粒度对钒渣焙烧转化率的影响

介绍了攀钢生产氧化钒所用钒渣的粒度分布及不同粒度钒渣的化学成分,研究了钒渣粒度对钒转化率的影响规律,优化了氧化钒的生产工艺。在钒渣粒度为80～160目,钒渣:尾渣之比为10:6,碱比为1.4的条件下焙烧熟料钒,其转化率达到86%。     

高硅高钙钒渣钠化焙烧工艺的优化研究

针对某钒厂钒渣精粉中SiO₂、CaO含量增加的情况,在实验室以现有工艺参数进行了钠化焙烧,在获得实验室试验基准参数条件下进行了正交和单因素优化试验,较全面考察了焙烧高温区间、碱比、全钒含量和保温时间对钒渣钒焙烧转化率的影响,同时以优化参数进行了验证试验。结果表明,以钒硅比V₂O₅/Si0₂=0.8,钒钙比为V₂O₅/CaO=4.6的高硅高钙钒渣精粉进行钠化焙烧,最优焙烧工艺为:焙烧高温区间:550～820℃,碱比:1.8～2.0;全钒含量:4.8%～5.2%;保温时间:120～140 min,可以使钒焙烧转化率达到85%以上。     

钒渣冷却方式对钒尖晶石颗粒大小及钠化焙烧效果的影响

对三种不同冷却方式得到的水冷钒渣、风冷钒渣和缓冷钒渣的物相结构、钒尖晶石颗粒大小进行了分析,考察了氮气气氛下1 000℃保温时间对钒尖晶石颗粒大小的影响,并对水冷钒渣、风冷钒渣和缓冷钒渣在相同条件下的钠化焙烧效果进行了比较。研究结果表明,缓冷和1 000℃保温有利于钒尖晶石颗粒长大;-0.125 mm钒渣在不添加提钒尾渣焙烧时,不同粒度范围的水冷钒渣焙烧钒转化率比同粒度范围的缓冷钒渣低1～2个百分点;-0.125 mm钒渣添加提钒尾渣焙烧时,水冷钒渣焙烧钒转化率比缓冷钒渣低0.56个百分点。     

钒渣钙化焙烧—酸浸提钒试验研究

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。主要考察了混合料CaO/V2O5、熟料粒度、熟料金属铁、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、浸出液P浓度对沉钒效果的影响。研究结果表明,在混合料CaO/V2O50.54~0.70、熟料粒度为-0.096 mm、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 32 g/L左右时,P浓度应控制在0.06 g/L以下。     

高钙高磷钒渣焙烧浸出的研究

以攀钢集团所产高钙高磷钒渣为原料,针对高钙高磷钒渣不能直接采用现有产业化提钒工艺进行生产的现状,采用"钙化焙烧-碳酸钠浸出"工艺进行了高钙高磷钒渣提钒试验研究。考察了焙烧温度、焙烧时间、浸出温度、浸出时间、浸出剂浓度、液固比对钒转浸率的影响,并进行了稳定试验。通过试验获得的最佳工艺参数:焙烧温度为860℃,焙烧时间为80~120 min,碳酸钠溶液浓度为10%,浸出温度为95℃,浸出时间为100~120 min,液固比为4∶1 ml·g~(-1)。结果表明:通过钙化焙烧-碳酸钠浸出能够使高钙高磷钒渣中钒的转浸率达到约90.69%,浸出液中的P,Cr等杂质含量符合在碱性条件下沉偏钒酸铵的要求。相比钠化焙烧-水浸提钒工艺,"氧化焙烧-碳酸钠浸出"工艺能够保证高钙高磷钒渣有较高的钒浸出率,消除了焙烧过程中Ca O对钒转化率的影响,减少了由于除P造成的钒损失,对高钙高磷钒渣的产业化提钒具有重要意义。     

微波场下的钒渣氯化动力学

研究了微波加热条件下（500～800 ℃）,AlCl₃氯化钒渣中有价金属Fe、Mn、V和Cr变温动力学。通过X射线衍射和扫描电镜能谱表征了氯化产物随时间的物相演变和形貌变化,考察了AlCl₃/钒渣的质量比和熔盐配比对氯化提取率的影响。结果表明,AlCl₃/钒渣的质量比为1.5、(NaCl-KCl)/AlCl₃熔盐质量比为1.66∶1时Fe、Mn、V和Cr的提取率最佳,分别为91.66%、92.96%、82.67%、75.82%和63.14%,微波加热30 min,5种元素的提取率达到或者超过常规加热方式6 h的氯化提取效果。通过热力学和动力学分析,橄榄石相优先于尖晶石相发生氯化反应。而且V和Cr的氯化反应速度小于Fe和Mn。Fe和Mn氯化过程为扩散控制,其非等温扩散活化能为17.02和17.10 kJ·mol?1, V和Cr在氯化过程中的限制性环节为界面化学反应,其表观活化能分别为40.00和50.92 kJ·mol?1;微波与熔盐耦合强化氯化反应的机理可以描述为扩散作用增强和局部化学反应增强。      

钒渣焙烧过程钒元素价态变化特征探讨

综合利用光电子能谱及矿物分析仪,研究了钒渣及无盐焙烧阶段不同温度节点下的钒渣熟料的矿物组成及钒元素价态组成。结果表明：钒尖晶石、铁橄榄石和钙铁辉石含量随焙烧温度升高而下降,氧化铁、铁板钛矿、钒酸锰等矿物含量随焙烧温度升高而增加;随焙烧温度升高,钒渣逐步由以V³⁺氧化为V⁴⁺为主的边缘氧化向V³⁺氧化为V⁴⁺与V⁴⁺氧化为V⁵⁺共存的内部氧化过渡;钒尖晶石中钒的价态为V³⁺,氧化态钒尖晶石中钒的价态为V⁴⁺;钒渣及熟料矿物分析结果与钒元素价态分析结果之间一致性较好。     

石煤与软锰矿焙烧样耦合提取钒锰的动力学

为实现石煤与软锰矿焙烧样中钒锰的共提取,并解决石煤二段硫酸化焙烧过程中酸过量的问题,通过多因素研究探讨石煤与低品位软锰矿焙烧样耦合浸出工艺对钒锰共浸出率的影响,为石煤及低品位软锰矿焙烧样中钒锰资源高效综合利用提供了参考和依据。试验结果表明,当石煤与低品位软锰矿焙烧样的配矿比为1：1、矿浆液固比为5：1及浸出温度为80℃时,耦合浸出体系中钒的浸出率可达98．13％,而锰的浸出率可达99．45％。对耦合浸出体系的钒锰浸出动力学研究表明,钒浸出过程是通过固体产物层的内扩散控制,其表观活化能为22．401kJ／mol;锰浸出过程在低温区25～55℃下是通过化学反应控制,其表观活化能为57．232kJ／mol,高温区65～95℃下锰浸出过程是通过固体产物层的内扩散控制,其表观活化能为14．323kJ／mol。     

钒渣钙化焙烧试验研究

通过对焙烧温度、焙烧时间及钙钒比的正交试验和单因素试验,掌握了钒渣钙化焙烧最优参数组合。分析了钒渣钙化焙烧过程中钒、铁及碳酸钙的变化情况,同时针对冷却制度对钒渣焙烧效果的影响进行了讨论。试验表明,适合工业生产的控制方案为:焙烧温度890～920℃、焙烧时间1.5～2.5 h,内配钙钒比(CaO/V2O5)0.5～0.7,冷却时间40～60 min、冷却结束温度400～600℃,在此条件下进行焙烧,钒渣的转浸率为87.27%。     

钒铬渣钠化焙烧同步提取钒和铬

通过钒铬渣钠化焙烧化学反应理论分析和热力学计算,提出采用高碱低温钠化焙烧同步提取钒和铬。主要考察了钒铬渣粒度、碳酸钠用量、焙烧时间、焙烧温度对钒、铬转浸率的影响规律。研究结果表明,钠化焙烧最佳条件为钒铬渣粒度-0.074 mm、碳酸钠用量50%～53%、焙烧时间60～70 min和焙烧温度790～850℃,获得的钒、铬转浸率分别为98.31%和93.53%。钠化焙烧后,钒铬渣中的钒铬铁尖晶石、铁橄榄石、玻璃相等物相基本消失,生成的主要物相为钒铬酸钠、钠辉石、氧化铁等。     

焙烧钛渣的反应动力学研究

研究了钠化钛渣加碱焙烧过程的反应动力学、焙烧反应控制步骤,探讨了反应温度、碱渣质量比、钛渣粒度对TiO_2提取率的影响。试验结果表明:在适宜条件下,TiO_2提取率为92%,烧渣TiO_2品位达98.68%;钛渣焙烧优化工艺条件为焙烧温度900℃,碱渣质量比4∶6,钛渣粒度-200目,焙烧时间60min;扩散与化学反应的混合控制作用是影响钛渣焙烧效果的最主要因素,焙烧反应符合收缩未反应核模型,表观活化能为57.39kJ/mol,焙烧动力学方程可描述为1+2(1-x)-3(1-x)~(2/3)=3.532 3exp(-57 390/(RT))·t。     

硫酸铵焙烧钛渣的反应动力学研究

对硫酸铵焙烧钛渣提取TiO2的焙烧过程进行了动力学研究,考察了焙烧温度、钛渣粒度和硫酸铵与钛渣质量比对TiO_2提取率的影响。结果表明:硫酸铵焙烧钛渣过程受化学反应控制,焙烧反应的表观活化能为66.59kJ/mol,动力学方程为1-(1-x)~(1/3)=0.246 2×10~3exp[-66 587/(RT)]×t。     

钒渣物相结构及钙化焙烧相变对钒转化率的影响因素探讨

运用马弗炉焙烧钒渣得到不同温度阶段的熟料,采用偏光显微镜、扫描电子显微镜、电子探针以及能谱仪等对钒渣物相结构、形貌以及焙烧过程中物相组成变化规律等进行详细分析。通过偏光显微镜观察得出钒渣主要由钒尖晶石、金属铁、硅酸盐及钛铁矿等物相组成;通过能谱成分分析得出钒尖晶石为主要含钒物相;通过扫描电镜和电子探针观察钒渣焙烧过程形貌变化,得出钒尖晶石最终氧化分解形成铁板钛矿、氧化铁以及钒酸钙相,认为钒渣物相结构(钒尖晶石晶粒大小、硅酸盐粘结相分布和分散金属铁量的多少)、熟料中钒的存在形式、钒酸钙相的生成含量以及高熔点硅酸盐的形成等都可能会影响钒的转化率高低。     

酸性铵盐沉钒废水循环利用途径探讨

根据酸性铵盐沉钒废水的特性,提出其在沉淀设备冲淋、尾渣洗涤和熟料浸出三个方面进行循环利用的途径,并开展相关试验。结果表明:APV在pH值为2.5～3.5的水溶液中溶解的V浓度低于0.15 g/L,利用酸性铵盐沉钒废水作沉淀设备冲淋水能有效解决APV返溶问题,从而减少钒损失。当洗涤温度大于90℃,液固比超过2.5,洗涤时间达到45 min以上,洗涤次数超过3次时,使用酸性铵盐沉钒废水洗涤尾渣的效果优于生产水。用沉钒废水浸出焙烧熟料是完全可行的,其浸出液具有除磷优势。     

钒渣空白焙烧清洁提钒工艺探讨

针对现有钒渣提钒工艺成本高、固废量大的问题,提出钒渣空白焙烧—碳酸化浸出制备氧化钒新工艺,重点研究了空白焙烧、碳酸化浸出工艺条件。结果表明,钒渣在860～900℃空白焙烧后,钒主要以Mn_2V_2O_7、Mg_2V_2O_7形式存在;熟料在碳酸氢钠浓度158 g/L、浸出温度95℃、浸出时间120 min等条件下浸出,钒转浸率为90.49%～92.12%;浸出液经偏铝酸钠除硅、碳酸氢铵沉钒制备的五氧化二钒产品符合质量标准YB/T 5304—2017的要求。设计的工艺路线可实现钠、氨介质的循环利用,具有工艺成本低、固废少等特点。     

钒铬渣氧化钙化焙烧-酸浸提钒实验研究

通过计算钒铬渣氧化钙化焙烧的反应Gibbs自由能,对其过程进行理论分析,结果表明,钒铬渣氧化钙化焙烧过程生成钒酸钙要比生成铬酸钙在热力学上更有优势,可以控制一定的工艺条件,使钒铬渣中V先提取出来,达到V与Cr分离的目的。通过对钒铬渣氧化钙化焙烧-酸浸工艺的正交实验研究,探讨钙化时间、氧化时间、钙比和焙烧温度对V、Cr转浸率的影响;结果表明,影响V转浸率的因素按主次排序依次是:钙比焙烧温度钙化时间氧化时间。进一步采用单因素实验研究了钙比和焙烧温度对V、Cr转浸率的影响;结果表明,适宜的优先提钒工艺参数为:焙烧温度1 000℃,钙比1.2,氧化时间2h,钙化时间2h,在此条件下V转浸率可达85.76%,Cr转浸率为14.61%。     

高钙高磷钒渣酸浸除磷研究

以攀钢集团攀枝花钢钒有限公司所产高钙高磷钒渣为原料,针对目前高钙高磷钒渣酸浸液P含量高、除P困难而导致高钙高磷钒渣无法产业化提钒的现状,采用钙化焙烧-熟料酸浸、除磷-残渣除磷技术路线,研究了高钙高磷钒渣熟料酸浸液除磷和提钒残渣酸浸除磷技术。重点考察了液固比、除磷剂加入量、除磷剂初始加入时间、酸浸温度对熟料酸浸除磷效果的影响;提钒残渣酸浸pH等对残渣除磷效果的影响。试验结果表明:在液固比2.1∶1.0、除磷剂加入量为钒渣熟料质量的1.52%~1.82%、除磷剂加入时间为浸出开始之后10~20 min、浸出温度35~55℃的条件下除磷效果最好;提钒残渣酸浸除磷最佳条件为酸浸pH=0.71~1.02,添加除磷剂对降低残渣酸浸液P浓度有明显效果。除P后的浸出液能够满足酸性条件下沉多钒酸铵的要求,该技术路线对于高钙高磷钒渣提钒研究具有重要的参考意义。     

钒渣钠化球团化焙烧技术研究

采用精粉钒渣与碳酸钠混合造球焙烧的方法,在焙烧过程中不仅避免了钒渣焙烧过程中物料的粘结现象,而且无提钒残渣加入,可大幅度提高焙烧炉的效率,提高生产效率,减小能耗,减少粉尘对现场环境的污染。其最佳工艺参数为:钒渣钠化球团的最佳粒径为5 mm,碳酸钠与精粉钒渣最佳比例为26%,最佳焙烧温度为800℃,最佳焙烧时间为60 min,熟料中钒的转浸率达到94%以上。通过模拟工业多膛炉温度程序焙烧钒渣钠化球团熟料,按照液体中钒收率计算,转浸率达到95%;按照残渣中钒收率计算,转浸率达到92%,均高于传统提钒工艺的钒转浸率。     

硫酸体系中N235萃取钒的机理研究

在硫酸体系中通过饱和容量法和斜率法研究了N235萃取钒的机理。结果表明,负载有机相中钒与N235的摩尔比约为2.5,萃合物组成为[R3NH]4[H2V10O28],萃取反应平衡常数为195.434L·mol-1·s-1,ΔH=-10.683kJ/mol,ΔG=-13.076kJ/mol,ΔS=8.023J/(mol·K),升高温度不利于钒的萃取。     

高钙低品位钒渣提钒试验研究

介绍了以高钙低品位钒渣为原料采用钠化焙烧水浸工艺制取V2O5的试验。通过单独焙烧、与普通钒渣混合焙烧提钒的试验方法,掌握了高钙低品位钒渣制取V2O5的工艺技术与相应参数。试验结果表明,采用混合焙烧方法优于单独焙烧。混合焙烧的最佳条件为:恒温时间2.5 h,碱配比100∶15,渣配比50∶30∶20;温度800℃,在该条件下,转浸率可达85%以上,浸出液经过除磷、沉钒和煅烧,制得的V2O5成品满足YB/T 5304-2011标准要求。