在磁性溶液中MnO_2对四价钒的氧化作用

采用纯碱净化含钒铁水得到的钠化钒渣中含有可观数量的还原态物质,对这种渣进行直接水浸时,所得的浸出液中含有负二价硫和低价钒,将这种强碱性溶液中的低价钒氧化为高价钒具有一定的实际意义。可应用的氧化剂有 H_2O_2、(NH_4)_2V_2O_8、KMnO_4,氯气……等,它们之中或者因为价格昂贵不易获得,或者因毒性和腐蚀性很大,而在工业规模应用中受到限制。一些研究者在氧化剂的选择上已作了一些工作,本文着重报道选用 MnO_2氧化低价钒时的氧化过程。考察     

钠化钒渣浸出液中五价钒与低价硫的氧化还原反应

热力学计算和试验证实,高碱性的含钒浸出液中,五价钒和低价硫离子处于一个亚稳体系中,二者会发生缓慢的氧化还原反应,导致四价钒离子含量增加和低价硫离子含量降低,随着浸出温度的降低,S~(2-)离子生成反应的自由焓变△G_T~o增大,表明钒液中S~(2-)离子含量将减小,因而宜采用较低的浸出温度。     

钠化钒渣提钒及纯碱的回收

研究了“钠化钒渣常温浸出——电渗析——酸性铵盐沉钒”新工艺。特点为:钒渣室温浸出,硫等杂质浸出率低,可提高钒氧化率并减轻净化负担;采用特殊方法除硅、除磷,净化效果好,钠损失小;采用电渗析技术,纯碱回收率和低价钒氧化率高;酸性铵盐沉钒,钒的沉淀率高。主要技术指标为:沉钒率99.64%,纯碱回收率>80%,成品五氧化二钒品位达99.37%。取得了较好的技术指标。本文还讨论了低价钒产生的过程等。     

钠化钒渣提钒工艺中低价钒的探索研究

本文针对钠盐处理含钒铁水水法提钒工艺中产生低价钒的根源进行了探索研究,认为在高碱度下V～（5+）与S（2-）有相对稳定与共存的可能,并计算了共存区的碱度,还对除硫与提高五价钒之间的关系进行了试验,从而验证了共存观点。此外,还探索研究了金属含氧酸除硫,并在这一基础上提出采用控制浸出办法能有效地提高五价钒占全钒的比例。最后介绍了不用氧化剂,在电渗析脱钠的同时电氧化低价钒的工艺和经验。     

钠化钒渣水浸液氧化净化的试验研究

本文介绍了钠化钒渣水浸液氧化净化工艺。该工艺由电解—碳酸化—电凝聚—氧化镁除磷四个连续的步骤所组成。经过上述工艺过程的处理,溶液中低价钒的氧化率>98％,SiO_2<0.01g/l,P_2O_5<0.25g/l,符合中性沉钒及回收钠盐的需要,该工艺具有外加剂耗量少,过滤性能好,氧化净化效率高等特点。本文对该工艺过程的一些基本原理也做了初步探讨。     

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。     

石煤钒矿碱性浸出液提取钒新工艺

研究了从石煤钒矿碱性浸出液中回收钒的新工艺,该工艺包括初步除硅、碱性萃取钒、洗涤除硅、反萃钒四个步骤.结果表明:控制初步除硅终点pH值为9.5,萃取剂(N263)与水的相比O/A=1/4,采用pH=10的Na2CO3作洗脱液,碱浸液的除硅率可达99.58%.该工艺过程简单,钒收率高,钒硅分离效果好.     

膜电解钒酸钠溶液制备五氧化二钒

钒渣提钒的传统方法钠化提钒工艺以铵盐为介质实现钒酸钠阴阳离子的解离,但是会产生大量的氨氮废水和硫酸钠固废,使得钒产品制备过程环境污染严重,工艺复杂,成本高。基于此,提出了膜电解技术处理含钒浸出液,使钠离子扩散到阴极,钒保留在阳极,随后通过水解沉钒,煅烧获得五氧化二钒产品,阴极液蒸发浓缩回收氢氧化钠的工艺技术。系统考察了电解电压、电解时间和沉钒温度等的影响规律,在电压5 V、电解时间135 min的条件下,可分离回收浸出液中85%的钠;电解后的浸出液在120 ℃加热90 min,沉钒率可达99%,获得的五氧化二钒产品满足行业标准要求。     

含钒铁水氧化钠化渣浸出液中低价钒的氧化

本文论述了用过二硫酸铵氧化低价钒的机理和反应动力学,指出用过二硫酸铵氧化低价钒的反应属二级反应,在反应温度高于50℃时,反应的活化能为72.9千焦尔/克原子钒。介绍了用于生产实践的可行性条件,指出用过二硫酸铵氧化低价钒的温度应大于80℃,氧化时间30至50分钟,被氧化溶液的pH为9左右时,氧化剂的耗量为理论计算值的1.0至1.1倍,低价钒的氧化度大于99％。若被氧化溶液的pH≥11时,氧化剂的耗量为理论计算值的1.2倍以上.     

提钒尾渣中钒铬的浸出与萃取

采用硫酸浸出和萃取分离从提钒尾渣中回收有价元素。结果表明,尾渣经80%质量浓度的硫酸溶液浸出后,钒、铬浸出率分别达98.2%、84.8%;以20%P204+80%磺化煤油(体积百分数)为萃取剂,对浸出液进行三级萃取并反萃后,钒的回收率可达56.2%,萃取过程中铬的损失率低于4%,萃余液水解后可得到纯度为89.6%的Cr_2O_3产品。实现了浸出液中钒、铬的分离和回收。     

H_2O_2强化钒铬还原渣中钒和铬的浸出

低价钒和铬难以在碱性条件下直接反应溶出,钠化焙烧会产生较多的废气和废水,钙化焙烧则会带来较大能耗。试验以H_2O_2作为氧化剂,对钒铬还原渣中钒铬的碱性湿法浸出过程进行强化。研究了Na OH用量、反应温度、H_2O_2用量、反应时间以及搅拌转速等参数对钒铬浸出率的影响。结果表明:升高反应温度,延长反应时间,可以提高钒和铬的浸出率。在碱性条件下,低价钒比较容易被氧化成高价而溶出,即使氧化剂用量较小时,钒也比较容易被氧化;在H_2O_2的氧化作用下,钒的浸出率高达94.30%。铬的浸出率随着H_2O_2用量的增加呈现线性增加的趋势,在合适条件下,铬的浸出率高达90.12%。H_2O_2作为一种清洁的氧化剂,在反应过程中不会引入杂质,并且能够实现钒和铬的同步高效浸出。该方法具有对环境友好、反应效率高等优势,可以作为一种新型高效氧化技术进行应用。     

从钒精矿中湿法提取五氧化二钒新工艺研究

针对河南淅川页岩钒矿分级擦洗得到的钒精矿,研究了两段逆流硫酸浸出—中和—还原—萃取—铵盐沉钒新工艺。在矿石w(V2O5)=2.50%、粒度-500目、硫酸用量为矿石质量的50%、浸出液固体积质量比1.3∶1、浸出温度95℃条件下,五氧化二钒浸出率大于75%;浸出液中的钒用15%P204+10%TBP+75%磺化煤油溶液为有机相,在常温下5级逆流萃取,有机相与水相的流量比为1∶1,钒萃取率在98%以上;负载有机相中的钒用1.5 mol/L硫酸溶液在常温下5级逆流反萃取,有机相与水相流量比为5∶1,钒反萃取率在99%以上;反萃取液中的钒氧化后用铵盐沉淀多钒酸铵,然后在氧化气氛中热解2 h,获得五氧化二钒产品。五氧化二钒总回收率大于70%,产品纯度大于99%。此工艺钒回收率高,符合环保要求,有一定的推广应用前景。     

石煤钒浸出液直接制备钒酸铁的研究

利用石煤钒矿浸出液中的钒和铁直接制备钒酸铁,考察了氧化剂种类及过量系数、时间、pH、温度对沉淀钒酸铁的影响。确定了石煤钒浸出液沉淀钒酸铁的最佳工艺参数:氧化剂氯酸钠的过量系数1.4、反应时间5h、pH=2.5、反应温度90~95℃,V2O5沉淀率达到93.73%。     

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。     

国内提钒尾渣再提钒技术研究进展

以攀钢和承钢提钒尾渣为研究对象,通过对尾渣成分、物相和形貌结构的分析,在结合前人研究的基础上,归纳得到了国内提钒尾渣中钒的存在价态及可能物相。通过总结近年来不同提钒尾渣(以低价钒为主的攀钢提钒尾渣和以高价钒为主的承钢提钒尾渣)再提钒技术的研究进展,将提钒尾渣再提钒的关键问题总结为"外包裹硅酸盐矿物的分解、残留钒铁尖晶石结构的破坏和尾渣中低价钒的氧化"三种控制环节的选择性强化,通过与现有尾渣再提钒技术的对比,提出了不同类型的提钒尾渣需采用不同的再提钒工艺。     

石煤钒矿焙砂加压碱浸试验

针对目前采用"焙烧—碱浸提钒"工艺从石煤钒矿中提取钒存在碱消耗大、浸出时间长和浸出液杂质含量高等问题,研究采用高压碱浸法浸出石煤钒矿焙砂。试验考察碱用量、液固比、浸出时间、循环浸出等因素对钒浸出率的影响。结果表明,在NaOH用量为矿重的3.5%,液固比为1.5∶1,180℃下,2 h浸出,钒的浸出率达到86%,浸出液中钒硅质量浓度比为0.65,浸出液pH值约为12.1。高压碱性浸出具有钒浸出率高,杂质浸出率低等优点,为石煤提钒提供了一个新的途径。     

酸性钒溶液中杂质磷的脱除

高钙高磷钒渣采用钙化-酸浸提钒后所得溶液中的杂质磷对后续沉钒及氧化钒产品质量均产生不利影响.本文采用煅烧活化硅酸钙方法去除酸性钒溶液中杂质P,通过V-P-S-H_2O系E-pH图和lgC_p-pH图对酸性钒溶液中P的赋存形式进行分析,分别研究在高V/P比酸性含钒模拟液和低V/P比实际钒渣所得钒浸出液两种体系中硅酸钙对杂质P的脱除效果.结果表明酸性钒溶液中杂质P主要以H_2PO~-_4和H_3PO_4形式存在.煅烧活化后的硅酸钙对酸性含钒模拟液中P的脱除效果明显且选择性较强,磷去除率随煅烧温度、溶液体系pH值的增加而升高,钒损失率低于3.5%,但在实际钒渣所得酸性含钒溶液中,当磷去除率约为50%时钒损失率达15%,这是由于实际钒溶液中其他离子对脱P效果产生了不利影响,其作用机制有待进一步研究.     

过氧化氢分光光度法测定湿法提钒工艺中钒

为了提高湿法提钒工艺过程控制效率,采用以过氧钒离子(VO(O₂)⁺)显色特性为基础的过氧化氢分光光度法测定钒含量,实现了样品中钒含量的现场快速测定。首先通过在试样溶液中加入适量氢氧化钠溶液,调整溶液pH值至9～10,然后加入过氧化氢将低价态钒全部氧化至钒(V),再加入硫酸调整溶液至酸性,钒(V)与过氧化氢在室温下形成稳定的红棕色过氧钒离子(VO(O₂)⁺),于450 nm处测定吸光度。钒质量浓度在2.0~400 mg/L内与吸光度值符合比尔定律。采用实验方法测定3种湿法冶金提钒液体试样(包括钒浸取溶液、钒盐沉淀后溶液以及废水等)中钒,结果的相对标准偏差(RSD,n=10)分别为0.38%、3.5%和7.6%;与高锰酸钾氧化-硫酸亚铁铵滴定法结果相一致。     

高硅高钙低品位钒渣提取五氧化二钒的研究

以碳酸钠为添加剂,采用氧化焙烧-水浸工艺从高硅高钙低品位钒渣中提取五氧化二钒.考察了碳酸钠加入量、焙烧温度、焙烧时间、浸出温度、浸出时间、浸出液固比等对钒浸出率的影响.结果表明:氧化焙烧过程对钒的提取影响显著,而水浸过程影响较小.通过氧化焙烧使钒转化为可溶性的钒酸钠与不溶性的钒酸钙.在水浸过程中,钒酸钠溶于水;而钒酸钙与磷酸钠或硅酸钠反应转化为可溶性的钒酸钠,可同时除去浸出液中的杂质硅和磷.通过实验获得了优化工艺参数:碳酸钠加入量为18％,焙烧温度为700℃,焙烧时间为2.5h;浸出温度为90℃,浸出时间为30 min和液固比为5∶1 ml·g-1.在此优化条件下,钒浸出率可达到89.5％以上,浸出液中主要杂质为Si,P和Cr.产物五氧化二钒的纯度大于99％.     

氟化钙参与石煤提钒过程的浸出行为研究

研究了氟化钙参与石煤提钒过程的浸出行为,浸出条件为95℃,4 h,1 ml·g-1,15%(体积分数)硫酸和5%(质量分数)氟化钙。在此条件下钒的浸出率可达到92.39%。通过对石煤原矿进行电感耦合等离子体原子发射光谱分析(ICP-AES)、钒价态分析和X射线衍射(XRD)分析,对浸出液进行ICP-AES、X射线光电子能谱(XPS)、19F液相核磁共振(NMR)以及对浸出渣进行XRD和扫描电镜(SEM)分析,整个浸出过程可总结为:氟化钙与硫酸反应生成氢氟酸,氢氟酸对含钒矿物的强破坏性促进钒浸出过程;方解石消耗部分硫酸而生成石膏并释放出二氧化碳;绿泥石和含钒矿物金云母均被完全破坏而释放出V,Al,K,Mg,Si等。氟离子参与钒浸出反应后生成[AlF5]2-和[SiF6]2-络合离子而存在于浸出液中。在强烈搅拌过程中释放出的V(III)被空气中的氧气氧化为VO2+而存在于浸出液中。释放出的Al部分以Al3+存在于浸出液中,另一部分与F生成[AlF5]2-。释放出的Si部分以石英(SiO2)形式留存于浸出渣中,另一部分与F生成[SiF6]2-。正是因为生成的Al-F和Si-F比原有Al-O和Si-O的键能大,钒浸出过程最终会趋向于生成稳定的[SiF6]2-和[AlF5]2-,从而使得整个浸出体系更为稳定,钒浸出更为容易。