钒渣氧化钠化焙烧过程中物相变化及钒元素迁移特征

运用MLA650矿物分析仪对钒渣氧化钠化焙烧过程中物相变化及钒元素迁移特征进行了研究。结果表明:328℃之前,钒渣已开始发生氧化,452℃左右铁橄榄石相分解完全,产物为氧化铁以及锥辉石、钠长石等硅酸盐;619℃左右钒铁尖晶石相分解完全,产物为氧化铁、铁板钛矿及钒酸钠;焙烧过程中氧化铁及钒酸钠的含量逐步增加,钒铁尖晶石及铁橄榄石含量逐渐减少;焙烧过程中Ⅴ元素主要由钒铁尖晶石向钒酸钠迁移,部分Ⅴ元素进入氧化铁以及锥辉石等硅酸盐相。     

钙化焙烧钒渣过程中钒尖晶石的矿物学特征

通过偏光显微镜、扫描电镜、能谱仪和电子探针的分析手段,对攀钢钒工业生产钒渣中钒尖晶石的结构与构造、化学组成及变化规律等进行详细的矿物学特征研究。结果表明,焙烧过程中氧化的钒尖晶石结构逐渐变的疏松多孔,构造上由单一的钒尖晶石向铁板钛矿固溶体、氧化铁固溶体和钒酸锰固溶体转变;钒尖晶石的化学成分主要有镁、铝、钛、钒、锰、铁等元素组成。随着氧化程度的深入,Fe O的含量在逐渐增加,V2O3的含量在逐渐减少,其他元素含量的变化不大。     

钒渣钠化焙烧过程中钒尖晶石和铁橄榄石的变化规律表征

为了提高钠化提钒中钒的回收率,采用矿相显微镜、扫描电子显微镜和矿物自动解理系统(MLA)对钒铬渣和碳酸钠混合后的熟料在焙烧过程中的物相变化进行了详细研究,重点研究了混合料中钒尖晶石和铁橄榄石的形貌、结构变化规律。结果表明:钒渣氧化开始于铁橄榄石的氧化分解,随着焙烧时间的增加,铁橄榄石逐渐转变化为钠长石和钛辉石,后又形成硅酸钠和钠长石的包裹体;铁橄榄石结构的破裂导致钒尖晶石的暴露,钒尖晶石的氧化主要包括前期Fe2+的快速向外迁移和后期晶体内部铁板钛矿和钒酸锰晶体的缓慢形成、长大两个阶段。     

焙烧时间对钒转浸率影响的机理分析

对四种不同焙烧时间下的焙烧渣和酸浸后的残渣进行浸出前后EDS形貌分析、MLA物相含量分布和钒元素赋存形式和走向对比分析研究。结果表明,钒渣焙烧前后钒尖晶石由致密光滑的表面变成表面凹凸不平且形成多孔的结构;MLA物相分析数据显示,焙烧渣和残渣中物相的种类变化不大,但是由于钒酸钙的大量减少导致物相含量在浸出前后变化很大;钒元素分布测试结果表明,焙烧前期影响钒转浸率的因素是氧化铁固溶体相因固溶大量的钒和其他杂质元素难以被酸浸出;当焙烧时间达到360 min后影响钒转浸率的主要因素为烧结形成的辉石—硅酸钙过渡相阻碍了氧的扩散导致部分钒元素包裹其中而难以被酸浸出。     

选矿富集阿克苏石煤钒矿中的钒

新疆阿克苏低品位石煤钒矿的第一种类型矿具有钒粒级分布极不均匀特性,可采用湿式筛选方法实现+0.85 mm粗粒级抛尾,并得到比原矿富集数倍的-0.037 mm细粒级精矿.第二种类型矿不存在钒粒级分布不均匀特性,但该种类型矿具有钒物相分布不均匀特性,钒主要赋存矿物是含钒高岭石和含钒氧化铁矿物.第一种类型矿的中间级别也具有钒物相分布不均匀特性,钒也是主要赋存在含钒高岭石和含钒氧化铁矿物中.可采用浮选方法富集两种矿中赋存在高岭石和氧化铁矿物中的钒.采用湿式筛选+浮选的联合工艺处理V2O5品位约0.7%的由两种类型矿按一定比例配成的石煤钒矿样,获得精矿品位大于3.2%,钒总回收率大于74.5%的实验指标.     

含钒中间渣返回钒渣钠化焙烧提钒研究

为实现提钒尾渣中钒的高效、低耗回收,以某钢铁公司钒渣为原料,采用提钒尾渣酸浸-酸浸液沉钒预富集工艺制得含钒中间渣,研究了中间渣返回量对钒渣钠化焙烧-水浸钒浸出率的影响,并从机理方面探讨了产生这种影响的原因。结果表明：用含钒中间渣替代提钒尾渣返回钠化焙烧提钒,可降低钒渣中含钒尖晶石分解的温度和烧结程度,促进氧气进入矿物内部氧化钒,使尖晶石中的钒更容易与钠盐反应生成可溶性的钒酸钠,最终实现钒的高效、低耗回收。     

基于硫酸铵+硫酸混合助剂的石煤焙烧─酸浸提钒

为了了解含钒石煤焙烧过程助剂硫酸铵+浓硫酸对焙烧—酸浸提钒效果的影响,以四川广元某V2O5含量为0.82%的含钒石煤试样为研究对象(33.03%的钒赋存在有机质中,59.45%的钒赋存在硅酸盐矿物中),在混合助剂硫酸铵与浓硫酸的物质的量之比为1∶1的情况下,考察了焙烧温度、混合助剂添加量、试样的粒度和浸出温度对钒提取率的影响。结果表明,在添加硫酸铵+浓硫酸助剂的情况下,250℃焙烧导致试样中的云母相消失,伴随着硫酸铁铵、硬石膏新相的生成;焙烧温度上升到400℃,硫酸铁铵的衍射峰强度达到最强;继续提高焙烧温度至500℃,硫酸铁铵的衍射峰强度减弱;在320℃的焙烧熟料中有新相硫酸铝铵生成,至350℃处于增强阶段,至400℃硫酸铝铵相又全部消失。细度为-120目的试样按SO2-4与Al2O3+Fe2O3的物质的量之比3.5添加硫酸铵+浓硫酸,350℃下的焙烧熟料在90℃下进行硫酸酸浸,钒浸出率可达95.67%。     

崇阳含钒石煤的氯化钠焙烧及钒的浸出性能

本文研究了从崇阳石煤中提取的含钒伊利石在氧化焙烧和氯化钠焙烧过程中的结构变化、钒的转化和价态分布;研究了氯化钠焙烧中相反应温度及其它与钒转化浸出率的有关因素。研究表明,含钒石煤氯化钠焙烧的物相反应属于氧化-交换反应,反应结果是含钒伊利石相消失,钾钠长石相和可溶性钒酸盐形成。在实验条件下,相反应始于620℃左右,770℃时相转化基本完全。相转化程度与焙烧温度、试样中游离SiO_2含量、氯化钠加入量以及试样粒度、试样与添加剂混合均匀程度等有关。要得到较高的钒转化浸出率,不但要求相转化完全,而且要求适宜的焙烧温度。只有在适中的焙烧温度下,伊利石结构中的钒才能充分地分离出来,生成可溶性钒酸盐。     

低品位钒矿硫酸化焙烧——浸出提钒工艺试验研究

为实现某低品位钒矿中钒的有效提取,采用低温硫酸化焙烧预处理技术,强化含钒矿物伊利石在焙烧过程中晶体结构破坏和物相转变,为焙砂水浸提取钒创造有利条件。重点考察了焙烧温度、焙烧时间、原矿粒度、硫酸用量等因素对钒浸出率的影响及焙烧过程中的物相演变规律。结果表明:在焙烧温度为250℃、焙烧时间为2 h,原矿粒度为-0.096 mm、硫酸用量为40%的最佳焙烧条件下,钒浸出率可达83.64%。原矿、焙砂及浸出渣的XRD分析结果表明:在硫酸和升温的协同作用下,原矿中铝硅酸盐矿物晶格被有效破坏,伊利石与硫酸反应生成了重钾矾和易于浸出的水钒钠矿,脉石矿物方解石则反应生成石膏,为水浸提取钒创造了有利条件。焙烧过程的热力学计算进一步验证了低温硫酸化焙烧—水浸提钒工艺的可行性。     

熔融钒渣钙化及酸浸过程动力学研究

针对现有转炉钒渣钙化工艺中存在流程长和能耗高的弊端,本研究直接利用转炉中熔融钒渣的热量,在分离出半钢后,向熔融钒渣中加入氧化钙,使含钒物相发生钙化转型生成易溶于酸的钒酸钙。熔融钒渣可能发生的化学反应的热力学结果由Factsage8.1软件计算得到。研究过程中采用XRF、ICP、XRD和SEM/EDS等技术进行表征。XRD结果表明,随着CaO添加量的增加,熔融钒渣中逐渐形成CaV₂O₅、Ca₇V₄O₁₇、CaVO₃和Ca₃V₂O₈。当CaO添加过多后,也会形成Ca₂SiO₄和CaTiO₃,这些物相会包裹部分钒,降低钒的浸出率。而后对钙化钒渣进行了酸浸提钒试验,考察了钒渣粒度、浸出温度、酸浓度和液固比对钒浸出率的影响,动力学计算结果可知酸浸过程的表观活化能为11.56 kJ.mol_-1^,表明钙化钒渣的酸浸反应为内扩散控制。     

钒页岩氧压酸浸过程中V与Fe的分离工艺研究

为了确定湖北某钒页岩氧压酸浸条件,以K_2SO_4为添加剂,对在氧压酸浸提V过程中K_2SO_4用量、硫酸的体积浓度、氧分压、浸出温度、浸出时间对V、Fe浸出率的影响进行了研究。结果表明,在K_2SO_4用量为7%、硫酸浓度为15%、浸出时间为5 h、氧分压为2.0 MPa、浸出温度为190℃条件下,V的浸出率为89.90%、Fe的浸出率仅为5.73%,较无K_2SO_4条件下V的浸出率提高,Fe的浸出率大幅降低。XRD、FTIR分析表明,K_2SO_4的介入能强化云母晶体结构的破坏,促进V的释放,提高了V浸出率;K+、SO2-4和Fe3+反应生成斜钾铁矾((KFe(SO4)2)沉淀,降低了Fe的浸出率,这是V与Fe有效分离的主要原因。因此,钒页岩氧压酸浸过程中适量添加K_2SO_4,不仅能提高V浸出率,而且能有效分离V与Fe,减少Fe对后续萃取工艺的不利影响。     

助浸剂对攀钢钒尾渣酸浸提钒的影响

以攀钢钒渣提钒尾渣为原料,采用硫酸+助浸剂体系进行了浸出提钒试验研究。结果表明：硫酸和助浸剂C混合浸出可以更好地打开对钒的包裹,促进H+的反应和钒的浸出,在助浸剂C用量4%,硫酸体积浓度15%,液固比1.5 mL/g,浸出温度90 ℃、浸出时间2 h条件下,钒的浸出率可达73%,跟直接酸浸相比,钒浸出率提高了18个百分点,达到了较理想的浸出效果。     

高钙高磷钒渣提钒工艺研究进展

为了给解决高钙高磷钒渣难利用问题提供参考,在归纳目前已提出的钠化焙烧—水浸提钒、钙化焙烧—酸浸提钒、钙化焙烧—碳酸钠浸出提钒、含钒溶液溶剂萃取提钒、含钒溶液离子交换提钒等主要的钒渣提钒工艺基础上,着重介绍了其中的钠化焙烧—水浸提钒工艺、钙化焙烧—酸浸提钒工艺、钙化焙烧—碳酸钠浸出提钒工艺以及新提出的钙化焙烧—碳酸铵浸出提钒工艺和钙化焙烧—草酸盐浸出提钒工艺在处理高钙高磷钒渣方面的研究进展,最后针对这些工艺尚存在的缺陷,指出寻找钙化焙烧除磷添加剂、减少碳酸铵浸出时的浸出剂用量、简化草酸盐浸出时的浸出剂种类等应该是高钙高磷钒渣提钒工艺今后的研究方向。     

湘西石煤湿法提钒中复合添加剂的研究

以湘西地区石煤为原料, 采用湿法工艺提取其中的钒。研究了浸出过程中液固比、浸出温度、浸出时间、硫酸用量、单一添加剂和复合添加剂对石煤湿法提钒的影响。结果表明, 氟化钙和二氧化锰组合的复合添加剂可以强化钒的浸出, 大幅度提高石煤湿法提钒的浸出率。在复合添加剂用量2%、液固比0.8、浸出时间11 h、硫酸用量20%和浸出温度95 ℃的条件下, 钒浸出率为86.5%, 较单独无添加剂时的浸出率提高了23个百分点, 较单独添加氟化钙时的浸出率提高了11.1个百分点, 较单独添加二氧化锰时的浸出率提高了8.3个百分点。     

湖北某高钙低品位含钒石煤钠化焙烧研究

对湖北某高钙低品位含钒石煤进行了NaCl、Na₂SO₄和两者复配焙烧及水浸-稀酸浸试验。添加单一NaCl焙烧时,过多的游离氧化钙容易与钒结合生成不溶于水的钒酸钙,影响钒的水浸率;添加单一Na₂SO₄焙烧时,虽然可以固定钙离子,但Na₂SO₄用量过大,经济和环境成本较高;当NaCl和Na₂SO₄添加量分别为7%和16%,焙烧温度为850 ℃,焙烧时间为3 h,水浸率可提高到51.47%,总浸率可达79.81%。在复合添加剂用量较低情况下取得了较好的浸出效果,一方面源于Na₂SO₄对较高含量钙离子的固定作用,抑制了难溶性钒酸钙的形成;另一方面,NaCl焙烧生成了氧化性较强的气体HCl、Cl₂,既有助于破坏云母晶格结构,又有助于钒的氧化转价。