝合金-碳氮化钒-钒电池）原创邹建新崔旭梅教授等随着攀钢提钒炼钢厂为代表的钒渣提取技术不断得以提升，及时根据铁水条件变化调整供氧强度、吹炼时间、冷却强度等工艺参数，提高铁水中的钒氧化率，尽可能降低残钒含量。
另外，通过优化复吹提钒、出渣炉次添加无烟煤等技术措施，克服铁水成分波动对钒渣生产的影响；开展煤氧枪烧结补炉、提钒炉口防粘、4210镗孔机打炉口等技术研究，改善提钒转炉维护质量。
转炉提钒生产的主要国家是俄罗斯和我国，已经使用静态模型对提钒过程进行控制的国家是俄罗斯，俄罗斯对提钒控制模型开展了深入的研究，现在取得了不错的效果。
不过正在使用的模型一般是根据复杂的物理化学规律开发的机理模型，这对工艺要求非常高，需要有非常稳定的工艺条件和生产流程，因此不适用于铁水成分、生产设备等变化波动大的情况。
也就是说，这种模型系统不能很好地适应复杂生产过程和现代化柔性生产的需要，模型移植困难，模型价格昂贵。
在我国对转炉提钒的研究与发展比较缓慢，主要为人工操作模式，操作和控制基本上依赖于现场操作人员的经验和感觉进行操作，自动化水平低，存在着钒渣质量和半钢质量不稳定的问题。
因此利用人工智能技术研制具有高性价比的转炉提钒模型，建立具有自适应、自学习能力的控制模型是未来提钒控制的发展趋势。
目前，对提钒这样的复杂冶金工业过程建模的研究，也是国内外的研究热点之一。
近年钒渣提取领域的代表性新技术如下：①中国恩菲工程技术有限公司发明了一种从原料钒渣制备精细钒渣的方法。
包括：将原料钒渣进行破碎，然后进行磁选铁得到铁渣和选铁后的钒渣，将钒渣进行一次球磨，然后进行一次选粉得到一次粗粉和作为精细钒渣的一次细粉，然后进行筛分得到筛上粉和筛下粉，将筛下粉进行二次球磨和二次选粉得到二次粗粉和作为精细钒渣的二次细粉。
利用该方法能够降低精细钒渣中铁含量。
②攀钢集团公开了一种高品位钒渣富氧钙化焙烧的方法，包括如下步骤：将高品位钒渣与钙化剂混合形成混合料，将混合料在氧气体积含量为12-21％的气氛下进行焙烧。
从钒渣中提取钒的工艺研究进展
第42卷第5期(总第191期)2023年10月湿法冶金H y d r o m e t a l l u r g y ofC h i n a V o l .42N o .5(S u m.191)O c t .2023从钒渣中提取钒的工艺研究进展李佳双1,2,3,李金贵1,吴昊天1,雷伟岩2,李锋锋1,3,沈 毅1,2,3(1.华北理工大学材料科学与工程学院,河北唐山 063210;2.华北理工大学矿业工程学院,河北唐山 063210;3.河北省无机非金属材料重点实验室,河北唐山 063210)摘要:钒渣是钒钛磁铁矿转炉炼钢过程的副产品,是钒的重要二次资源㊂目前,从钒渣中提钒以钠化焙烧 水浸和钙化焙烧 酸浸工艺为主;此外,还有很多新型提钒工艺,包括低温钠焙烧法㊁空白焙烧法㊁复合焙烧法㊁亚熔盐焙烧法㊁微波焙烧法㊁无焙烧加压酸浸法㊁微生物法㊁机械活化酸浸法㊁电场强化酸浸法等㊂综述了从钒渣中提钒工艺的研究进展,总结了各工艺的优缺点,指出了清洁高效㊁低成本可循环是未来钒渣提钒工艺的发展方向㊂关键词:钒渣;钒;钠化焙烧;钙化焙烧;浸出;提取;研究进展中图分类号:T F 841.3;T F 803.2 文献标识码:A 文章编号:1009-2617(2023)05-0437-06D O I :10.13355/j .c n k i .s f y j.2023.05.001收稿日期:2023-02-15基金项目:国家自然科学基金资助项目(51772099,51572069)㊂第一作者简介:李佳双(1990 ),女,博士研究生,实验师,主要研究方向为固体废弃物资源化和新型矿物材料㊂通信作者简介:沈毅(1966 ),男,博士,教授,主要研究方向为新型矿物材料及固废资源化利用㊂E -m a i l :s h e n yi l z t @163.c o m ㊂引用格式:李佳双,李金贵,吴昊天,等.从钒渣中提取钒的工艺研究进展[J ].湿法冶金,2023,42(5):437-442.钒通常赋存于钒钛磁铁矿㊁闪锌矿或黑色页岩中,与钛㊁铬㊁钨等共存[1],其中,钒钛磁铁矿资源储量巨大且分布相对集中[2]㊂以钒钛磁铁矿为原料进行转炉炼钢时,会生成副产品含钒炉渣,含钒炉渣是钒㊁钛㊁铁和其他硅酸盐的混合物,是重要的二次资源[3-4],可用作冶炼金属钒和钒合金㊂钒渣主要物相为含钒铁尖晶石,被辉沸石包裹,用常规方法难以破坏,因此,从钒渣提钒的关键步骤是焙烧[5-7]㊂目前,钠化焙烧 水浸和钙化焙烧 酸浸工艺在工业上应用较为广泛㊂近些年,研究人员在焙烧 浸出工艺基础上提出了多种钒渣提钒工艺㊂本文简要介绍了钒渣的成分及物相组成,分析总结了钒渣提钒工艺研究现状,展望了未来钒渣提钒工艺的发展方向㊂1 钒渣的组成及物相分析钒渣的成分有氧化亚铁㊁五氧化二钒㊁二氧化钛㊁二氧化硅㊁二氧化锰㊁氧化镁,以及少量其他元素的氧化物㊂国内外主要钢厂的钒渣化学组成见表1[8]㊂可以看出:相较国外钢厂,国内钢厂钒渣中五氧化二钒含量较低,攀钢钒渣的五氧化二钒含量高于承钢㊂表1 国内外主要钢厂的钒渣化学组成%企业名称ðF eV 2O 5S i O 2C a O PM g O M n O 2T i O 2C r 2O 3海威尔德公司26~322516334 5新西兰钢铁厂25.5418~2220~221.0~1.50.02~0.05下塔吉尔公司26~3215~2217~181.2~1.50.03~0.049~207.02~4承钢32~3610~1216~180.7~0.80.03~0.071.102.646.96~8攀钢32~4016~1815~171.5~2.50.07~0.123~58~108~141~1.5 注:表示不包含相应成分㊂Copyright ©博看网. All Rights Reserved.湿法冶金2023年10月钒渣中含有钒尖晶石相㊁金属铁相㊁钛铁矿相和硅酸盐相,主要以钒尖晶石为主,其中钒质量分数为20%㊂在偏光显微镜下,钒尖晶石被橄榄石与玻璃质包围㊂钒渣颗粒度越细,钒尖晶石裸露面积越大,越有利于钒的提取㊂2钒渣提钒主要工艺从钒渣中提取钒的工艺流程包括焙烧㊁浸出㊁净化㊁沉淀㊁煅烧㊂其中,焙烧是整个工艺链中最关键的环节,将不溶于水的钒氧化物转化为可溶性钒酸盐㊂从钒渣中提取钒的主要工艺为钠化焙烧 水浸工艺和钙化焙烧 酸浸工艺[9-10]㊂2.1钠化焙烧 水浸工艺钠化焙烧 水浸工艺是通过添加钠盐到磨细的钒渣中,经焙烧生成水溶性五价钒的钠盐,然后通过水浸得含钒浸出液,再经过沉淀 焙烧 碱溶 除杂 二次沉钒得偏钒酸铵,最后焙烧制得高纯V2O5产品㊂该工艺较为成熟,但会产生有害气体和高钠盐废水,严重污染环境,且对原钒渣中钙㊁镁含量和炉料烧结要求严格,使资源利用受到限制㊂S a d y k h o v[11]以N a2O为添加剂,通过焙烧 浸出工艺提取钒渣中的钒,结果表明:水溶性钒酸盐的生成受添加剂加入量㊁焙烧温度和渣中S i O2含量的影响;反应生成的硅酸盐或铝硅酸盐会阻碍钒酸钠的生成;渣中S i O2㊁A l2O3和T i O2的存在会导致水溶性钒酸盐含量降低㊂邵胜琦等[12]以N a2O2为添加剂,采用钠化焙烧 水浸工艺从钒渣中提钒,结果表明:在n(N a2O2)ʒn(V2O5)= 3ʒ1㊁焙烧温度850ħ㊁压块压力5M P a㊁焙烧时间2.5h㊁浸出温度80ħ条件下,钒浸出率可达95.57%㊂李尉[13]研究了采用N a2C O3焙烧 水浸工艺从高钒渣中提钒,结果表明:在焙烧过程中,碳酸钠和五氧化二钒生成水溶性钒酸钠的反应可自发进行,温度越高越利于反应进行;在焙烧温度850ħ㊁焙烧时间60m i n㊁N a2C O3加入量20%㊁物料粒度200目条件下,钒浸出率可达85%㊂钠化焙烧 水浸工艺的钒浸出率较高,一般可达90%左右;但生产过程中易产生腐蚀性气体(如H C l㊁C l2㊁S O2和S O3)和高钠盐废水,对环境造成污染,且对钒渣中钙㊁镁含量和炉料烧结要求严格[14],使资源利用受到限制㊂2.2钙化焙烧 酸浸工艺与钠化焙烧工艺相比,钙化焙烧无有害气体及有毒尾矿排放,在能源㊁环境和矿产资源利用效率等方面具有明显优势[15],是一种清洁提钒新工艺㊂钙化焙烧 酸浸工艺是将适量的钙添加剂加入到钒渣中进行高温焙烧,使钒渣中的低价钒(V(Ⅲ))转化为易溶于酸性溶液的钒酸钙,之后再进行酸浸,浸出液经除杂 沉淀 煅烧,得V2O5产品㊂焙烧过程加入的钙盐不同,体系发生的反应也有所不同㊂范坤等[16]研究了采用不同钙化剂(C a S O4㊁C a C O3㊁C a O)钙化焙烧 酸浸高钒渣,结果表明:以C a S O4进行钙化焙烧,在温度1450K 条件下,钒浸出率可达93.53%㊂马家骏等[17]研究了分别以C a O和C a C O3为钙化剂,采用钙化焙烧 铵盐浸出工艺从钒渣中提取钒,结果表明:以C a O为钙化剂时,钒浸出效果更好;以1m o l/L 碳酸氢铵溶液为浸出添加剂,在钒渣粒度45~ 75μm㊁n(C a O)/n(V2O5)=1.2/1㊁焙烧温度920ħ㊁焙烧时间45m i n㊁浸出温度60ħ㊁浸出时间60m i n条件下,钒浸出率可达82%㊂李新生[18]研究了采用钙化焙烧 碳酸钠浸出钒渣,结果表明:钒渣中V2O3和C a C O3配比和温度不同,生成的产物也不同,在最优试验条件下,钒浸出率可达90%以上㊂近几十年来,基于钙化焙烧过程已有很多研究,包括焙烧添加剂的影响㊁焙烧参数㊁浸出参数和钒回收率等,但钙化焙烧的钒回收率一般低于钠盐焙烧㊂3钒渣提钒新工艺3.1低温钠焙烧法低温钠焙烧法是指焙烧温度低于常规钠化焙烧温度的一种焙烧方法㊂D e n g R.R.等[19]研究了用低温钠焙烧 氧化浸出钒渣,结果表明:钒浸出率随焙烧温度升高而提高,尤其是在500~ 650ħ之间,随温度升高,钒逐渐与碳酸钠氧化形成水溶性钒酸钠,钒浸出率迅速提高;但温度超过650ħ后,钒浸出率趋于平稳,可能是由于钒相与硅相烧结降低氧的扩散,导致钒浸出率无明显变化㊂可见在650ħ的较低温度下焙烧效果较好㊂在钒渣中分别加入M n O2㊁C a O㊁M g C O3和A l2(C O3)3的单一或复合焙烧添加剂进行焙烧水㊃834㊃Copyright©博看网. All Rights Reserved.第42卷第5期李佳双,等:从钒渣中提取钒的工艺研究进展浸[20-22]提钒㊂结果表明:添加M n O2时,适宜条件下,钒浸出率达83.23%,这是因为尖晶石在550ħ时开始分解,加入M n O2可大大促进低价钒向高价钒的定向氧化,从而提高钒浸出率;添加N a2S2O8㊁M n O2和H2O2时,相同条件下, N a2S2O8的作用最为明显,钒浸出率达87.74%,这是因为加入N a2S2O8可氧化低温焙烧后剩余的低价钒,从而提高钒浸出率㊂低于500ħ时,钒尖晶石中的钒不能与钠盐结合生成高价钒酸盐,导致钒浸出率很低㊂在低温钠化焙烧时,添加适量添加剂可有效提高钒浸出率至83%以上㊂该法可确保有效提取钒,同时减少能耗㊂3.2空白焙烧法空白焙烧又称无盐焙烧,即焙烧过程中不添加添加剂㊂李兰杰等[23]研究了采用空白焙烧 水热碱浸法浸出钒渣中的钒,结果表明,钒浸出率可达95%,但该法工艺流程较长㊂李京[24]研究了用空白焙烧 碳酸钠浸出法浸出钒渣,钒浸出率约88%㊂这2种方法能大幅减少固废产生,但工艺成本较高㊂付自碧[25]研究了采用空白焙烧 碳酸化浸出 除硅 铵盐沉钒法提钒,结果表明:钒渣在温度860~900ħ下空白焙烧后,再在碳酸氢钠质量浓度158g/L㊁浸出温度95ħ㊁浸出时间120m i n 条件下浸出,钒浸出率为90.49%~92.12%㊂该法具有工艺成本低㊁固废少等特点,可为低成本清洁提钒提供一种新途径㊂李猛[26]研究了用无盐焙烧 温和铵浸法提钒,结果表明:没有钠盐存在时,不会生成高毒性六价铬;以碳酸氢铵作浸出剂,钒浸出率可达93%,杂质浸出率很低;钒铁尖晶石分解转化先于四价钒酸盐的生成,四价钒酸盐的生成先于五价钒酸盐的生成㊂该法无须添加焙烧剂,没有废气和有毒化合物产生,对环境友好㊂此外,李猛[26]采用低温铵化 高温浸出法优化了无盐焙烧 铵浸工艺流程,结果表明,钒产品纯度较高,有望成为空白焙烧的研究新方向㊂空白焙烧法无有害气体和高毒性六价铬生成,不产生废水,尾渣易于综合利用,可实现焙烧提钒技术的绿色升级,且原料成本较低,钒回收率也高于钙化焙烧;但该工艺成本高㊁流程长,严重限制了其发展及工业应用范围㊂低温铵化 高温浸出法较无盐焙烧 铵浸法工艺流程短,钒产品纯度更高,有望成为空白焙烧的研究新方向㊂3.3复合焙烧法X i a n g J.Y.等[27]研究了采用C a O/M g O复合焙烧 酸浸工艺提高转炉钒渣的钒回收率,结果表明:用M g O完全取代C a O时,钒浸出率由88%降至81%,而C a O/M g O复合焙烧可改善单独用M g O的焙烧效果;M g O/(C a O+M g O)物质的量比为0.5/1时,钒浸出率可达94%㊂肖霜[28]研究了用M n O2-C a O复合焙烧酸浸提取转炉钒渣中的钒,结果表明,在最优条件下,钒浸出率达91.62%,复合焙烧的钒浸出率高于单一的钙化焙烧或锰化焙烧㊂相较单一添加剂,复合焙烧能与钒渣反应得更充分,有利于低价钒转化成高价钒酸盐,从而提升钒浸出率㊂3.4亚熔盐焙烧法亚熔盐法液相氧化提钒法也称液压氧化法,亚熔盐法的特点包括蒸气压低㊁沸点高㊁流动性好㊁活度系数高㊁反应活性高㊁分离功能可调等[29-30]㊂高明磊等[31]对比研究了钒渣在钾㊁钠2种体系的亚熔盐介质中的浸出效果,结果表明:钒形成可溶性钒酸盐是通过分解钒的固溶相实现的,钾系亚熔盐体系的钒浸出率明显高于钠系亚熔盐体系;与传统工艺相比,亚熔盐体系反应温度由850ħ降至220~240ħ,反应时间由4~6h降至1~2h,在显著降低能耗㊁提高效率的同时,钠系的一次钒转化率可达85%,钾系可达97%㊂与传统焙烧技术相比,亚熔盐熔烧法的钒回收率更高,反应介质可实现内循环,原材料消耗小,可基本实现钒的高效清洁提取;但该工艺需在高碱度设备中进行,成本较高[32-33],目前尚处于半工业试验阶段㊂3.5无焙烧加压浸出法因常压酸浸不能破坏钒渣中的含钒尖晶石结构,钒元素无法从尖晶石的晶格结构中释放,导致钒无法得到髙效浸出㊂因此,有研究人员提出了采用无焙烧加压酸浸工艺提钒㊂张国权[34]研究了无焙烧加压酸浸工艺的热力学及动力学,并优化了工艺条件㊂结果表明:加压能破坏转炉钒渣中的含钒尖晶石结构,促进钒的浸出;在压力1M P a㊁浸出温度140ħ㊁浸出时间60m i n㊁初始酸质量浓度250g/L㊁液固体积质量比10m L/1g㊁搅拌速度㊃934㊃Copyright©博看网. All Rights Reserved.湿法冶金2023年10月400r/m i n条件下,钒浸出率可达96.88%㊂无焙烧加压浸出法因无焙烧工艺,可节约原料,降低成本,且加压酸浸转炉钒渣技术能使钒浸出到溶液中,从而有效提高钒浸出率;但加压浸出对设备和反应条件要求较高,尚未得到广泛工业应用㊂3.6微波焙烧法微波能是一种清洁能源,可快速㊁选择性加热,具有非热效应,在强化磨矿㊁强化浸出㊁碳热还原㊁熔盐合成及干燥等冶金工序中常以微波进行辅助㊂在微波场中,原料中不同相分子具有不同正负性,在微波场中会发生高频振动,通过微波焙烧可改变钒渣的尖晶石结构,使钒渣更易反应[35-36]㊂谭博等[37]研究了微波场下的钒渣氯化动力学,结果表明:在微波加热至800ħ保温30m i n㊁(N a C l-K C l)/A l C l3熔盐质量比1.66/1㊁A l C l3与钒渣质量比1.5/1条件下,钒提取率为82.67%;微波辅助加热可使反应时间从6h缩至30m i n㊂姜涛等[38]提出了一种微波钙化钒渣提钒法,以C a(O H)2为钙源添加剂,在添加剂中C a O与钒渣中V2O5质量比0.85/1㊁微波功率2k W条件下,加热至850ħ焙烧1h后在适宜条件下浸出,钒浸出率可达97.4%㊂3.7机械活化法机械活化是在机械力作用下使矿物产生晶格畸变和局部破坏,并形成各种缺陷,导致其内能增大,反应活性增强,从而改变矿物反应条件㊂机械活化后的钒渣物相能充分解离且表面有多孔结构,高能球磨对钒渣引起的活化作用使钒渣处于不稳定态,有利于钒的浸出㊂黄青云等[39]研究了采用机械活化预处理 钙化焙烧 酸浸工艺提钒,可在一定程度上解决转炉钒渣钙化焙烧酸浸工艺钒转浸率低的问题㊂结果表明:机械活化后的钒渣处于不稳定态,更易发生化学反应;延长机械活化时间㊁缩短浸出时间可将钒浸出率提高10%左右;机械活化也可在一定程度上降低钙化焙烧温度㊂向俊一[40]探讨了机械活化法对钒浸出率的影响㊂结果表明:机械活化对提钒效果影响显著,延长活化时间可降低钙化焙烧温度,提高钒浸出率,缩短浸出时间㊂机械活化80m i n可将钙化焙烧温度降低100ħ左右,相比未活化钒渣,浸出20m i n即可将钒浸出率由75%提高至90%㊂3.8微生物法微生物浸出法是以微生物及其代谢产物作浸取剂浸出钒的绿色工艺㊂M i r a z i m i等[41]研究了采用自养菌㊁异养菌和真菌3种微生物分别浸出原钒和焙烧后钒渣㊂结果表明:在一定条件下,钒渣受到自养菌和异养菌侵蚀,钒浸出率可达90%以上;在特定条件下,采用真菌浸出钒渣,钒浸出率为92%㊂微生物浸出法对钒渣的浸出效果较好,且绿色环保,是生物与矿冶交叉学科应用的新方向㊂3.9电场强化浸出法在电场强化浸出过程中,浸出时间较短,与传统工艺相比,大大减少环境污染㊂李艳[42]研究了用电场分别强化直接酸浸和电钒渣碱浸预处理 酸浸钒渣㊂结果表明:直接酸浸的钒浸出率为67.18%,加入硫酸锰电场强化后可提高至79.64%,这是因为物相被电场强化破坏,使钒浸出率提高;采用N a O H㊁C a F2对钒渣预处理后再酸浸,钒浸出率可达87.12%,高于直接酸浸,这是因为碱浸可破坏硅酸盐相,使包裹在钒尖晶石相外的硅酸盐相裸露出来,破坏后可进一步提高钒浸出率㊂电场强化浸出法流程简单,但酸耗较大,且硫酸锰价格昂贵,钒回收率也偏低,还要求特制的反应装备,目前尚无法实现工业化应用㊂4结论与展望钒渣是钒钛磁铁矿转炉炼钢过程的副产品,是钒的重要二次资源㊂从钒渣中提钒以钠化焙烧 水浸和钙化焙烧 酸浸工艺为主,但这2种传统方法能耗大,污染重㊂近些年,相继开发了多种钒渣提钒新型工艺㊂其中,低温钠焙烧法能有效提钒,同时减少能耗;无盐焙烧法无有害气体和废水产生,原料成本较低,钒回收率高于钙化焙烧法,但工艺成本高㊁流程长;相比于单一盐焙烧法,钙镁复合焙烧法㊁钙锰低温分段焙烧法钒浸出率较高;亚熔盐提钒法中钒提取效率高,污染少,但成本较大;加压酸浸转炉钒渣技术能使钒元素较好地浸出到溶液中;微波焙烧法可改变钒渣的尖晶石结构,促进钒的转化;经机械活化后的钒渣,其中物相能更好解离,使反应更加充分;微生物法是一种绿色高效的浸出钒方式;电场强化浸出工艺㊃044㊃Copyright©博看网. All Rights Reserved.第42卷第5期李佳双,等:从钒渣中提取钒的工艺研究进展流程简单,环境污染少㊂相较于传统工艺,新型工艺更加环保,钒提取效果更好㊂但由于不同企业产生的钒渣组成不同,需要根据实际情况选择适宜的提钒工艺㊂为了综合利用钒渣资源,获得良好的经济㊁环保和社会效益,开发高效低耗㊁绿色环保的工艺将是今后钒渣提钒的发展方向㊂参考文献:[1] Q I NZ F,Z H A N G G Q,X I O N G Y J,e ta l.R e c o v e r y o fv a n a d i u mf r o ml e a c hs o l u t i o n so fv a n a d i u ms l a g u s i n g s o l-v e n t e x t r a c t i o nw i t hN235[J].H y d r o m e t a l l u r g y,2020,192.D O I:10.1016/j.h y d r o m e t.2020.105259.[2] Z H A N G G Q,HU T,L I A O W J,e t a l.A ne n e r g y-e f f i c i e n tp r o c e s s o f l e a c h i n g v a n a d i u m f r o m r o a s t e d t a b l e t o fa m m o n i u m s u l f a t e,v a n a d i u m s l a g a n ds i l i c a[J].E n v i r o nC h e m E n g,2021,9(4).D O I:10.1016/j.j e c e.2021.105332.[3] W E NJ,J I A N G T,Z H E N G X L,e t a l.E f f i c i e n t s e p a r a t i o no f c h r o m i u ma n dv a n a d i u mb y c a l c i f i c a t i o nr o a s t i n g-s o d i u mc a r b o n a t e l e a c h i n g f r o m h i g hc h r o m i u mv a n ad i u ms l a g a n dV2O5p r e p a r a t i o n[J].P u r i f T e c h n o l,2020,230.D O I:10.1016/j.s e p p u r.2019.115881.[4] L IH Y,WA N GC J,Y U A NY H,e t a l.M a g n e s i a t i o n r o a s t-i n g-a c i dl e a c h i n g:a z e r o-d i s c h a r g e m e t h o df o r v a n a d i u me x t r a c t i o nf r o mv a n a d i u ms l a g[J].JC l e a nP r o d,2020,260.D O I:10.1016/j.j c l e p r o.2020.121091.[5] S O N GCG,Z H A N G H L,D O N G Y M,e t a l.I n v e s t i g a t i o no nt h ef a b r i c a t i o no f l i g h t w e i g h ta g g r e g a t ew i t ha c i d-l e a c-h i n g t a i l i n g so fv a n a d i u m-b e a r i n g s t o n ec o a lm i n e r a l sa n dr e dm u d[J].C h i nJC h e m E n g,2021,32(4):353-359. 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世界首条亚熔盐法清洁提钒生产线在河钢集团问世
世界首条亚熔盐法清洁提钒生产线在河钢集团问世
佚名
【期刊名称】《军民两用技术与产品》
【年(卷),期】2017(0)13
【摘要】6月12日，河钢集团有限公司与中国科学院共同研发的亚熔盐法清洁生产示范工程——世界首条亚熔盐法清洁提钒生产线在河钢集团承钢公司投入运营。
这是我国提钒工艺技术的一次重大创新，将彻底攻克现有提钒技术流程存在的“三废”产生量大、末端治理难、成本高等世界性难题，开启钒钛产业实现清洁生产、绿色转型的新里程，引领世界钒钛产业的绿色革命。
【总页数】1页(P33-33)
【关键词】提钒工艺;世界性;熔盐法;生产线;钢;清洁生产;中国科学院;示范工程
【正文语种】中文
【中图分类】X38
【相关文献】
1.KOH亚熔盐法分解钒渣的动力学分析 [J], 刘挥彬;杜浩;王大卫;王少娜;郑诗礼;张懿
2.熔盐法从提钒尾渣中制取白炭黑的研究 [J], 李建军;韵晓桐;周维政
3.世界首条亚熔盐法清洁提钒生产线建设及初步运行情况分析 [J], 李兰杰;高明磊;陈东辉;杜浩;白瑞国;柳朝阳
4.钒渣亚熔盐法钒铬共提工艺清洁生产评价 [J], 王少娜;吕页清;刘彪;杜浩;白丽;王海旭;王新东;李兰杰;张懿
5.亚熔盐法钒渣高效清洁提钒技术 [J], 郑诗礼;杜浩;王少娜;张懿;陈东辉;白瑞国
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钒资源清洁提取与高值利用新技术
钒资源清洁提取与高值利用新技术一、引言钒资源是一种重要的金属矿产资源，广泛应用于钢铁、电力、化工等领域。
近年来，随着钒资源的开采和利用量不断增加，对钒资源的清洁提取和高值利用提出了新的要求。
在这种情况下，需要引入新技术，实现钒资源的清洁提取和高值利用，以满足现代工业的发展需求。
二、钒资源的清洁提取技术1.生物法提取：生物法是一种利用微生物和植物等生物体对钒矿石进行生物浸出的方法。
通过在适宜的温度、PH值和氧化还原条件下，利用微生物的代谢活性对钒矿石中的有用矿物进行浸出，实现钒资源的清洁提取。
2.超声法提取：超声波是一种机械波，具有强大的穿透能力和搅拌作用。
利用超声波对钒矿石进行超声波浸出，可以有效地将钒矿石中的有用矿物溶解出来，实现钒资源的清洁提取。
3.化学浸出法：化学浸出法是一种利用化学试剂对钒矿石进行浸出的方法。
通过在适宜的温度、PH值和氧化还原条件下，利用化学试剂对钒矿石中的有用矿物进行溶解，实现钒资源的清洁提取。
三、钒资源的高值利用技术1.钒电解法：钒电解法是一种利用电解的方法将钒矿石中的有用金属提取出来。
通过在适宜的电流密度和温度条件下，利用电解将钒矿石中的有用金属析出，实现钒资源的高值利用。
2.钒熔炼法：钒熔炼法是一种利用高温熔炼的方法将钒矿石中的有用金属提取出来。
通过在适宜的温度和氧化还原条件下，利用高温熔炼将钒矿石中的有用金属分离出来，实现钒资源的高值利用。
3.钒合金制备技术：钒合金是一种具有特殊性能的合金材料，广泛应用于制造业、航天航空等领域。
利用钒矿石中的有用金属制备钒合金，可以实现钒资源的高值利用。
四、新技术在钒资源清洁提取与高值利用中的应用随着生物技术、超声技术、化学技术、电化学技术等领域的不断进步，新技术在钒资源清洁提取与高值利用中的应用也越来越广泛。
通过引入新技术，可以实现钒资源的高效提取和利用，降低资源消耗、减少环境污染。
五、结论随着新技术的不断引入和应用，钒资源的清洁提取与高值利用将迎来新的发展机遇。
钒资源清洁提取与高值利用新技术
钒资源清洁提取与高值利用新技术一、引言钒是一种重要的金属元素，广泛用于钢铁、化工、航天航空等领域。
然而，由于传统生产工艺对环境的污染和资源的浪费，钒资源的清洁提取与高值利用一直是一个亟待解决的问题。
为了推动钒资源的可持续发展，许多科研人员致力于开发新技术，以实现钒资源的清洁提取与高值利用。
二、钒资源的清洁提取技术1.溶剂萃取技术传统的钒资源提取技术中，常采用氧化还原法和氯化法，这些方法不仅对环境造成严重污染，而且提取效率低，成本高。
溶剂萃取技术是一种清洁环保的提取方法，其原理是利用有机相和水相之间的分配平衡系数，通过不同有机相对金属离子的选择性吸附提取出目标金属。
近年来，一些新型有机相在钒资源的提取中得到了广泛应用，大大提高了提取效率和品质。
2.膜分离技术膜分离技术是一种基于物质在膜介质中渗透、分离的技术。
对于含钒废水的处理和资源回收，膜分离技术被广泛应用。
通过控制膜的孔隙大小和表面性质，可以实现钒和其他杂质的有效分离，提高了综合利用率，减少了对环境的污染。
三、钒资源的高值利用技术1.微生物浸出技术微生物浸出技术是一种利用微生物对含钒矿石的浸出作用，将金属离子从矿石中溶解出来的技术。
相比传统的浸出法，微生物浸出技术不需要高温高压和有害化学药品，具有更高的环保性和经济性。
近年来，一些高效的微生物菌种被发现，可以在较短时间内将矿石中的钒有效溶解出来。
2.钒资源的高温熔炼技术高温熔炼技术是一种对含钒矿石进行高温熔炼，将钒从其他杂质中分离出来的技术。
通过高温熔炼，可以将含钒矿石中的钒转化为氧化钒或氯化钒，然后再进行进一步的分离提纯。
高温熔炼技术可以有效地提高钒的提取率，减少了矿石的处理时间和成本，是一种环保而经济的提炼技术。
四、新技术应用案例与展望1.某公司在钒资源的清洁提取与高值利用方面取得了显著成绩。
他们利用溶剂萃取技术和微生物浸出技术成功提炼并回收了大量的钒资源，不仅减少了对环境的污染，而且大大提高了综合利用率。
亚熔盐法浸取钒的实验研究
第 2 期 曹来宗等 :亚熔盐法浸取钒的实验研究 · 3 ·
表 2 正交实验方案及结果 Table 2 Orthogonal test scheme and result
实验序号 1
钠制剂浓度/ % 40
液固比 4
因 素 氯盐比 M 30
不同复合钠制剂初始浓度对钒的浸出率影响见 图 2 。由图 2 可知 ,钒的浸出率随钠制剂初始浓度 的升高而升高 ,当钠制剂初始浓度为 70 %时 ,浸取 率可达 87 %。一方面这是由于钠制剂初始浓度升 高 ,体系中溶液离子的活度增加 ,按照浓度对化学平 衡的影响规律 ,反应会向正方向移动 ;另一方面钠制 剂初始浓度升高 ,反应的温度也相应的会提高 ,在增 快反应速率的同时也会破坏矿的结构 ,使部分与钙 、 铁等共生在一起的钒能够释放出来 。 213 液固比的影响
摘 要 :针对目前焙烧提钒法产生环境污染 、耗能高和转化率低等问题 ,研究了用复合钠制剂亚熔盐法分解钒矿石 的影响因素 ,通过正交实验分析了影响因素的主次关系 ,考察了液固比 、氯盐加入量 、反应时间等因素对钒浸取率 的影响 。结果表明 ,复合钠制剂初始浓度为 70 % ,液固比为 5∶1 ,反应时间为 2. 5 h ,氯盐比为 45 ,此条件下钒的浸取 率可以达到 90 %以上 。采用亚熔盐法浸取钒可以解决目前焙烧提钒中存在的一些弊端 ,为湿法提钒找到了一个新 途径 。 关键词 :钒 ;亚熔盐 ;浸取 ;复合钠制剂 ;正交实验 中图分类号 :TF111. 3 文献标识码 :A 文章编号 :1004 - 7638 (2008) 02 - 0001 - 04
程度 。实验用钒矿石经球磨后 ,95 %钒矿石的粒径 < 0115 mm。浸出搅拌速度为 300 r/ min 。选用四因 素 (液固比 、钠制剂浓度 、氯盐比 M 、反应时间) 三水 平进行正交实验 ,故选用正交表 L9 (34) ,由表 2 通过 直观分析 ,由极差 R 可得影响因素主次关系为 : 钠 制剂浓度 、液固比 、氯盐比 M 、反应时间 。实验最佳 条件为 :钠制剂浓度为 60 % ,液固比为 10 ,反应时间 为 215 h ,氯盐比 M 为 30 。因此需要在该最佳条件 附近进行调整实验 。 212 复合钠制剂初始浓度的影响
亚熔盐尾渣中全钒、可钒、全铬、可铬的分析
2019 年第 1 期
亚熔盐尾渣中全钒、可钒、全铬、可铬的分析
刘超 （钒钛事业部）
摘 要：在 15%~20%硫 酸 酸 度 下 ，用 过 硫 酸 铵 将 四 价 钒 氧 化 为 五 价 钒，用 硫 酸 亚 铁 铵 标 准 溶 液 滴 定 钒 含
量。 在加热状态下，以硝酸银为催化剂，用过硫酸铵将铬氧化成六价，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定钒铬总量。
1 实验原理 1.1 全钒 全 铬 的 测 定 原 理 ：试 样 用 酸 溶 解 ，在 15－ 20％的硫酸酸度下， 用过硫酸铵将四价钒氧化为五 价。 以苯代邻氨基苯甲酸为指示剂，用硫酸亚铁铵 标准溶液滴定钒含量。 在加热状态下以硝酸银为催 化剂，用过硫酸铵将铬氧化成六价,用硫酸亚铁铵标 准溶液滴定钒铬总量。 1.2 可钒可铬的测定原理：试样以沸水溶解，过滤， 在 15％－20％硫酸酸度下，用过硫酸铵将四价钒氧化 为五价钒，以苯代邻氨基苯甲酸为指示剂，用硫酸 亚铁铵标准溶液滴定钒含量。 在加热状态下以硝酸 银为催化剂，用过硫酸铵将铬氧化成六价,用硫酸亚 铁铵标准溶液滴定钒铬总量。
酸钾标准溶液标定） 2.7 硝酸银：1% 2.8 氯化钠:10% 2.9 硫酸锰：5%
3 方法步骤
3.1 全钒全铬的测定：称取试样 0.3000g 左右，置于
500ml 三角瓶中，加浓磷酸 20ml，滴 加 浓 硝 酸 8－10
滴于电炉上加热，至试样完全溶解，驱尽氮氧化物，
取 下 加 硫 酸 （1＋4）100ml， 加 过 硫 酸 铵 （250g/L）20ml，
绿色即为终点 V1,将滴定完钒的溶液加水稀释至体
积 在 300mL 左 右 。 加 入 5ml 硝 酸 银 ，20ml 过 硫 酸
铵，补加硫酸锰溶液 10 滴，加热至溶液出现高锰酸
钒渣钾系亚熔盐反应的基础和应用研究
钒渣钾系亚熔盐反应的基础和应用研究钒渣是一种含有较高钒含量的废弃物，目前主要通过回收钒的方式进行利用。
其中，钒渣钾系亚熔盐反应是一种常用的回收钒的方法。
本文将从基础和应用两个方面进行介绍。
一、基础（一）反应原理钒渣钾系亚熔盐反应是指将钒渣与一定量的钾盐在800-900℃的条件下进行反应，得到可溶性的钒酸钾和难溶性的钒酸盐。
反应公式如下：2(Na,K)VO3 + 4KCl → 6KVO3↓ + 2NaCl其中，反应生成的钒酸钾可通过过滤和洗涤得到，而难溶性的钒酸盐则可以作为高品质的钒源进行销售。
（二）反应条件钒渣钾系亚熔盐反应需要在较高的温度下进行，一般为800-900℃。
反应需要进行一定时间，一般为4-6小时。
此外，反应中钾盐的用量和反应时间也会影响反应的效果。
（三）反应机理钒渣钾系亚熔盐反应的机理比较复杂。
一般认为，反应中钒渣与钾盐在高温下发生氧化还原反应，生成钒酸钾和钒酸盐。
钒酸盐在反应温度下难以溶解，因此会形成难溶性的沉淀。
而钒酸钾则可以在反应结束后通过过滤和洗涤得到。
二、应用（一）回收钒钒渣钾系亚熔盐反应是一种常用的回收钒的方法。
钒是一种重要的金属元素，广泛应用于钢铁、航空航天和化工等领域。
通过钒渣钾系亚熔盐反应可以有效地回收钒，降低了钒资源的浪费。
（二）制备高品质的钒酸钾通过钒渣钾系亚熔盐反应可以制备高品质的钒酸钾。
钒酸钾是一种重要的化工原料，广泛应用于电子、化工和农业等领域。
由于钒酸钾的制备需要高纯度和高质量的钒源，因此利用钒渣进行制备可以降低成本，提高产品质量。
（三）减少环境污染利用钒渣进行回收钒可以有效地减少环境污染。
钒渣含有较高的钒含量，如果不加以处理，将会对环境造成较大的污染。
通过钒渣钾系亚熔盐反应进行钒的回收，可以减少钒渣的产生，降低环境污染。
钒渣钾系亚熔盐反应是一种重要的钒回收方法。
通过钒渣钾系亚熔盐反应可以回收钒、制备高品质的钒酸钾，并减少环境污染。
随着对钒资源的需求不断增加，钒渣钾系亚熔盐反应的应用前景将会越来越广阔。
亚熔盐法清洁提钒生产工艺
亚熔盐法清洁提钒生产工艺
亚熔盐法是一种常用的清洁提钒生产工艺。
它主要包括以下几个步骤：
1. 原料准备：将含钒的矿石经过破碎和磨矿处理，得到粉状的矿石。
2. 预处理：将矿石与盐和碱性物质混合，形成含有钒的碳酸钒盐，在高温条件下进行预处理，使其转化为钒的氯盐。
3. 氯化反应：将钒的氯盐与亚熔盐（通常是氯化钠和氯化镁的混合物）混合，在高温条件下进行反应。
通过氯盐与亚熔盐的反应，钒被还原为金属钒。
4. 分离纯化：将反应产物进行冷却，使其固化。
然后采用物理和化学方法分离纯化金属钒，去除杂质和其他金属。
5. 再循环：将分离纯化的金属钒投入到下一轮亚熔盐法反应中，进行再利用。
亚熔盐法清洁提钒生产工艺相对传统的提钒工艺具有以下优点：
- 能够在相对较低的温度下进行提钒反应，节约能耗。
- 亚熔盐法对环境的污染较小，减少了有害废物的产生和处理。
- 反应产物易于分离纯化，提高了钒的产率和纯度。
综上所述，亚熔盐法是一种较为清洁和高效的提钒生产工艺，具有广泛的应用前景。
钒渣空白焙烧高效清洁提钒技术
钒渣空白焙烧高效清洁提钒技术
李兰杰;陈东辉;白瑞国;刘雅健;王少伟;陈育红
【期刊名称】《河北冶金》
【年(卷),期】2014(000)012
【摘要】针对现有钒渣焙烧提钒工艺中存在焙烧温度高、炉窑结圈、转浸率低、产生大量氨氮废水等问题,研究了钒渣空白焙烧过程钒尖晶石相的氧化过程及机理,得出结论:钒铁尖晶石相在600℃以后即可完全氧化分解,钒渣经过750℃以上的温度一次焙烧后钒转化率＞95％.通过钒渣NaOH水热碱浸实验,在180℃碱浸2h条件下可以使钒浸出率达到95％以上.在空白焙烧-水热碱浸过程中,无有害气体及废水排放,属于高效清洁提钒生产技术.
【总页数】5页(P29-33)
【作者】李兰杰;陈东辉;白瑞国;刘雅健;王少伟;陈育红
【作者单位】河北钢铁集团承钢公司,河北承德067002;河北钢铁集团承钢公司,河北承德067002;河北钢铁集团承钢公司,河北承德067002;河北钢铁集团承钢公司,河北承德067002;河北钢铁集团承钢公司,河北承德067002;河北钢铁集团承钢公司,河北承德067002
【正文语种】中文
【中图分类】TF646
【相关文献】
1.钒渣粒径对钒渣钙化焙烧提钒过程的影响 [J], 张菊花;严哲锋;冯嘉鑫;蔡一烽;张伟;薛正良
2.钠化焙烧钒渣提钒工艺中焙烧温度的控制 [J], 席增宏;覃向民;赵景富
3.钒渣钙镁复合焙烧−浸出提钒 [J], 向俊一;王鑫;裴贵尚;黄青云;吕学伟
4.亚熔盐法钒渣高效清洁提钒技术 [J], 郑诗礼;杜浩;王少娜;张懿;陈东辉;白瑞国
5.响应曲面法优化钒渣微波钙化焙烧提钒工艺 [J], 高慧阳;张杰
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钒化工流程高效提取钒元素
钒化工流程高效提取钒元素摘要：钒是重要的战略资源，具有优异的强度、延展性、耐热性，能显著改善钢的性能，是生产高强度钢不可缺少的重要元素，广泛用于钢铁、化工、航空航天、军工、电子技术、原子能等重要领域，被称为现代工业的味精.随着资源、能源及环境压力逐步增大，钒的应用已渗透到科学技术的各个领域，包括催化剂、电池、储氢材料、发光材料、颜料。
本文分析了钒钛高效清洁利用的优势。
阐述了钒钛资源高效清洁利用的工艺流程，详述了大高炉冶炼钒钛磁铁矿技术、转炉提钒专有技术、含钒微合金钢生产技术、钒产品生产新技术等钒钛资源高效清洁利用技术。
关键词：钒；钛；化工钒被广泛应用在钢铁、化工、航空航天和军事工业等领域，90%以上的钒用于钢铁工业，主要应用在优特钢、低合金钢以及部分普碳钢产品。
近年来，一些钢铁工业逐渐形成规模的国家，钒消费量在明显上升，开始在世界钒消费领域中占有重要地位，成为推动世界钒消费增长的主要动力。
特别是中国钢铁产能的快速增长，使中国成为世界上钒的主要消费国之一。
全球钒资源开发利用的特点是以开发钒钛磁铁矿为主，其它资源为辅，从钒钛磁铁矿中生产的钒占总量的85%，储量达到470多亿t。
钒工业的“摇篮”是我国钒钛冶炼技术的发祥地，拥有自主开发的一整套综合利用钒钛磁铁矿的专有工艺技术，以综合提取钒钛磁铁矿中的钒、钛和冶炼、轧制含钒钛低合金钢材在国内著称。
一、钒钛的优势某地区是最大的钒钛工业基地，是国内最早应用转炉提钒的生产厂家，经过几十年的发展，目前已具备900万t钢、36万t钒渣和3万t钒产品的年生产能力，拥有迄今为止世界上最大、最先进的全系列钒铁冶炼车间、世界最大的自蔓延氮化钒铁生产基地、世界最大的钒钛磁铁矿冶炼高炉，是世界上最大的钒产品加工企业之一，拥有200多项国家专利和几十项新技术，其中多项技术处于世界先进水平，钒加工和含钒钛钢生产等钒钛资源高效清洁利用技术处于领先水平。
二、钒钛资源高效清洁利用技术现状1、钒钛资源高效清洁利用工艺流程。
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櫿櫿櫿櫿櫿櫿氄
摘
钒钛提取
亚熔盐法钒渣高效清洁提钒技术
1 郑诗礼 ， 杜 1 1 浩， 王少娜 ， 张 1 2 2 懿 ，陈东辉 ， 白瑞国
（ 1． 中国科学院过程工程研究所， 北京 100190 ； 2． 河北钢铁集团承德分公司， 河北 承德 067002 ） 、 “三废 ” 要： 针对目前钒渣焙烧提钒工艺钒资源利用率低 、 铬无法同步提取 环境污染严重等问题， 基于亚熔盐
· 16· 到 11． 5 万 t。
钢铁钒钛
2012 年第 33 卷
钒钛磁铁矿是提钒的主要原料。钒钛磁铁矿是 储量巨大， 且为钒、 我国重大特色多金属矿产资源， 钛、 铁、 铬等多金属共生， 资源综合利用价值很高。 我国蕴藏着极为丰富的钒钛磁铁矿资源， 已探明储 量超过 100 亿 t， 远景储量达 300 亿 t 以上， 主要分 布在四川攀枝花地区和河北承德地区 。钒钛磁铁矿 伴生丰富的钒、 铬资源， 其中钒资源量为 1 786 万 t， 可开采钒储量占世界的 19． 6% ； 铬资源储量达1 800 万 t， 比我国铬铁矿石总保有储量 1 121． 8 万 t 还多。 钒钛磁铁矿冶炼过程产生的钒渣是提钒的主要原 料， 现行的钒渣提钒工艺经多次焙烧后钒回收率只 有 80% ， 铬基本无法回收利用， 且提钒过程能耗高、 废水废气严重污染环境， 已成为钒钛磁铁矿提钒工 艺的瓶颈问题
第 33 卷第 1 期 2012 年 2 月
钢
铁
钒
钛
IRON STEEL VANADIUM TITANIUM
Vol． 33 ， No． 1 February 2012
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钒是一种重要的战略金属， 在钢铁、 有色冶金和 化工部门有着广泛用途。 钒的结构强度很高， 主要 用作合金添加剂以提高钢的强度 、 韧性、 延展性和耐 热性等结构性能， 高强度的含钒钢可减轻金属结构 重量的 30% ～ 40% ， 用户成本则比普通结 构 钢 低 15% ～ 30% 。目前世界上约 90% 的钒用于钢铁行
Abstract： To address the problems of low vanadium utilization rate during vanadium extraction process through vanadium slag roasting，unavailability of chromium and severe environment pollution caused by ‘three wastes’ ，an improved efficient and cleaner technology of vanadium extraction by submolten salt method is introduced based on excellent physical or chemical properties of submolten salt and design of reactionseparation coupling process． The new submolten salt technology can reduce the decomposition temperature of vanadium slag to 200 ～ 400 ℃ from 850 ℃ with vanadium conversion rate up to over 95% and chromium recovery rate up to over 80% ， which are expected to tackle the resource and environmental problems that have bottlenecked the application of traditional vanadium extraction process． Key words： vanadium slag； submolten salt； vanadium； chromium； cleaner production 业， 其余 10% 用于钛合金、 钒电池、 精细化工、 催化 ［1 － 2 ］ 。 随着 钢 铁 工 业 向 剂、 陶瓷、 光电等生产领域 精、 特方向发展， 高质量钒钢的应用日益广泛， 目 优、 前欧美发达国家吨钢钒平均消耗强度已达到 80 g，
Efficient and Cleaner Technology of Vanadium Extraction from Vanadium Slag by Submolten Salt Method
Zheng Shili1 ，Du Hao1 ，Wang Shaona1 ，Zhang Yi1 ，Chen Donghui2 ，Bai Ruiguo2
通过反应分离耦合工艺设计， 提出了亚熔盐法高效清洁提钒新技术 。 亚熔盐新 非常规介质优异的物理化学性能， 技术可将钒渣分解温度由传统工艺的 850 ℃ 降至 200 ～ 400 ℃ ， 钒一次转化率可达 95% 以上， 铬回收率提高到 80% 以上， 可望突破传统钒渣提钒方法的资源环境制约 。 关键词： 钒渣； 亚熔盐； 钒； 铬； 清洁生产 中图分类号： TF841. 3 文献标识码： A 文章编号： 1004 － 7638 （ 2012 ） 01 － 0015 － 04
［3 ］ 而我国仅为 52 g， 发展潜力很大 。 加上钒应用新 ［4 ］ 领域的 拓 展， 钒 的 需 求 日 趋 扩 大 。在 第 十 二 届
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引言
（ 香港） 亚洲铁合金会议上， 专家预计全球钒消费量 最终达 在 2010 ～ 2015 的复合年增长率为 10 ． 4 % ，
基金项目： 国家自然科学基金重大项目（ 51090382 ） ， 国家自然科学基金国际合作项目（ 51011140343 ） 。
（ 1． Institute of Process Engineering， Chinese Academy of Sciences， Beijing 100190 ， China； 2． Chengde Branch， Heibei Iron and Steel Group Company， Chengde 067002 ，Hebei，China）
提出亚熔盐介 介质化工冶金技术平台的长期积累， 质强化钒渣钒铬高效提取与清洁分离新理论 、 新方 铬转化率 法。亚熔盐法高效清洁提钒技术工艺钒、 在反应温度从传统工艺的 随温度变化如图 2 所示， 850 ℃ 降至 200 ～ 400 ℃ 的条件下， 钒回收率可由传 统工艺的 80% 提高到 90% 以上， 铬回收率可从传统 工艺的不能提取提高到 80% 以上， 已在实验室与扩 试阶段取得重要进展。
－ － － O2－ 、 O2 － 、 O2 和 OH ， 还存在 HO2 、 等活性氧负离 2 2－ 子， 亚熔盐是高反应活性 O 给予体， 可与氧化矿相 2－ 晶格中 O 发生交互取代作用， 导致晶格畸变， 增加
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钙化焙烧提钒工艺
第1 期
郑诗礼等： 亚熔盐法钒渣高效清洁提钒技术
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反应活性， 极大地强化矿物的分解。 针对铬、 铝、 钛等两性金属矿产资源利用的国家 在亚熔盐非常规介质新系统热力学 / 重大战略需求， 动力学 / 相分离 / 量化调控 / 多场强化等基础研究方面 取得重要发现的基础上， 中国科学院过程工程研究所 开拓了高效 － 清洁转化多种两性金属资源的亚熔盐 非常规介质的反应 / 分离新系统、 新方法， 建立了低温 亚熔盐液相氧化 － 反应 / 分离耦合强化 － 介质再生循 环 － 资源全组分深度利用的集成技术， 并应用于铬、 ［ 10 － 12 ］ 。 铝、 钛、 铌、 钽等两性金属的化工冶金过程 2． 2 2． 2． 1 亚熔盐法高效清洁提钒技术 亚熔盐法高效清洁提钒技术原则流程
［7 ］ 复合钠盐添加剂等方法 ， 但因高温焙烧过程传质 效果差， 一直未能在钒铬提取上取得实质上的突破 。
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2． 1
亚熔盐法清洁化工冶金技术平台
亚熔盐非常规介质的概念、 特性与应用
中国科学院过程工程研究所张懿院士团队等系 统研究了高浓电解质溶液的性质， 分析了常规电解 质溶液以及熔盐介质之间在流体力学 、 热力学、 化学 动力学上的共同特征及差异， 提出了亚熔盐非常规 介质的概念。亚熔盐为原始创新的反应 / 分离介质， 定义为提供高化学活性和高活度负氧离子的碱金属 高浓度离子化介质， 具有低蒸汽压、 沸点高、 流动性 好等优良物化性质和高活度系数 、 高反应活性、 分离 功能可调等优良反应、 分离特性。 基础研究结果表明， 亚熔盐介质物理化学特性 优越。在亚熔盐区域， 反应物的活度大幅度提高； 亚 熔盐介质利用高浓介质沸点上升原理， 较传统过程 具有更强的反应热力学趋势； 亚熔盐介质中离子交 换过程与溶剂中一样， 遵守化学平衡定律， 反应易于 实现定量调控； 亚熔盐介质为流动性良好的离子化 溶剂， 可以强化空气的传质， 在动力学上处于有利条 件， 反应 / 流动 / 传递特性优越， 可大幅度提高化学转 化率， 并降低反应温度。 在亚熔盐介质中除了 H2 O
+ － V10 O28 并控制合理的 pH 值， 使 之 生 成 VO2 、 等离 同时净化浸出液， 除去 Fe 等杂偏钒酸铵并煅烧得高纯 V2 O5 。 由于钙化 焙烧工艺仍为焙烧过程， 同样面临焙烧过程的传质 钒回收率仍不足 80% ， 铬不能被提取。 障碍， 综上所述， 钒渣提钒现行工艺存在钒提取率低 、 、 “三废 ” 铬无法提取 环境污染严重等难题。 因此， 钒渣提钒的发展趋势在于建立一种新的从生产源头 高效提取钒铬且消除污染的清洁生产技术 ， 将资源 高效综合利用与环境污染治理有效结合， 从根本上 解决制约钒产业发展瓶颈的世界难题， 为我国钒渣 资源高效清洁利用提供技术支撑， 最终实现我国钒 产业的绿色化升级。
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