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。     

活性炭强化氧化亚熔盐介质中钒渣分解机理

活性炭强化亚熔盐介质中钒渣分解效果显著,添加10%(质量分数)活性炭即可实现215℃下铬的溶出率由0提高至近85%。以活性炭强化氧化亚熔盐介质中钒渣分解作用机制为重点展开研究。结果表明:活性炭的强化氧化作用主要与其吸附性能及活性氧(ROS)催化氧化性能相关。通过对活性炭表面ROS含量的测定,发现超氧自由基(O_2~-)的存在和生成是活性炭催化氧化亚熔盐介质中矿物分解的主因,且O_2~-随NOH浓度的升高含量大幅增加。活性炭表面的超氧根一方面作为催化剂促进反应的发生,另一方面可附着于活性炭巨大的比表面上和发达的孔隙结构中,通过活性炭与钒渣在液相中的接触对矿物进行氧化分解。     

液相氧化法钒渣提钒研究及展望(英文)

针对从钒渣中提取钒、铬存在的问题,提出了一系列绿色液相氧化法,包括NaOH/KOH亚熔盐法和NaOH-NaNO3熔盐法。与传统钠化焙烧法工艺相比,新方法的操作温度由850°C降低至200~400°C,而钒、铬的提取率分别由75%和接近0提高至95%和90%,整个操作过程中无废气及毒渣排放。与焙烧法相比,新工艺在能耗、环境友好及矿物资源综合利用率方面显示出明显的优势,成为钒行业绿色化升级的有效替代方案。     

钒酸钙碳化铵化生产钒氧化物的反应规律

以钒渣亚熔盐法钒铬共提工艺所得到的中间产品钒酸钙为研究对象,针对钒酸钙后续产品转化问题,提出钒酸钙碳化铵化生产钒氧化物的工艺路线;研究NH_4HCO_3转化溶出钒的工艺条件,考察是否通入CO_2、NH_4HCO_3的添加量、反应温度、不同液固比以及反应时间等对钒酸钙转化溶出效果的影响。结果表明:钒酸钙碳化铵化反应的最佳条件为反应温度75℃,液固比20:1,通入CO_2,且流速1.5 L/min,铵钒摩尔比1.0,反应时间1h,此条件下钒酸钙中钒转化率为97.35%。     

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。     

钒钛磁铁矿提钒尾渣浸取钒

采用硫酸氢氟酸次氯酸钠组合浸出体系浸取钒钛磁铁矿提钒尾渣中的钒,研究浸出过程中试剂浓度、浸出液固比、浸出温度、浸出时间、物料粒度对钒浸出率的影响。结果表明:钒的浸出率随试剂浓度、液固比、温度和时间的升高而增大;当矿物粒度小于0.20 mm时,钒浸出率有随矿物粒度变小而减小的趋势。在物料粒度0.15~0.25 mm、初始硫酸浓度150 g/L、初始氢氟酸浓度30 g/L、次氯酸钠加入量为矿量1.5%、矿浆液固比6:1、浸出温度90℃、浸出时间6 h、搅拌速度500 r/min的条件下,钒的浸出率可达85%以上。     

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。     

KOH亚熔盐体系中用CuO催化氧化浸出铬铁矿（英文）

通过添加CuO催化剂来提高铬铁矿在KOH亚熔盐介质中的浸出率。研究反应体系温度、碱矿质量比,铜矿质量比和气体流速对铬浸出的影响。结果表明:CuO对提高铬铁矿在KOH亚熔盐介子的浸出率起着十分重要的作用。在反应温度为230°C、碱矿质量比为6:1、搅拌转速为700 r/min、气体流速为1 L/min、反应时间为6h的条件下铬的转化率在添加CuO时为98%,而未添加CuO时,铬的转化率仅为60.8%。动力学计算结果表明,添加CuO后在反应温度高于230°C时,反应速度控制步骤为表面化学反应控制,反应活化能为15.79 k J/mol;未添加CuO时,反应速度控制步骤为外扩散控制,反应活化能为38.01 k J/mol。     

低品位钒渣在碳酸钠存在下的氧化过程

利用XRD,SEM/EDS和TG-DSC等手段对低品位钒渣在Na2CO3存在条件下的氧化过程进行检测。结果表明：钒渣的氧化温度范围为273至700°C,橄榄石相与尖晶石相彻底分解的温度分别是500和600°C,大部分水溶性的钒酸盐在500与600°C之间形成。当温度达到700°C以上时,钒酸盐富集相明显可见,但焙烧温度在800°C以上时,样品发生烧结,并且钒被形成的玻璃相包裹,导致其浸出率下降。同时,研究不同焙烧温度对钒浸出率的影响,并对浸出残渣进行分析。     

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℃。     

高碳石煤流态化氧化焙烧提高钒的浸出率

采用流态化氧化焙烧方式预处理广西某难浸高碳石煤以提高钒的浸出率,对氧化焙烧过程的热力学和钒的氧化动力学进行了分析,并考察了流态化焙烧对钒浸出率的影响。结果表明:石煤在氧化焙烧过程中,碳、黄铁矿的氧化反应在热力学上比V(Ⅲ)氧化反应更易进行,它们的存在对钒氧化具有抑制作用。钒的氧化反应受扩散动力学控制,其表观活化能为347.00 kJ/mol。钒浸出率随焙烧温度的增加先增加后减小,当焙烧温度为700℃和750℃时,钒浸出率随焙烧时间的延长而增加;当焙烧温度为800℃,焙烧时间0.5 h时,钒浸出率最高,达97.51%,延长焙烧时间反而不利于钒浸出。与传统的钠化氧化焙烧法相比,浸出率高,环境污染少。     

石煤钒矿硫酸活化常压浸出提钒工艺

研究石煤钒矿的硫酸活化提钒方法。分别考察矿石粒度、硫酸浓度、活化剂用量、催化剂用量、反应温度、反应时间和浸出液固比等因素对钒浸出率的影响。结果表明:石煤提钒的优化条件为矿石粒度小于74μm的占80%、硫酸浓度150 g/L、活化剂CaF2用量(相对于矿石)60 kg/t、催化剂R用量20 g/L、反应温度90℃、反应时间6 h、液固比(体积/质量,mL/g)2:1,在此优化条件下,钒浸出率可达94%以上;在优化条件下,采用两段逆流浸出,可有效减少活化剂CaF2以及浸出剂硫酸的消耗量;经过两段逆流浸出萃取反萃氧化水解工艺,全流程钒资源总回收率可达86.9%;V2O5产品纯度高于99.5%。     

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...     

钒渣亚熔盐法钒铬共提工艺清洁生产评价

针对现有钒渣钠化焙烧提钒工艺钒提取率低、铬不能提取、三废环境治理代价高等难题,中科院过程工程研究所和河钢承钢开发钒渣亚熔盐法钒铬共提清洁生产工艺,于2017年建成5万t生产线,目前己运行两年以上,取得可靠的工业化运行和环境保护检测数据.本文通过选取资源能源利用、生产工艺技术、污染物排放、资源综合利用、产品特征、环境管理...     

采用HBL101萃取石煤高酸浸出液中的钒

针对现行石煤提钒萃取工艺及研究现状,提出采用新型萃取剂HBL101从石煤高酸浸出料液中直接萃取钒的方案,考察料液的酸度、料液电位、萃取时间、相比以及温度对萃取率的影响,绘制HBL1010萃取等温曲线。结果表明:在料液酸度为1.458 mol/L,萃取温度为35~45℃,萃取时间为10min,相比O/A=1/1(油相与水相体积比)的条件下,钒的单级萃取率达到95%以上。三级逆流萃取实验结果显示,钒的萃取率达到99.7%以上。采用NaOH对负载有机相进行反萃,反萃液经调节pH后直接加入NH4Cl沉钒,得到的五氧化二钒纯度达到98.68%以上。     

高锰酸钾氧化-亚铁滴定法测定钒铝合金中的钒量

采用硫酸-磷酸-硝酸混酸溶解试样,高锰酸钾氧化-硫酸亚铁铵滴定法测定钒铝中间合金中的钒量。考察了试样分解方法、钒的氧化条件、高锰酸钾用量、亚硝酸钠用量及共存离子干扰等一系列条件对钒测定结果的影响,确定了最佳实验条件。对含钒量不同的6个钒铝合金样品中钒量进行11次测定,测定结果在49.45%～83.33%之间,方法的相对标准偏差（RSD）均为0.2%左右,加标回收率在98.2%～102.5%之间。通过与其他7家实验室间的比对试验,测定结果一致性好、无明显系统偏差。所建立的方法具有操作简便、快速,测定含量范围宽,结果准确等特点。适用于各种钒铝合金中钒量的测定。     

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。     

石煤提钒过程中钒氧化和转化对钒浸出的影响

采用H2SO4、HF浸出石煤原矿和石煤焙烧料中钒,通过浸出对比实验,考察了钒氧化和转化对钒浸出的影响。结果表明：含钒矿物晶体结构未被破坏时,V（Ⅲ）无法浸出;石煤原矿在3.5 mol/L HF中于60℃浸出8 h后,含钒矿物的晶体结构完全被破坏,钒浸出率可达到97.91%;通过焙烧或在浸出过程中添加NaClO3,可使V（Ⅲ）氧化为V（Ⅳ）或V（Ⅴ）。     

铬盐无钙焙烧工艺铬酸钠中性液铁盐除钒

针对铬盐无钙焙烧工艺浸出液除钒现行钙盐沉钒法钙盐加入量大、需反复调节pH值、脱钒渣含铬酸钙等问题,提出采用铁盐作为沉钒剂进行除钒。考察铁盐加入量、pH值和温度等主要因素对钒脱除的影响,得到了最佳工艺条件,且终液钒浓度低于0.08 g/L,满足后续工艺要求。铁盐除钒可在较宽的pH值范围内操作,不需反复调节溶液pH值。渣相分析表明:脱钒渣为吸附钒酸根的氢氧化铁,其中不含铬,进一步探讨氢氧化铁对钒的吸附机理,确定钒酸根通过内层络合方式吸附在氢氧化铁表面。     

铬酸钠碱性液中加石灰除钒

通过计算反应Gibbs自由能和平衡溶解度对铬酸钠碱性液添加石灰除钒过程进行理论分析,结合红外光谱研究了含钒溶液的结构变化,研究添加石灰除钒时各因素的影响规律.结果表明:在298～373 K的范围内,体系中各离子与氧化钙生成相应钙盐的反应自由能绝对值由大到小的顺序为VO3-、CO32-、SO42-、VO43-、CrO42-;同时,各钙盐间可能存在相互转化,溶液中CO32-能分解CaCrO4和Ca3(VO4)2等钙盐,VO43-能分解CaCrO4.除钒过程中除生成Ca3(VO4)2和Ca2V2O7外,还能生成CaCO3、CaCrO4、CaSO4·nH2O等化合物,这是由于石灰加入量过多所致.溶液结构分析结果表明:随着pH值从13降到9左右,钒酸根由VO43-转化成VO43-和V2O74-共存的结构.除钒实验结果表明:提高溶液pH值、增大n(CaO )/n(V2O5)或加入高活性石灰乳均可提高除钒率,而溶液中CO32-的存在明显降低除钒率;加入理论用量3倍的石灰,溶液pH值降全10左右时,除钒率可达到85％,相对于工业除钒过程钒渣量减少88％左右.