钒渣钙化提钒技术研究
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.1004-7638.2014.01.001Experimental Research on Vanadium Extraction by CalcifiedRoasting and Acid LeachingFu 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 atmosphereon 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 than4.1.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 concentrationshould 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 TITANIUMVol.35,No.1February 20140 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㊂1 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 4.820.1340.17128.8136.351.2 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㊂1.3 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0.62㊂㊃2㊃ 钢铁钒钛 2014年第35卷 图1 三种钒酸钙的溶解率与溶液pH 关系Fig.1 Relationship between three kinds of calcium vanadate’s dissolving rate and the solution's pH value 以-0.096mm 钒渣为原料,添加氧化钙配成不同CaO /V 2O 5的混合料在920℃焙烧120min ,获得的熟料钒转浸率与CaO /V 2O 5的关系见图2㊂图2 混合料CaO /V 2O 5对焙烧钒转浸率的影响Fig.2 The influence of CaO to V 2O 5ratio onvanadium leaching rate 由图2可见,当混合料CaO /V 2O 5=0.30~0.54时,钒转浸率随CaO /V 2O 5增大先大幅度升高再缓慢增高㊂混合料CaO /V 2O 5=0.30时钒转浸率低是因为该CaO /V 2O 5与生成偏钒酸钙需要控制的CaO /V 2O 5(理论值0.31)接近,熟料中的钒主要以偏钒酸钙的形式存在,导致钒酸钙溶解率降低;混合料CaO /V 2O 5=0.40~0.54时,虽然低于理论配比CaO /V 2O 5=0.62,但钒转浸率均大于89.21%,且呈上升趋势,这是因为钒渣在钙化焙烧过程中生成钒酸钙的同时有钒酸锰生成,随着CaO 配比的增加,钙逐渐替换锰形成钒酸钙锰和钒酸钙[4],由于钙替换锰的比例逐渐增加,钒转浸率也逐渐提高;混合料CaO /V 2O 5=0.54~0.70时,钒转浸率均较高,为91.93%~92.49%,此时钙化熟料中仍有部分钒酸钙锰,从表2中的钒酸钙锰相扫描电镜能谱分析成分数据判断,钒酸钙锰以焦钒酸盐的形式存在,易溶于稀硫酸;混合料CaO /V 2O 5>0.70时,钒转浸率随CaO /V 2O 5增大呈下降趋势,是因为钙化熟料中生成的正钒酸钙比例逐渐增加,钒酸钙溶解率下降所致㊂因此,合适的混合料CaO /V 2O 5为0.54~0.70㊂表2 钙化熟料中钒酸钙锰相扫描电镜能谱分析结果Table 2 SEM⁃EDS analysis results of calcium manganese vanadate in calcified clinker %OCaVMn36.0216.9935.2011.792.2 气氛氧化性对最佳焙烧温度的影响对于一般的化学反应,在一定温度下,反应速率与各反应物浓度幂的乘积成正比;对于钒渣钙化焙烧来说,低价钒㊁铁的氧化和含钒尖晶石的分解需要氧气参与反应,提高焙烧气氛中的氧含量实质也就是提高反应物的浓度,可以通过提高焙烧气氛中的氧含量来加快低温反应速度,降低最佳焙烧温度㊂将钒渣与氧化钙按CaO /V 2O 50.62配料㊁混匀后在马弗炉内静态焙烧(氧化气氛较弱)获得钒转浸率与焙烧温度的关系和控制焙烧进气氧含量15%(相应的尾气氧含量~12.5%)获得钒转浸率与焙烧温度的关系见图3㊂由图3可以看出,在马弗炉内静态焙烧(氧化气氛较弱)时,最佳焙烧温度为920~940℃,与文献[3,5-6]获得最佳焙烧温度900~950℃的研究结果相近,相应的钒转浸率为88.64%~88.79%;在焙烧进㊃3㊃ 第1期 付自碧:钒渣钙化焙烧 酸浸提钒试验研究 气氧含量15%(相应的尾气氧含量~12.5%)时,最佳焙烧温度为850~870℃,相应钒转浸率为88.29%~88.66%,与用马弗炉在920~940℃静态焙烧(氧化气氛较弱)获得的钒转浸率相当㊂由此可见,焙烧气氛氧化性强弱对最佳焙烧温度影响较大,气氛氧化性强时达到最佳钒转浸率所需控制的焙烧温度比气氛氧化性弱时低㊂合适的焙烧气氛为进气氧含量15%(相应的尾气氧含量~12.5%),最佳焙烧温度为850~870℃㊂图3 焙烧温度对钒转浸率的影响Fig.3 The influence of roasting temperature onvanadium leaching rate 2.3 熟料粒度对钒转浸率的影响将钙化熟料粉碎并筛分成不同的粒级,在相同的酸浸条件下浸出,获得的钒转浸率与熟料粒度的关系见图4㊂图4 熟料粒度对钒转浸率的影响Fig.4 The influence of roasted material's sizes onvanadium leaching rate 由图4可以看出,熟料粒度为+0.096mm 时,钒转浸率随熟料粒度变小而迅速增大;熟料粒度为-0.096mm 时,钒转浸率随熟料粒度变小而增加的幅度较小㊂这是因为钙化熟料粒度变小后,包裹在熟料粘结相中的钒酸钙充分暴露,有利于与浸出剂接触反应;同时,在搅拌的共同作用下,可避免因反应生成硫酸钙固体沉积在大颗粒微孔中影响钒酸钙的进一步溶解;熟料粒度达到-0.096mm 后,熟料中的钒酸钙已暴露得比较充分,熟料粒度对钒转浸率影响的作用不大㊂因此,合适的熟料粒度为-0.096mm ㊂2.4 金属铁对酸浸效果的影响钒渣通常夹杂着一定数量的金属铁粒,在钒渣球磨处理过程中,部分金属铁粒会被磨成细小的铁粒和铁片;在生产控制出现问题时,细小的铁粒和铁片会随精粉钒渣进入焙烧㊁熟料粉碎和酸浸系统㊂虽然铁粒和铁片的表面在焙烧过程中被氧化,但在熟料粉碎时金属铁表面的氧化层会被打磨,露出金属铁表面,对酸浸产生影响㊂向以-0.096mm 钒渣和氧化钙为原料焙烧获得的熟料中添加不同比例的细小金属铁片,在相同的条件下酸浸,获得钒转浸率与熟料金属铁含量的关系见图5㊂图5 熟料金属铁含量对钒转浸率的影响Fig.5 The influence of metallic iron content in the roasted material on vanadium leaching rate 由图5可见,钒转浸率随熟料金属铁含量的增加而降低;熟料金属铁含量为4%~5%时的钒转浸率比无金属铁时低14个百分点,比金属铁含量为1%~2%时低12个百分点㊂钒转浸率降低是因为金属铁在酸浸过程中溶解并还原五价钒,金属铁含量越高,被溶解的铁和被还原的钒越多,形成的钒酸㊃4㊃ 钢铁钒钛 2014年第35卷 铁和四价钒沉淀也越多,最终表现为钒转浸率降低㊂因此,熟料中的金属铁含量应控制在2%以下,且越低越好㊂2.5 酸浸浆料终点pH 值对钒转浸率的影响钙化熟料酸浸反应过程中,一般控制浆料pH值恒定在2.8~3.0范围内;酸浸反应结束后,停止加酸,浆料按一定的速度放到带式过滤机上进行过滤㊁洗涤等后续处理㊂浆料在放到带式过滤机的过程中,pH 会逐渐上升;在设备出现故障,浆料不能及时过滤时pH 也会上升㊂为了考察浆料pH 上升对钒转浸率的影响,进行了浆料终点pH 值对钒转浸率的影响试验,结果见图6㊂其中,液计转浸率是将浸出液静置约24h 并滤去沉淀物后的分析结果㊂图6 浸出浆料终点pH 对钒转浸率的影响Fig.6 The influence of final pH value of leachingslurry on vanadium leaching rate 由图6可见,当浆料pH≤4.1时,液计钒转浸率和渣计钒转浸率结果一致,表明浆料pH≤4.1时不会对钒转浸率产生影响;当浆料pH =4.1~4.7时,渣计钒转浸率未下降,液计钒转浸率有较大幅度的下降且浸出液静置过程中产生明显的沉淀,说明浆料pH =4.1~4.7时具备产生沉淀降低钒转浸率的条件,只是沉淀形成的速度较慢,该pH 条件下获得的浸出液易在贮罐中形成沉淀;当浆料pH>4.7时,液计钒转浸率和渣计钒转浸率均出现大幅度下降㊂因此,浆料应控制终点pH≤4.1㊂2.6 浸出液P 浓度对沉钒效果的影响含钠浸出液中P 浓度对酸性铵盐沉钒影响方面的研究较多,因磷与钒生成十二磷钒酸[PV 12O 30]7-及其盐或十四磷钒酸[PV 14O 42]9-及其盐阻碍钒的沉淀,大大降低沉钒率,同时影响产品质量[7],需要将P 浓度控制在0.015g /L 以下㊂但钙化熟料酸浸获得的酸性浸出液中阳离子种类和浓度与含钠浸出液不一样,P 浓度对酸性浸出液沉钒效果的影响程度尚不清楚㊂用TV 32g /L ㊁P 浓度不同的酸性浸出液进行沉钒试验,考察P 浓度对钒沉淀率和产品P 含量的影响,结果见图7㊂图7 酸性浸出液P 浓度对钒沉淀率和产品P 含量的影响Fig.7 The influence of P concentration in acid leaching liquid on vanadium precipitationrate and P content in products 由图7可见,当P 浓度小于0.06g /L 时,随着酸性浸出液P 浓度的增加,钒沉淀率呈缓慢下降趋势,但均在99.5%以上;当P 浓度大于0.06g /L 时,钒沉淀率随P 浓度的增加而降低的速度加快;当P 浓度达到0.078g /L 时,沉钒率下降至98.6%㊂产品中的P 含量随酸性浸出液P 浓度增加而增加,当酸性浸出液P 浓度达到0.078g /L 时,产品V 2O 5中P 含量为0.035%,满足产品质量标准≤0.05%的要求㊂因此,在P≤0.078g /L 时,P 浓度控制指标的确定主要考虑对钒沉淀率的影响;酸性浸出液TV32g /L 左右时,P 浓度应控制在0.06g /L 以下㊂根据实验室研究结果,对工业试验装置进行了相应的改造,采用钒渣与石灰石间断式搅拌混料的方式缩小了混合料中CaO /V 2O 5的波动范围;通过向回转窑烧嘴的助燃空气中添加纯氧的方式使尾气氧含量提高到13%~15%,焙烧温度降低到870℃左右;采用风选的方式有效控制了熟料金属铁的含量;通过控制浸出液pH 值避免了储罐中钒的沉淀㊂改造后设备运行正常,达到预期效果,解决了工业试验过程中出现的回转窑结圈㊁溶液变黑等问题,工艺㊃5㊃ 第1期 付自碧:钒渣钙化焙烧 酸浸提钒试验研究 技术指标有明显提高㊂3 结论 1)钒渣钙化焙烧-酸浸工艺中,混合料CaO/ V2O5的最佳控制范围为0.54~0.70㊂2)气氛氧化性强弱对最佳钙化焙烧温度有较大的影响,当焙烧进气氧含量为15%(相应的尾气氧含量~12.5%)时,最佳焙烧温度为850~870℃㊂3)钒转浸率受熟料粒度的影响较大,随熟料粒度的变小而迅速升高,合适的熟料粒度为-0.096mm㊂4)金属铁在酸浸过程中会导致钒转浸率大幅度下降,熟料中的金属铁含量应控制在2%以下,且越低越好㊂5)浆料pH升高后,会导致钒直接沉淀在残渣中或者浸出液贮罐中,应控制浆料终点pH≤4.1㊂6)在P≤0.078g/L时,P浓度控制指标的确定主要考虑对钒沉淀率的影响;在酸性浸出液TV32 g/L左右时,P浓度应控制在0.06g/L以下㊂参考文献[1] Huang Daoxin.Vanadium extraction and steelmaking[M].Beijing:Metallurgical Industry Press,2000.(黄道鑫.提钒炼钢[M].北京:冶金工业出版社,2000.)[2] Liao Shiming,Bo Tanlun.Vanadium metallurgy abroad[M].Beijing:Metallurgical Industry Press,1985.(廖世明,柏谈论.国外钒冶金[M].北京:冶金工业出版社,1985.)[3] Chen Housheng.Study on extraction of vanadium pentoxide from roasted vanadium slag with lime[J].Iron Steel Vanadium Tita⁃nium,1992,13(6):1-9.(陈厚生.钒渣石灰焙烧法提取V2O5工艺研究[J].钢铁钒钛,1992,13(6):1-9.)[4] Li Xinsheng.Mechanism research on oxidation roasting and leaching process of high calcium low⁃grade vanadium slag[D].Chongqing:Chongqing University,2011.(李新生.高钙低品位钒渣焙烧-浸出反应过程机理研究[D].重庆:重庆大学,2011.)[5] Cao Peng.Research on vanadium slag roasted with calcium salt[J].Iron Steel Vanadium Titanium,2012,33(1):30-34.(曹鹏.钒渣钙化焙烧试验研究[J].钢铁钒钛,2012,33(1):30-34.)[6] Yin Danfeng,Peng Yi,Sun Zhaohui,et al.Influencing factors of calcified roasting and thermal analysis to the process of vana⁃dium slag produced from Pangang[J].Metal Mine,2012(4):91-94.(尹丹凤,彭毅,孙朝晖,等.攀钢钒渣钙化焙烧影响因素研究及过程热分析[J].金属矿山,2012(4):91-94.) [7] Kang Xingdong,Zhang Yimin,Liu Tao,et al.Experimental study on preparation of high⁃purity V2O5with acidic ammonium saltprecipitation of vanadium⁃rich liquor[J].Multipurpose Utilization of Mineral Resources,2008(4):14-18.(康兴东,张一敏,刘涛,等.酸性铵盐沉钒制备高纯V2O5的试验研究[J].矿产综合利用,2008(4):14-18.)编辑 杨冬梅‘钢铁钒钛“期刊成功增加多名编委 期刊编委是期刊学术导向的指引者,适当的编委人选与人数可以在期刊组稿㊁稿件质量把关㊁期刊宣传方面起到重要作用㊂近年来,随着钒钛磁铁矿综合利用工作的不断深入,钛产业链不断延伸,‘钢铁钒钛“期刊报道内容也不断拓展,增加该领域的编委成为期刊的必然选择㊂经过多方沟通㊁协商,多位知名院士㊁专家接受攀钢邀请,正式成为‘钢铁钒钛“编委,他们是中航工业北京航材院的曹春晓院士,西北工业大学的周廉院士㊁李金山教授,中国科学院沈阳金属研究所的杨锐教授(研究员),上海大学的翟启杰教授㊂相信有了他们的加盟,‘钢铁钒钛“将会越办越好㊂本刊讯㊃6㊃ 钢铁钒钛 2014年第35卷 。
用钙化焙烧—酸浸法从钒铁渣中提取钒试验研究
第 ３７卷第 ２期 （总第 １５８期 ） ２０１８年 ４月
湿法 冶金
Ｈ ｙｄｒｏｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ
Ｖｏ１．３７ Ｎｏ．２（Ｓｕｍ．１５８） Ａｐｒ．２０１８
用钙化焙烧一 酸浸法从钒铁渣中提取钒试验研究
郭 双 华
（扬 州 工业职 业技 术学 院 化学 工程学 院 ，江苏 扬 州 ２２５１２７）
钒钛 磁铁矿冶炼 过程 中产 生大量废渣 ，其 中钒 含量较 高 ，可作 为提取 钒 的主要 原料 。 国内外 从含 钒废渣 中提取 钒 ，主要采用 高温钠化 氧化焙 烧一水 浸一 铵盐沉 钒工 艺口 ］。该工 艺 简 单 ，但 钒 回收效 率不 高 ，在钠化 氧化 焙烧 过 程 中，钠 盐 还会 分 解 释 放 出 ＨＣ１，Ｃ１。，Ｓ０２，Ｓ０３等 有 害气 体 ，对 环境 有 一 定程度 污染 ，而且设 备腐蚀较严 重 ，生 产成本 较 高。 为此 ，科 研 人 员 又 相 继 研 发 出 了钙 化 焙 烧 一酸 浸［３］、钙化 焙 烧一 碱 浸［４］、直 接 酸 浸Ｉ５ 等 工 艺 。前 期 的探 索试验 中 ，对 比研究 了这几种工 艺处理 铁钒 渣提取钒 的效 果 ，结 果 表 明 ，钙 化 焙烧一 酸 浸 工艺
钢渣提钒可行性研究报告
钢渣提钒可行性研究报告一、钢渣提钒技术现状目前，钢渣提钒主要采用湿法冶炼和干法冶炼两种技术。
湿法冶炼是利用高温熔融法将钢渣中的钒、铬等金属元素溶解，再进行水质分离、析出、熔炼等过程，最终得到含钒高的合金。
干法冶炼是通过焙烧、氧化等过程将钢渣中的金属元素氧化成氧化物，再通过还原反应得到金属钒。
但这两种技术存在能耗高、产品质量不稳定、废气、废水处理难等问题。
二、钢渣提钒的可行性分析1. 原料资源充足我国钢铁工业发展迅速，钢渣资源丰富，其中含有大量的钒元素。
利用这些钢渣进行钒提取，能够实现资源综合利用，提高资源利用效率。
2. 技术水平提高随着我国工业化进程的不断推进，冶金技术水平不断提高，钢渣提钒技术也在不断改进和完善。
采用先进的冶炼设备和工艺流程，能够降低生产成本，提高产出率。
3. 市场需求旺盛随着国内经济的快速增长，对钒合金的需求量也在不断增加。
同时，国家对资源环保的政策要求也在日益严格，推动了钢渣提钒技术的发展。
4. 经济效益显著钢渣提钒项目不仅可以实现资源综合利用，还能够创造更多的就业机会，带动当地经济发展。
而且，钒合金产品的市场价格较高，具有较好的经济效益。
三、钢渣提钒技术发展趋势1. 绿色化生产未来的钢渣提钒技术将更加注重环保和可持续发展。
采用清洁生产工艺，减少废气、废水排放，提高资源利用率，实现循环经济。
2. 创新技术应用未来的钢渣提钒技术将借鉴其他行业的创新技术，如高温氧化反应、溶浮分离等，以提高钒提取率和产品质量。
3. 产业化规模化未来随着技术的不断成熟，钢渣提钒项目将朝着规模化产业化方向发展，降低生产成本，提高市场竞争力。
四、结论综合上述分析，钢渣提钒具有良好的发展前景和可行性。
通过加大科研力度，引进先进技术，优化生产流程，推动产业升级，可以实现钢渣提钒项目的持续健康发展，为我国资源综合利用和环保产业做出积极贡献。
钒钛磁铁矿精矿钙化焙烧直接提钒研究
钒钛磁铁矿精矿钙化焙烧直接提钒研究针对传统的钒钛磁铁矿提钒工艺(高炉炼铁—铁水吹钒—焙烧提钒)中钒的综合回收率较低,不高于20%,且钒渣经钠化焙烧水浸后的提钒尾渣含钠量高,不利于尾渣的后续处理,另钠化焙烧提钒后的滤液杂质含量高不易得到高品质的V2O5。
本文对钒钛磁铁矿精矿钙化焙烧直接提钒进行了研究,该工艺是一种清洁廉价且可以综合利用资源的工艺。
通过钒钛磁铁矿精矿的工艺矿物学可知：精矿粒度较细,-200目的精矿体积占43.17%；精矿主要由O、Si、Nb、zr、Ca、Ti、V、Fe等元素组成；各个粒度下的精矿成分相差不大,说明各粒度下的精矿物相比较均一,组成无太大差别；精矿主要由磁铁矿相和钛铁矿相等物相组成。
通过磨矿实验,可以得到前30分钟的磨矿效率高。
反浮选脱硅的工艺条件为：pH值为6、粒度为-400目、可溶性淀粉200g/t、十二胺用量为900g/t,此时所得的精矿Si02品位为5.64%、V2O5品位为1.23%。
通过钒钛磁铁矿精矿与碳酸钙体系的热力学分析及条件实验可知：(1)当焙烧温度在550℃时碳酸钙即发生分解反应,当温度超过700℃时发生(FeO·V2O3)的氧化反应；(2)焙烧体系中可发生固溶反应,致使钒的浸出受到限制,影响了钒的回收率,可通过迅速降温来减少所形成固溶体的影响；(3)对于CaO、SiO2分别大于2%、3%的钒钛磁铁矿精矿钙化焙烧直接提钒效果更好,且选取CaCO3作为焙烧添加剂；(4)焙烧工艺为：CaCO3添加量为10%、焙烧温度为1200℃、焙烧时间为1h时,此时钒的转化率可达到72.1%。
通过浸出条件实验可得到：选用H2SO4作为浸出剂,且浸出工艺条件为液固比5：1、H2SO4浓度5%、浸出时间3h、浸出温度90℃,此时V2O5的浸出率为71.4%。
高钙高磷钒渣制备氧化钒工艺研究
高钙高磷钒渣制备氧化钒工艺研究现有的氧化钒生产工艺要求钒渣CaO含量小于2.5%,使得含钒铁水转炉提钒过程中不能加入氧化钙脱磷,导致铁水中的磷进入半钢,不利于高附加值洁净钢的生产,影响了提钒炼钢的综合经济效益。
为减轻转炉提钒过程给炼钢带来的不利影响,提出了转炉提钒时加入适量氧化钙预脱磷的技术思路,但得到的高钙高磷钒渣尚无利用方法,制约了含钒铁水同时提钒脱磷技术的应用。
针对高钙高磷钒渣利用问题,本论文提出"钙化焙烧-酸浸-溶液除磷-沉钒"工艺制备氧化钒。
分析了高钙高磷钒渣的物相组成及主要元素分布,重点研究了降低钙化焙烧温度和酸性含钒溶液除磷的方法,形成了完整的高钙高磷钒渣制备氧化钒的工艺技术。
取得如下重要结论:(1)查明了高钙高磷钒渣的物相赋存状态。
高钙高磷钒渣主要由钒尖晶石相和铁橄榄石、硅酸钙、透辉石等硅酸盐相组成,含有少量的磷灰石和氧化铁。
其中,钒元素主要赋存于钒尖晶石中;钙元素主要赋存于硅酸钙、透辉石和橄榄石中;磷元素主要赋存于磷灰石中。
钒尖晶石粒径80%在45微米左右,比普通钒渣的钒尖晶石粒径大。
(2)研究了钒渣焙烧过程反应行为和机理,发现富氧焙烧可有效降低钙化焙烧温度,并获得优化工艺参数。
在焙烧温度870℃、进气氧含量13%～15%(工业回转窑未富氧时,氧含量一般为8%～10%)等条件下焙烧,钒转浸率为89%～90%。
钙化熟料主要由钒酸钙、氧化铁、铁板钛矿和硅酸盐相组成,含有少量石英。
钙化熟料最佳酸浸工艺参数为熟料粒度-0.096mm、酸浸pH=2.7～3.0、酸浸温度50～60℃和酸浸时间50～60min,在此条件下,钒转浸率为89%～90%。
(3)提出并建立了硫酸锆深度除磷的新方法。
发现采用锆盐、铁盐除磷均可实现酸性含钒溶液脱磷,但铁盐除磷钒损失较大。
用硫酸锆除磷时,除磷率约为91.33%,钒收率约为99.57%;除磷前溶液存放时间长和钒浓度高不利于除磷;除磷渣主要物相为 Zr(HPO4)2、ZrSiO4 和Ca3Si2O7。
含钒钢渣提钒研究背景、意义、目的与方法研究
含钒钢渣提钒研究背景、意义、目的与方法研究1钒化合物性质及其应用 (1)2钒资源在我国的分布情况 (2)3 提钒工艺的发展 (3)4现行含钒钢渣提钒方法简述 (3)4.1 酸浸-碱溶法 (3)4.2 钠化焙烧提钒法 (4)4.3 钙化焙烧提钒法 (4)4.4 溶剂萃取法 (4)4.5 离子交换提钒法 (5)5研究目的和意义 (5)5.1 目的 (5)5.2 意义 (6)1钒化合物性质及其应用如果说钢是虎，那么钒就是翼，钢含钒犹如虎添翼。
只需在钢中加入百分之几的钒，就能使钢的弹性、强度大增，抗磨损和抗爆裂性极好，既耐高温又抗奇寒，难怪在汽车、航空、铁路、电子技术、国防工业等部门，到处可见到钒的踪迹。
此外，钒的氧化物已成为化学工业中最佳催化剂之一，有“化学面包”之称。
主要用于制造高速切削钢及其他合金钢和催化剂。
把钒掺进钢里，可以制成钒钢。
钒钢比普通钢结构更紧密，韧性、弹性与机械强度更高。
钒钢制的穿甲弹，能够射穿40厘米厚的钢板。
但是，在钢铁工业上，并不是把纯的金属钒加到钢铁中制成钒钢，而是直接采用含钒的铁矿炼成钒钢。
钒的盐类的颜色真是五光十色，有绿的、红的、黑的、黄的，绿的碧如翡翠，黑的犹如浓墨。
如二价钒盐常呈紫色；三价钒盐呈绿色，四价钒盐呈浅蓝色，四价钒的碱性衍生物常是棕色或黑色，而五氧化二钒则是红色的。
这些色彩缤纷的钒的化合物，被制成鲜艳的颜料：把它们加到玻璃中，制成彩色玻璃，也可以用来制造各种墨水。
五氧化二钒的半导体性质的发现和其在光学工业中作为抗静电涂层的应用，为它的研究开辟了新纪元。
近年来，对作为功能材料的五氧化二钒的研究已经受到了广泛的重视，它的溶胶—凝胶制备技术也取得了鼓舞人心的进步。
具有层状结构的五氧化二钒凝胶膜显示出有趣的电子、离子和电化学性质，此外，五氧化二钒还具有光电导性质。
根据这些性质开展的应用研究也取得了长足的进步，例如，五氧化二钒可作为普通离子吸收基质材料、湿敏传感器、微电池、电致变色材料， 智能窗、热辐射检测材料或光学记忆材料等。
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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攀钢钒渣钙化焙烧酸浸液沉钒试验
攀钢钒渣钙化焙烧酸浸液沉钒试验何文艺【摘要】为了揭示攀钢钒渣钙化提钒工艺酸浸液直接沉钒的一般规律,确定合适沉钒工艺技术参数,以3种不同钒、磷浓度的酸浸液及其混合配制液为对象,研究了沉钒液钒磷浓度比、钒浓度、初始pH值对沉钒率和V2O5产品质量的影响.结果表明:①沉钒液钒磷浓度比升高,沉钒率上升、V2O5产品磷含量下降.②钙化工艺对沉钒液磷浓度的要求更宽松,在钒磷浓度比大于767、磷浓度小于0.042 g/L情况下的沉钒效果与钠化提钒工艺钒磷浓度比大于1 100、磷浓度小于0.015 g/L情况下的沉钒效果相当.③沉钒液钒浓度越低越不利于沉钒,适宜的沉钒初始浓度为32～40 g/L,当沉钒过程中上清液的pH ＞2.5时应采取二次补酸、加热、沉钒措施来提高沉钒效果.④对于钒磷浓度比≥767(磷浓度≤0.042 g/L)的沉钒液,在沉钒初始pH =2.0左右时,沉钒率达99.5％以上,V2O5产品的V2O5含量大于98.5％,磷含量低于0.016％.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】5页(P166-170)【关键词】钒渣;钒;磷;钙化焙烧;酸浸液;钒磷浓度比;沉钒【作者】何文艺【作者单位】攀钢集团研究院有限公司,四川攀枝花 617000;钒钛资源综合利用国家重点实验室,四川攀枝花617000【正文语种】中文【中图分类】TD925.6钒是重要的战略资源，广泛应用于钢铁、国防、汽车、航空航天等行业。
钒渣提钒，国内外大多采用钠盐提钒工艺(以下简称传统工艺)，工艺过程主要包括钠化焙烧、水浸、除杂、酸性铵盐沉钒等环节，但在沉钒过程中存在以下突出问题：对沉钒液中以磷为主的杂质含量要求严苛，废水达标排放难度大、副产物多、成本高。
国内外学者虽对钒渣钠化焙烧浸出液进行了大量的沉钒工艺优化研究[1-5]，但始终收效不大。
为了解决传统工艺的突出问题，攀钢自主开发了氧化钒清洁生产工艺(以下简称新工艺)，该工艺主要包括钙化焙烧、酸浸、沉钒等工序[6-8]，其沉钒过程对磷含量要求显著宽松。
从高钙低钒渣中回收钒的研究
从高钙低钒渣中回收钒的研究钒是一种重要的工业材料,但可供有价提取的资源有限,钒的赋存状态多以复杂共生矿存在,且品位偏低,大多在1%以下。
钒的提取来源主要是从含钒钢渣、石煤、废催化剂和铝土矿等中回收。
本文以广西某工厂的沉钒渣为实验原料,针对沉钒渣中钙含量高而钒含量偏低的特点,提出了加入碱性添加剂焙烧、超声波辅助碳酸钠浸出的工艺,并在此基础提出了浸出液采用碳酸型季铵盐萃取分离钒和铝、碳酸钠配合氢氧化钠反萃、铵盐沉钒、煅烧后得到五氧化二钒的新工艺。
在沉钒渣焙烧-浸出工艺过程,首先考察了添加剂种类、添加剂添加量、焙烧温度、焙烧时间等因素对钒渣浸出的影响。
研究发现较为适宜的焙烧工艺参数为氢氧化钠添加量为钒渣质量的35%,焙烧温度为1223K,焙烧时间为1.5h。
在此基础上考察了焙烧渣浸出过程相关因素对钒浸出的影响,结果表明,焙烧渣的最佳浸出工艺条件为:浸出剂为2mol/L碳酸钠溶液,液固比为5:1 mL/g,浸出温度为60℃,180W超声波辐射60min,钒的浸出率达到90%以上。
为富集浸出液中钒和分离其中的铝,本研究确立了季铵盐萃取体系,考察了萃取剂浓度、改性剂浓度、相比、溶液的p H、萃取温度和振荡时间等因素对钒铝分离影响,实验结果表明,有机相配比为40%碳酸型A336+16%仲辛醇+44%磺化煤油的萃取体系能在料液（V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>=0.9g/L,Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>=4.3g/ L,pH=13.9）中萃取分离钒和铝,其最佳萃取工艺条件为:相比O/A为1/1,温度为25℃,振荡频率为220rpm,振荡时间为10min。
钒的单级萃取率达到80%以上,钒铝分离系数为37。
通过绘制萃取等温曲线,确立了当相比O/A为1/2,其他条件不变的情况下,经三级逆流萃取,即可让钒的萃取率达到99%以上。
钒土提钒环保型钙化焙烧新工艺及其环境影响研究的开题报告
钒土提钒环保型钙化焙烧新工艺及其环境影响研究的开题
报告
一、研究背景
钒是一种重要的金属元素，具有广泛的应用价值。
目前，全球钒的生产主要来自中国、俄罗斯、南非、巴西等国家。
我国是世界上最大的钒生产国，占全球钒的三分之二以上。
然而，传统的钒提取工艺存在很多环境问题，如高温、高压、高氧化、高能耗等。
因此，急需开发新的环保型钒提取工艺。
二、研究目的
本研究旨在开发一种新的环保型钒提取工艺，具体包括钒土提钒环保型钙化焙烧新工艺及其环境影响研究。
通过对钙化焙烧过程中的关键参数进行分析和优化，实现钒精矿的高效分离和提取，减少环境污染和资源浪费，为我国钒行业的可持续发展提供技术支持。
三、研究内容
1. 钒土矿物学和化学性质分析，确定钙化焙烧工艺适用范围。
2. 确定钙化焙烧过程中的关键参数，如焙烧温度、时间、气氛等，并优化工艺条件。
3. 对钙化焙烧后的产物进行物化性质分析，确定钒的提取率和纯度。
4. 对钙化焙烧新工艺的环境影响进行评估，包括对大气、水体、土壤等方面的影响。
五、研究方法
1. 对钒土进行样品制备和表征，包括矿物学和化学成分的分析。
2. 设计和建立钙化焙烧实验系统，确定工艺参数和优化方案。
3. 对钙化焙烧后的产物进行XRD、SEM、EDS等物化性质分析。
4. 运用环境监测技术和方法，对钙化焙烧新工艺的环境影响进行评估。
六、研究意义
本研究旨在开发一种环保型的钒提取工艺，减少环境污染和资源浪费，推动我国钒行业的可持续发展。
同时，研究方法和评估体系可以为其他类似的矿产资源提取过程的环保优化提供参考。
从转炉钒渣中提取五氧化二钒的新工艺研究
从转炉钒渣中提取五氧化二钒的新工艺研究本文以承钢转炉钒渣为原料,采用硫酸铵熔融法—硫酸酸浸—萃取—反萃—沉钒法得到五氧化二钒,通过借助XRD、X射线荧光光谱仪、电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)等分析手段,系统的研究在焙烧过程中硫酸铵和硫酸氢钾的加入量、焙烧温度、保温时间对转炉钒渣中钒等元素浸出率的影响；在浸出过程中液固比、硫酸浓度、浸出温度、浸出时间对转炉钒渣中钒元素浸出率的影响；在萃取过程中水相pH、有机相的配比、相比、萃取时间对浸出液中钒元素萃取率的影响；简单研究反萃过程、沉钒过程中所需的工艺条件。
(1)硫酸铵熔融法焙烧浸出转炉钒渣过程中的适宜工艺条件：转炉钒渣：硫酸铵：硫酸氢钾=1：8：0.67,焙烧温度为350℃,保温时间36min。
在此条件下,转炉钒渣中V、Fe和Ti的浸出率分别为69.0%、66.5%和30.5%。
(2)硫酸浸出焙烧产物过程中的适宜工艺条件：液固比为8：1,硫酸体积分数为12%,浸出温度95℃,浸出时间5h。
在此条件下,转炉钒渣中V的浸出率为97.0%。
(3)用P204萃取剂萃取过程中的适宜工艺条件：浸出液pH为3.25,有机相配比为15%磷酸二异辛基酯(P204)+5%磷酸三丁酯(TBP)+80%磺化煤油,有机相和水相比(Vo:Va)=1:1,萃取时间10min。
在此条件下,浸出液中钒的萃取率为96.5%。
(4)反萃过程中工艺条件：用1.5mol/L的稀硫酸反萃,萃取液：稀硫酸=1：1,反萃时间10min。
在此条件下,萃取液中V、Fe和Ti的反萃率分别为92.6%、4.6%和1.1%。
(5)沉钒过程中工艺条件：萃取液的pH为8.25,于85℃加热搅拌lh。
在此条件下,萃取液中钒的沉淀率为94.0%。
(6)制备V205实验条件：将沉钒产物洗涤、烘干,在550℃下于马弗炉煅烧2h,得到纯度为90%以上的V205产品。
钒渣钙化提钒技术研究
钒渣钙化提钒技术研究
传统“钠化焙烧-水浸提钒”工艺排出大量有害气体C12和HC1,严重污染环境；且对原料质量要求严格,处理高钙钒渣则钒回收率低,提钒后的废水、废渣综合治理成本较高,针对上述问题,本课题提出了“钒渣钙化焙烧-酸浸-水解沉钒”工艺。
该工艺酸浸后渣不含钠盐,沉钒后溶液不含铵盐,可以实现废渣的综合回收利用及液态物料的闭路循环,且整个工艺过程中无废气产生,可以达到清洁提钒
的目标。
钙化焙烧实验表明：添加剂的配入量、焙烧温度、焙烧时间对焙烧过程中钒浸出影响较大,其较优的钙化焙烧工艺条件为：氧化钙的配入量为6%,焙烧温度
为900℃,焙烧时间为2h,焙烧粒度为48～75μm,在此条件下,钒浸出率达91.25%。
酸浸实验考察了钒渣焙烧熟料粒度、浸出酸度、浸出温度、浸出时间、浸出液固比、搅拌强度对钒浸出率的影响,得出适宜工艺条件为：钒渣焙烧熟料的粒度为48～751μm、浸出酸度pH为2.5、浸出温度为65℃、浸出时间为90mmin、浸出液固比为4、搅拌强度对钒浸出率的影响不大。
关于酸性浸出溶液中除磷方法的研究目前未有文献报道,本课题研究了一种酸性条件下的除磷方法,考察了除磷剂的添加量、除磷温度、除磷时间对除磷效果的影响,得出适宜工艺条件为：添加量为4g/100mL酸浸液、除磷温度为55℃、除磷时间为30mmin,此时除磷率为46%,钒损失率为1.82%。
本实验采用水解沉钒工艺,考察了沉钒前液的加入量、沉钒酸度、沉钒温度、沉钒时间对沉钒率的影响,得出较优的沉钒工艺条件：沉钒前液的加入量为25%、沉钒温度T为95℃,
沉钒pH为1.8,沉钒时间为180min。
经过煅烧水解产物去除结晶水,得到产品五氧化二钒纯度为95.48%,整个工
艺钒总回收率为83.44%。
熔融钒渣纯氧氧化钙化提钒
熔融钒渣纯氧氧化钙化提钒宋文臣;李宏;朱福兴;李昆;郑权【期刊名称】《中国有色金属学报（英文版）》【年(卷),期】2014(000)008【摘要】在实验室条件下对熔融态钒渣直接氧化钙化提钒新工艺进行研究。
在反应过程中利用纯氧氧化，CaO作为添加剂，硫酸浸出熟料。
采用XRD、XPS、SEM 及 EDS等手段对钒渣熟料进行分析，考察不同CaO/V2O5质量比与硫酸浓度对熟料中钒浸出的影响，并与现行焙烧工艺在能耗方面进行对比。
结果表明：钒渣熟料中形成了钒的富集相，钒渣的氧化钙化产物主要为CaV2O5和Ca2V2O7，并对钒酸钙的形成机理进行了阐释;XRD和XPS分析得出熔渣中钒的氧化反应在供氧充足的情况下存在一定限制，CaO的增加能促进五价钒在熔渣中的稳定;在优化的实验条件下(CaO/V2O5质量比0.6，粒度120~150μm，浸出时间2 h，浸出温度90°C，液固比5：1 mL/g， H2SO4浓度20%，搅拌强度500 r/min)，钒的浸出率能达到90%;能耗计算得到每处理1000 kg钒渣，利用新工艺可以节约能量1.85×106 kJ。
实验与计算结果验证新工艺是一种节能减排的提钒手段。
%A novel process of vanadium extraction from vanadium slag in its molten state was conducted at the laboratory scale by oxidation with pure oxygen in the presence of CaO. The effect of mass ratio of CaO to V2O5 on the recovery of vanadium was studied. The sintered samples were leached byH2SO4 solution and characterized by XRD, XPS, SEM and EDS techniques. Compared with the roasting process, the energy saving effect of the proposed process was also discussed. The results showed that vanadium-rich phases were formed and vanadium mainly existed in the forms of CaV2O5 and Ca2V2O7. The formation mechanism of calcium vanadates in the molten vanadium bearing slag was explained. The XRD and XPS results implied that there was a limit to the oxidation reaction of V(IV) to V(V) under the high temperatures even though oxygen-supply was sufficient. An increase in the CaO content led to an increase in the formation ofCa2V2O7. About 90%of the vanadium recovery was obtained under optimal experiment conditions (mass ratio of CaO to V2O5 of 0.6, particle size 120 to 150μm, leaching temperature 90 °C, leaching time 2 h, H2SO4 concentration 20%, liquid to solid ratio 5:1 mL/g, stirring speed 500 r/min). The energy of 1.85×106 kJ could be saved in every 1000 kg of vanadium bearing slag using the proposed process from the theoretical calculation results. Recovery of vanadium from the molten vanadium bearing slag and utilisation of its heat energy are important not only for saving metal resources, but also for energy saving and emission reduction.【总页数】8页(P2686-2693)【作者】宋文臣;李宏;朱福兴;李昆;郑权【作者单位】北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京 100083; 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083;北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京 100083; 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083;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，攀枝花 617000;北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京 100083; 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083;北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京100083; 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083【正文语种】中文因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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钒渣钙化提钒技术研究
传统“钠化焙烧-水浸提钒”工艺排出大量有害气体C12和HC1,严重污染环境；且对原料质量要求严格,处理高钙钒渣则钒回收率低,提钒后的废水、废渣综合治理成本较高,针对上述问题,本课题提出了“钒渣钙化焙烧-酸浸-水解沉钒”工艺。
该工艺酸浸后渣不含钠盐,沉钒后溶液不含铵盐,可以实现废渣的综合回收利用及液态物料的闭路循环,且整个工艺过程中无废气产生,可以达到清洁提钒
的目标。
钙化焙烧实验表明：添加剂的配入量、焙烧温度、焙烧时间对焙烧过程中钒浸出影响较大,其较优的钙化焙烧工艺条件为：氧化钙的配入量为6%,焙烧温度
为900℃,焙烧时间为2h,焙烧粒度为48～75μm,在此条件下,钒浸出率达91.25%。
酸浸实验考察了钒渣焙烧熟料粒度、浸出酸度、浸出温度、浸出时间、浸出液固比、搅拌强度对钒浸出率的影响,得出适宜工艺条件为：钒渣焙烧熟料的粒度为48～751μm、浸出酸度pH为2.5、浸出温度为65℃、浸出时间为90mmin、浸出液固比为4、搅拌强度对钒浸出率的影响不大。
关于酸性浸出溶液中除磷方法的研究目前未有文献报道,本课题研究了一种酸性条件下的除磷方法,考察了除磷剂的添加量、除磷温度、除磷时间对除磷效果的影响,得出适宜工艺条件为：添加量为4g/100mL酸浸液、除磷温度为55℃、除磷时间为30mmin,此时除磷率为46%,钒损失率为1.82%。
本实验采用水解沉钒工艺,考察了沉钒前液的加入量、沉钒酸度、沉钒温度、沉钒时间对沉钒率的影响,得出较优的沉钒工艺条件：沉钒前液的加入量为25%、沉钒温度T为95℃,
沉钒pH为1.8,沉钒时间为180min。
经过煅烧水解产物去除结晶水,得到产品五氧化二钒纯度为95.48%,整个工
艺钒总回收率为83.44%。