钒酸钠钙化-碳化铵沉法清洁制备钒氧化物新工艺

钒酸钠的后续产品转化是钒渣亚熔盐法钒铬共提清洁生产工艺的关键环节,针对钒酸钠产品转化提出了钒酸钠钙化-碳化铵沉法清洁制备钒氧化物新工艺,系统研究了钒酸钠钙化、钒酸钙碳化铵化、偏钒酸铵冷却结晶等几个重要工序。结果表明：通过钙化-碳化铵化-偏钒酸铵结晶可实现钒酸钠产品清洁制备钒氧化物,钒回收率达96.99%,所得钒氧化物产品V₂O₅质量分数达98.53%以上,且从源头避免了高盐氨氮废水的产生,工艺清洁环保。     

无盐焙烧浸出液深度除杂工艺研究

以无盐焙烧工艺所产生钒液为原料,对钒液中硅、磷深度除杂进行研究。通过对除杂剂的选择、加入量、加入条件等因素进行实验,实现了钒液中Si和P的浓度降至20ppm和10ppm以下,所得五氧化二钒产品品位在99.5%以上。     

KOH亚熔盐中钒渣的溶出行为

对钒渣在KOH亚熔盐体系中的分解动力学进行研究,考察反应温度、碱矿质量比、粒度、气流量等工艺参数对钒渣分解过程的影响,获得最优工艺参数,并对反应机理进行探讨。结果表明,反应温度是最重要的影响因素;钒渣最优浸出条件如下:在反应温度为180℃,碱矿比4:1,KOH碱浓度75%,搅拌速率700 r/min,反应时间300 min,常压通氧气流量为1 L/min的反应条件下,最终钒、铬的浸出率分别达到95%和90%以上。钒渣在KOH亚熔盐介质中氧化分解遵循缩核模型,并主要受内扩散控制,钒和铬分解的表观活化能分别为40.54和50.27 kJ/mol,钒铬尖晶石的氧化以铁橄榄石、石英相的氧化分解为前提。     

亚熔盐法钒渣高效清洁提钒技术

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、"三废"环境污染严重等问题,基于亚熔盐非常规介质优异的物理化学性能,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。     

铬盐无钙焙烧渣加压硫酸浸出

对铬盐无钙焙烧渣进行加压硫酸浸出,考察了硫酸浓度、反应温度、铬酸酐加入量、反应时间、铬渣粒度对铬渣硫酸浸出效果的影响. 结果表明,焙烧渣主要物相组成为：铬铁矿(FeCr2O4)和镁铁矿[Mg(Fe,Al)2O4]等尖晶石类矿物含量为73.11%,赤铁矿(a-氧化铁)为12.42%,钠霞石(NaAlSiO4)为10.02%. 铬高效溶出的最佳工艺条件为：硫酸浓度65%(w),反应温度120℃,铬酸酐加入量为铬渣质量的10%,反应时间2 h,搅拌转速500 r/min,该条件下溶出率可达97.93%. 尾渣以硅物相为主,SiO2含量为80.8%. 浸出过程符合收缩未反应核模型,反应表观活化能为16.38 kJ/mol,反应速率为外扩散和化学反应混合控制.     

NaOH介质中活性炭催化氧化性能变化规律

活性炭对NaOH钒铬提取的催化氧化效果显著,在NaOH介质中添加活性炭可显著促进钒渣中钒铬的氧化溶出,铬的溶出率由不足5%提高到85%以上。以NaOH介质中活性炭催化氧化性能变化规律为重点展开研究,结果表明,活性炭的反应强化作用与氧气溶解度无关,主要与其吸附性能及催化氧化性能相关,椰壳活性炭的反应强化效果最优,其对应的碘值、亚甲基蓝值最高,且与不同浓度NaOH溶液反应后吸附性变化不大。以椰壳活性炭为代表的含活性氧活性炭与NaOH溶液反应后,表面酸性含氧官能团大幅降低,超氧自由基含量随NaOH溶液浓度提高而显著增加,超氧自由基的生成对活性炭强化亚熔盐介质分解钒渣起到催化氧化作用。     

钛铁矿NaOH水热体系中浸出行为及动力学研究

为了解决硫酸法生产钛白存在严重的大量硫酸废水污染问题,本文提出了NaOH水热法分解钛铁矿,浸出钛的全新工艺,研究了钛铁矿在NaOH水热体系中分解的行为及动力学。确定最佳的反应条件为：反应温度240℃,NaOH浓度400 g.L_^-1,液固比3.5:1,氧分压 0.5 MPa,反应时间2 h,搅拌速度600 rpm,粒度 <75μm,钛的浸出率可达到95%以上。通过XRD和SEM表征,确定了钛铁矿的分解行为及钛酸钠的物相组成。通过宏观动力学研究表明,钛铁矿中的钛在NaOH水热体系中氧化分解过程符合未反应收缩核模型,过程速度受产物层扩散控制,计算得到浸出过程的表观活化能为47.39 kJ/mol；钛铁矿在NaOH水热体系中浸出动力学方程为：1-2X/3-(1-X)_^2/3=[735.09exp(-47389.8/RT)]t。     

METSIM在亚熔盐法钒渣清洁生产工艺流程设计中的应用

采用METSIM软件对亚熔盐法钒渣钒铬共提高效清洁生产工艺进行了物料衡算和能量衡算,得到5股出口物流的基本物流信息,包括所含物质及其各自质量流量,其中,钒主要存在于钒酸钾晶体中,质量流量为298.4t/a,铬主要存在于铬酸钾晶体中,质量流量为64.3t/a.同时针对本工艺能耗偏高、热利用率低的问题,采用夹点技术对其进行了换热网络优化.热交换网络经优化后,可使热公用工程及冷公用工程用量分别减少97.5%和16.9%.     

钙掺杂钒青铜超级电容器电极材料的制备及其性能

采用酸化水解沉钒工艺制备超级电容器钒青铜材料,通过循环伏安法和恒电流充放电测试,分析酸化产物在1 mol/L NaNO3溶液中的超电容性能,考察了Na3VO4浓度、掺杂阳离子种类及掺杂量等对酸化产物超电容性能的影响.结果表明,在1 A/g电流密度下,Na3VO4浓度为0.1 mol/L时钠钒青铜初始电容最优,为120 F/g.加入0.25 mol/L Ca2+,所制Ca0.59Na0.83V6O16初始电容可提高到168 F/g,循环100次后保持率为80%,电化学性能优于V2O5及钠钒青铜.掺杂一定量Ca2+可显著提高酸化产物的超电容稳定性和电容量.     

碱性介质多元体系中钒酸钠结晶分离

测定了NaOH-NaNO_3-NO_3VO_4-Na_2CrO_4-H_2O五元体系各盐在碱中的相平衡浓度,根据所得数据对该体系中的Na_3VO_4进行了冷却结晶分离.通过研究NaOH浓度、NaNO_3浓度、结晶终点温度、降温速度、搅拌速度、晶种对钒酸钠结晶分离的影响,得到的最优实验条件为:结晶液中NaOH浓度200~250g/L,NaN0_3浓度200g/L左右,搅拌转速200r/min,80~40℃自然降温,添加晶种量1%(ω),该条件下Na_3VO_4结晶率为61%,晶体纯度可达95%,且晶体颗粒人(147μm),沉降分离速度快(10min).