含钒钢渣选择性预处理及提钒工艺

针对含钒钢渣存在的钙和铁含量高、钒含量低等难以利用的问题,本文研究了含钒钢渣选择性预处理工艺,通过降低含钒钢渣的钙钒比(CaO/V_2O_5比),获得可利用的钒原料。通过分析含钒钢渣在盐酸体系下的分解行为,考察了酸度、反应温度、粒度及液固比等因素对溶出过程的影响,并探讨了反应机理。结果表明:含钒钢渣最优预处理工艺条件为初始酸度2 mol/L、反应温度40℃、液固比8:1、含钒钢渣粒度74～124μm、反应时间10 min。在此最优条件下,CaO含量(质量分数)由41.09%降至14.28%,CaO/V_2O_5比由16降至3,MnO_2、MgO、FeO、SiO_2的溶出率分别达到39%、47%、39%和55%。随着反应的进行,游离氧化钙、氧化铁、铁酸钙等矿相破坏,富集钒的硅酸二钙和硅酸三钙等矿相无变化。经碳酸钠浸出后,钒的提取率由80%提高到85%以上。     

Al2O3对含钒钢渣中钒富集行为的影响

为能有效富集含钒钢渣中的钒,针对Al2O3作用于钒富集过程的行为进行了相关热力学研究.结果表明,用Al2O3高温改性后的含钒钢渣在缓冷过程中,固溶有钒和磷的硅酸二钙相会先期析出.在1623 K附近,该矿物与熔渣中Al2O3反应生成富钒矿物-钒磷酸钙(固溶有Ca和Si组分)和钙铝黄长石.平衡体系中的硅酸二钙会随渣中Al2O3的增加而减少直至消失,剩下钒磷酸钙和钙铝黄长石与熔渣平衡共存.其中,钙铝黄长石的生成趋势更为占优,如渣中Al2O3足量,已生成的钒磷酸钙中的部分Ca和Si组分,还会继续与渣中Al2O3结合,再次生成钙铝黄长石,使磷酸钙中的钒品位进一步提高,这也是渣中钒和磷结合后含有较少杂质而生成高品位富钒相的最本质原因.     

钒铬渣锰盐焙烧酸浸过程中钒、铬的分离行为EI北大核心CSCD

本文针对目前钒铬渣中钒铬组元难以实现高效环保分离的研究现状,以钒铬渣为研究对象,碳酸锰为焙烧添加剂,通过钒铬渣碳酸锰焙烧−酸浸工艺实现了钒铬的高效分离。通过正交试验设计研究碳酸锰加入量、焙烧温度、恒温时间和升温速率对钒铬浸出行为的影响。结果表明:焙烧过程中钒尖晶石与碳酸锰的分解产物Mn_(2)O_(3)结合生成酸溶性的焦钒酸锰Mn_(2)V_(2)O_(7),随后在浸出过程中进入液相。而铬与铁结合生成稳定的固溶体(Fe_(0.6)Cr_(0.4))_(2)O_(3),浸出后转移入渣相。当碳酸锰加入量(以n(MnO)/n(V_(2)O_(5))计)为2.0,焙烧温度为850℃,恒温时间为2 h,升温速率为5℃/min时,钒浸出率达到最大值89.37%,铬浸出率仅为0.10%,实现钒的高效提取与钒铬分离。     

基于调渣提铁的镍冶炼渣熔化温度调控

目前,镍渣提铁工艺存在提铁效率低、工艺实施难度大、成本高等问题。本文通过相图分析、单因素和正交实验等方法,研究了炉渣中主要氧化物含量对半球点温度的影响,得到了有利于提铁的炉渣渣型优化方案。结果表明：当CaO含量(质量分数)为25%、MgO含量为9%、铁硅比为0.8时,该渣型的半球点温度最低。考虑到现行工艺,选择MgO含量为13%、CaO含量为20%、铁硅比为1.0为较优方案,所得炉渣的半球点温度明显低于现行顶吹炉渣的半球点温度。调整后的炉渣中含铁物相由以硅酸亚铁为主转化为以钙铁榴石和铁氧化物为主,有利于后续提铁。     

Extraction of Vanadium from LD Converter Slag by Pressure Leaching Process with Titanium White Waste Acid

研究了以钛白废酸直接加压浸出转炉钒渣提钒的工艺。矿物学研究表明：钒、钛、铁、锰、铬等金属元素形成的尖晶石是转炉钒渣的主要物相。绘制了V-Fe-H2O、V-Ti-H2O、V-Mn-H2O、V-Cr-H2O等三元系150 ℃高温电位-pH图,明确了酸浸提钒过程的热力学：在低酸度浸出提钒条件下,可溶性离子Fe2+、Fe3+、Mn2+、Cr2+、Cr3+等的热力学稳定与可溶性含钒离子的热力学稳定区重合,酸浸过程中与钒共同进入浸出液中。钛白废酸酸浸正交试验结果表明：温度和初始酸浓度是影响酸浸过程的主要因素。基于正交试验结果,进一步考察温度对浸出过程的影响,结果表明,随着酸浸温度由100 ℃升高到160 ℃的过程中,浸出渣中的钛有效富集含量在4.56%至12.0%之间变化,其他离子主要赋存于浸出液中。在较优条件下：温度 140 ℃,液固比10:1,初始酸浓度200 g·L-1,搅拌转速500 r/min,酸浸时间90 min,钒的浸出率为 96.85%     

钛白废酸加压酸浸转炉钒渣提钒的研究（英文）

研究了以钛白废酸直接加压浸出转炉钒渣提钒的工艺。矿物学研究表明:钒、钛、铁、锰、铬等金属元素形成的尖晶石是转炉钒渣的主要物相。绘制了V-Fe-H2O、V-Ti-H2O、V-Mn-H2O、V-Cr-H2O等三元系150℃高温电位-p H图,明确了酸浸提钒过程的热力学:在低酸度浸出提钒条件下,可溶性离子Fe2+、Fe3+、Mn2+、Cr2+、Cr3+等的热力学稳定与可溶性含钒离子的热力学稳定区重合,酸浸过程中与钒共同进入浸出液中。钛白废酸酸浸正交试验结果表明:温度和初始酸浓度是影响酸浸过程的主要因素。基于正交试验结果,进一步考察温度对浸出过程的影响,结果表明,随着酸浸温度由100℃升高到160℃的过程中,浸出渣中的钛有效富集含量在4.56%至12.0%之间变化,其他离子主要赋存于浸出液中。在较优条件下:温度140℃,液固比10:1,初始酸浓度200 g·L-1,搅拌转速500 r/min,酸浸时间90 min,钒的浸出率为96.85%。     

镍冶炼渣中CaO-SiO_2-FeO-MgO系炉渣热力学与物相平衡研究

硫化镍闪速熔炼终渣中铁主要以含镁橄榄石型硅酸盐为主,致使其后续资源利用中提取困难。本研究从提铁角度出发,通过适当调整熔炼初始渣系组分,利用Fact Sage热力学软件计算了FeO-SiO_2-CaO-MgO渣系在特定温度下的热力学条件、相平衡及物相组成,并用实验验证,以期找到最有利于后续还原提铁的渣组成。结果表明,在500~1 400℃间,该渣系主要存在物相以橄榄石以及钙镁硅酸盐为主,并伴有少量Fe_3O_4、MgO(方镁石)和Ca_3MgSi_2O_8。渣中CaO及Fe/SiO_2比增加,MgO含量降低(13%降为7%),均会降低渣系熔点。随着CaO含量从5%增加到20%,体系中铁镁橄榄石和铁橄榄石物相含量降低显著,FeMgSiO_4相对含量从34%降低到6%左右,Fe2SiO_4相对含量从39%降低到小于6%。该渣组分非常有利于渣后期还原提铁。     

含钛高炉渣酸解行为研究

以攀钢含钛高炉渣为研究对象,探讨了盐酸浸出过程中Ti、Al、Mg、Ca、Si等各元素行为。考察了盐酸浓度、反应温度、液固比、粒度等因素对钛富集率及杂质去除率的影响。X射线衍射图显示,含钛高炉渣主要由钙钛矿、镁钙及铝钙复杂硅酸盐物相组成。浸出过程中,硅酸盐中的活性硅逐渐溶解并析出形成H2Si O3,H2Si O3可与水解形成的钛水合物发生共沉淀。试验结果表明:盐酸浓度、温度以及液固比等对钛在渣中的富集有显著影响,共沉淀可促进钛渣水解,提高钛在渣中的富集率。在液固比20∶1、温度80℃的条件下,采用5 mol/L的盐酸,反应90 min后,可将粒度150/75μm的高炉渣中96%左右的钛富集到渣中,获得钛含量超过37%的酸浸渣。     

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。     

含钒钢渣的选矿预处理及其对后续浸出的影响

围绕钢渣提钒的关键技术和难点,对四川某含钒钢渣的选矿预处理及其对后续浸出的影响进行研究。结果表明:通过磁选手段,可获得品位为72%的铁精矿,不仅回收了钢渣中的铁,而且减少了铁在浸出液中的累积,降低了酸浸液中钒铁分离的难度;重选预处理虽未实现钒的有效富集,但可脱除轻质钙和部分有害杂质,避免杂质对后续浸出的不利影响,大幅度提高钒的浸出率;与未经预处理原料直接酸浸相比,选矿预处理后酸浸,钒的浸出率提高11%,同时,酸浸液中铁钒浓度比也随之降低,为后续萃取工艺提供了有利条件。     

机械活化强化钒渣钙化提钒工艺

针对转炉钒渣钙化焙烧酸浸工艺中存在的钒转浸率低的问题,采用高能球磨对钒渣进行活化预处理,以期强化其提钒效果。采用激光粒度分析仪、BET比表面积测定仪和XRD对活化前后钒渣进行了粒度、比表面积及物相结构分析;采用浸出实验研究了机械活化对钙化焙烧和浸出的影响规律。结果表明:机械活化法增大了钒渣的比表面积,增加了晶格畸变与微观应力,使含钒物相充分解离,由此可改善钒渣钙化焙烧的动力学条件。在浸出20 min条件下,机械活化80 min可将钒浸出率提高10%,最佳焙烧温度降低100℃。     

CO还原CaO—SiO2—FetO三元渣系的研究

在1723K进行了CO还原CaO—SiO_2-Fe_(t)O三元渣系的研究根据CO_2红外分析仪测定的出口气体中的CO_2浓度变化,计算了炉渣的表观还原速度常数K_(a)结果表明,K_(a)随炉渣中Fe_1O量增加呈抛物线变化;当炉渣碱度R<1.0,Fe_(t)O为50％和R为1.5,Fe_(t)O为70％时,K_(a)分别出现最小值用炉渣规则溶液模型可计算1723K时的CaO-SiO_2-Fe_tO三元渣系的Fe_1O活度值a_(Fe_1O)。     

脆硫铅锑精矿富氧直接熔炼过程的Fe元素行为

对脆硫铅锑精矿富氧直接熔炼过程Fe元素行为进行研究,利用X射线衍射、扫描电镜能谱、光学显微镜、电子探针、化学物相分析等手段对熔炼过程Fe元素走向及各相中赋存状态进行表征。结果表明:熔炼中间过程Fe主要富集于精矿颗粒外围FexSbyS复杂硫化物相,少量Fe以FeSb和FeS形式赋存于颗粒中心合金相;随反应进行,Fe不断向颗粒外围迁移,熔炼终产物粗铅锑合金中Fe以FeSb和FeSb_2形式存在,绝大部分Fe氧化造渣以硅酸铁(60.04%)和赤褐铁矿(Fe_2O_3,37.34%,质量分数)形式进入熔炼终渣。中间产物Fe_xSb_yS化合物的形成抑制锑硫化物氧化和挥发,其直接分解是铅锑合金中存在Fe-Sb合金相的主要原因。     

脆硫铅锑精矿富氧直接熔炼渣型理论研究

对脆硫铅锑精矿富氧直接熔炼渣型理论进行研究。根据富氧直接熔炼过程炉渣组成特性,选取FeO-SiO_2-CaO-ZnO渣系为研究对象。采用热力学软件Factsage计算并绘制FeO-SiO_2-CaO-ZnO渣系相图,考察CaO与SiO_2质量比、Fe与SiO_2质量比、ZnO含量及温度对该渣系熔化温度及黏度的作用规律,并在此理论基础上进行实验研究。理论研究表明,熔炼过程炉渣中Fe与SiO_2质量比和CaO与SiO_2质量比的增大均会提高炉渣的熔化温度。随着体系温度的升高,炉渣的黏度逐渐减小,1250℃时,炉渣的黏度均小于0.5 Pa·s。实验结果表明:熔炼过程产出合金品位为95.56%,合金直收率达到58.47%,渣中金属含量(Pb与Sb)小于1%(质量分数)。熔炼产物工艺矿物学研究发现,合金中主要物相为金属Pb、金属Sb以及少量Cu_2Sb、FeSb_2金属间化合物,炉渣主要由钙铁橄榄石、铁橄榄石组成,原料中锌主要以氧化锌形式进入渣相。     

铜渣组分含量对渣锍高温沉降分离效果的影响

本文利用高温沉降实验对FeO-SiO_2-Fe_3O_4-CaO-Al_2O_3-MgO系中不同组分含量以及温度对铜渣、铜锍分离效果的影响进行研究,同时利用热力学计算软件FactSage结合含固相熔渣的黏度、密度计算公式,对不同渣型炉渣的黏度和密度进行计算,进而研究其对渣锍分离效果的影响。结果表明,当炉渣黏度大于0.5Pa·s时,黏度升高对渣锍分离有着十分不利的影响。当炉渣各组分控制在SiO_2/Fe比(w(SiO_2)/w(Fe))0.82%～0.97%、w(CaO)0～6.2%、w(Al_2O_3)2%～7%、w(MgO)0～1.25%和w(Fe_3O_4)0～10%,且沉降温度在1230℃以上时,熔渣具有良好的流动性,其密度也在理想的范围内,沉降后渣中的含铜量低于1%。由沉降后渣的矿相分析表明,难以沉降的铜物相主要为呈点状分布的微米级黄铜矿和少量大粒径的辉铜矿。     

钠钙硅渣常压脱碱同步制备硅酸钙粉体EI北大核心CSCD

以低温低钙烧结法处理赤泥产生的钠钙硅渣为原料,通过常压反应制备了硅酸钙粉体。利用XRD、XRF、PSD、SEM-EDS等检测手段,系统研究了不同反应条件对钠钙硅渣脱碱性能、物相转变和制备硅酸钙粉体的影响规律及其反应机理。结果表明:钠钙硅渣脱碱的最佳工艺条件为反应温度97℃、反应时间4 h、液固比10、苛碱质量浓度60 g/L,此时钠钙硅渣的脱碱率为94.67%,硅酸钙粉体的含水率和堆积密度分别为55.1%和0.31 g/cm^(3)。具有锡箔片状结构的C-S-H(I)型水化硅酸钙凝胶为硅酸钙粉体的主要物相。钠钙硅渣脱碱反应由内扩散控制,反应表观活化能为11.22 kJ/mol。     

赤泥转型-碱溶提铝过程钛的矿相转化

针对当前赤泥资源中钛直接回收工艺存在选择性差、回收率低、能耗高等缺陷,本文对拜尔-烧结联合赤泥中钛的赋存状态及其在钙化转型-选择性碱溶提铝过程的物相转化进行系统研究。结果表明：赤泥中含Ti O2 5.40%(质量分数),其中80.65%TiO₂以类质同象形式分散于水钙铝榴石中,15.25%TiO₂分散于以钙霞石为主的沸石中。赤泥中钛经钙化烧结转型后由分散态转型为独立矿相钙钛矿,碱溶过程铝的溶出率大于90%,钛则富集于提铝渣中。转型过程钙钛矿的结晶速度缓慢,在烧结时间为60 min、以2℃/min缓冷的条件下,仅52.63%钙钛矿结晶粒度大于0.02 mm。当提铝渣粒度磨细至90%小于0.038 mm时,钙钛矿的单体解离度也仅为38.30%。这极大地制约了提铝渣中钛的浮选分离与富集,湿法酸浸工艺更适合提铝渣中钛的进一步提取。     

熔融钒渣析晶调控高效提钒机理

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0.15 mm,m(Na₂CO₃)∶m(NaCl)∶m(WQVS)=10∶3∶100,焙烧温度为780℃,焙烧时间为200 min。将焙烧产...     

熔融钒渣纯氧氧化钙化提钒(英文)

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。     

改性含钛高炉渣中铁、钒和钛的回收

提出两段氧化—碱浸—酸浸工艺来回收改性含钛高炉渣中的铁、钒和钛.较佳的提铁实验条件为一段氧化时间40 s和保温时间8 min,铁的回收率为89.93％.较佳的提钒实验条件为总氧化时间126 s、NaOH浓度4.0 mol/L、浸出温度95℃、浸出时间90 min和碱浸循环次数4,钒的浸出率为92.13％.较佳的提钛实验...