含钒钢渣亚熔盐法浸出提钒过程与机理

实验研究了采用钾系与钠系亚熔盐反应介质提取含钒钢渣中钒的工艺与机理. 结果表明,亚熔盐体系对含钒钢渣的提钒机理是通过分解硅酸二钙、硅酸三钙、铁酸钙等钒的固溶相,使钒以可溶性钒酸盐形式溶出,钢渣中高CaO对钒溶出的负面影响可通过调整浸出液中氢氧化钠(钾)浓度避免. 与传统工艺相比,亚熔盐体系反应温度由850℃降至220~240℃,反应时间由4~6 h降至1~2 h,在显著降低能耗、提高效率的同时,钒的一次转化率钠系可达85%,钾系可达97%;且在钾系亚熔盐氧化性气氛中实现钒、铬共提,基本实现了含钒钢渣中钒的高效清洁提取.     

含钒尾渣NaOH亚熔盐浸出提钒

研究了含钒尾渣NaOH亚熔盐法分解过程中主要反应因素对钒浸出率的影响规律,获得了最佳工艺参数,并对反应机理进行了探讨.结果表明,反应温度、反应时间及碱渣质量比是最重要的反应因素,其影响程度为反应温度(T)＞反应时间(t)＞碱渣质量比(r);含钒尾渣最佳浸出条件为:反应温度170℃,尾渣粒度-74 μm,反应时间3h,碱...     

KOH亚熔盐法分解钛铁矿

以KOH亚熔盐为反应介质,研究了KOH浓度、反应温度与时间、搅拌速率和碱/矿比等因素对钛铁矿在KOH亚熔盐体系中分解率的影响. 结果表明,反应温度、反应时间及KOH浓度为主要影响因素,提高反应温度及KOH浓度均有利于钛铁矿在KOH亚熔盐中的分解,但当反应温度超过260℃时,钛铁矿的分解率又随反应温度的升高而降低;在KOH浓度80%(w)、搅拌速度700 r/min、反应温度260℃、碱/矿质量比5、反应时间180 min的条件下,钛铁矿在KOH亚熔盐中的分解率超过95%. 此外,钛铁矿在KOH亚熔盐中的分解符合未反应收缩核模型,受界面化学反应控制.     

一水硬铝石型铝土矿在KOH亚熔盐介质中的溶出行为

采用KOH亚熔盐介质溶出中低品位一水硬铝石型铝土矿,考察了反应温度、碱矿比、初始KOH溶液浓度、反应时间及添加CaO对溶出后赤泥化学成分和物相的影响.结果表明,在反应温度220℃、碱矿质量比1.5、初始KOH溶液浓度50%(ω)、反应时间1h的条件下,Al2O3回收率可达81.4%,赤泥的铝硅质量比降至1.06,赤泥中硅主要以KAlSiO4形式存在.溶出过程中添加CaO不能提高Al2O3溶出率.进一步回收溶出后赤泥中的K2O和Al2O3,终赤泥中K2O含量降至0.61%,Al2O3含量降至8.09%,Al2O3总回收率可达90.7%.     

从伯方煤矸石中提取SiO2的试验研究

以伯方煤矸石酸浸提取A12O3后的残渣为原料制备SiO2,讨论了反应温度、反应时间、碱渣比、液固比对SiO2浸出率的影响.实验结果表明,反应时间、碱渣比、液固比对SiO2浸出率影响较大.经正交试验确定了最佳工艺条件:反应温度90℃,反应时间90 min,碱渣比1.4,液固比3∶1,此时SiO2浸出率达56.37％.XRD分析发现,所得产品为非晶态白炭黑,与标准SiO2 XRD衍射图谱相比可知,实验得到的白炭黑孔多、比表面大.SEM分析表明,制得的白炭黑是由小颗粒团聚而成的不规则球形颗粒,平均粒度为250 nm左右,白炭黑颗粒与颗粒相互连接,形成三维的网状结构.     

亚熔盐溶出一水硬铝石型铝土矿过程中赤泥的铝硅行为

对NaOH亚熔盐溶出一水硬铝石型铝土矿过程中赤泥的Al, Si行为进行了研究,通过实验研究了溶出过程的反应温度、碱矿比、添加CaO等主要因素对赤泥成分和物相结构的影响. 结果表明,在相同碱矿比下,温度越高越有利于Al2O3的溶出. 在碱矿比为2、反应温度为180℃、反应时间为2 h的条件下,一水硬铝石完全溶出,赤泥中硅主要以Na8Al6Si6O24(OH)2(H2O)2和Na9Al9Si15O48(H2O)27的钠铝硅酸盐形式存在. 亚熔盐溶出过程中添加CaO并不能抑制Si进入溶出液中,甚至会降低Al2O3的溶出率. 但添加CaO可以减少碱的损耗,适于处理中等品位的铝土矿.     

石煤钒矿拌酸熟化浸出新工艺

对南方某石煤钒矿进行拌酸熟化浸出,考察了矿物粒度、加水量、硫酸用量、熟化温度、熟化时间及水浸工艺参数对钒浸出的影响,并研究了H2O在熟化过程中的行为. 得到最佳工艺流程和结果为：先将石煤钒矿磨至125 mm以下,加10%水润湿,再加入20%浓硫酸拌匀,140℃下保温熟化3 h,按液固比1.5 mL/g水浸2 h,钒浸出率达87.8%. 石煤矿物中含钒云母结构在熟化过程中被破坏,形成难溶的SiO2,浸出液中SiO2浓度为0.09 g/L,利于后续处理.     

微硅粉中SiO2在稀碱液中的溶解行为及动力学

研究了微硅粉中SiO2在稀碱溶液中的溶解行为及溶解动力学,考察了反应时间、NaOH初始浓度及反应温度对SiO2浸出率的影响,并分析了原料和浸出渣的物相. 结果表明,SiO2的浸出率随碱初始浓度和反应温度增加而增加. 微硅粉中无定型SiO2在NaOH稀碱液中的溶解表观活化能为18 kJ/mol,说明该溶解反应由扩散控制.     

高铝煤矸石铝硅分级提取实验研究

分级研究了热活化条件下高铝煤矸石在盐酸和氢氧化钠溶液中的铝硅溶出行为。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和比表面积测定仪（BET）对煤矸石试样做了表征分析。通过正交实验分析了反应温度、反应时间、初始酸碱浓度和固液比对热活化处理后高铝煤矸石中Al2O3和酸浸渣SiO2溶出率的影响。结果表明：酸浸溶出Al2O3反应过程中,固液质量比和酸浸时间对溶出率的影响最为显著,酸浸过程的最优工艺条件：初始盐酸质量分数为20%、酸浸温度为90 ℃、酸浸时间为2.5 h、固液质量比为1∶6,在此条件下,Al2O3的浸取率达82.95%;强碱溶解酸浸渣溶出SiO2反应过程最优工艺条件：碱溶温度为95 ℃、碱溶时间为2.0 h、NaOH质量分数为20%、固液质量比为1∶10,在此条件下SiO2溶出率为69.74%,碱溶温度和碱液浓度对溶出率的影响最为显著。     

钒酸钾钙化沉钒法制备钒酸钙

针对钾系亚熔盐法分解钒渣的中间产品钒酸钾,提出通过添加CaO实现钒酸钾中钾、钒分离,并同步实现钾再生循环的新方法,考察了各工艺参数对钙化沉钒的影响,得到钙化沉钒的最佳工艺条件. 结果表明,在KOH浓度140 g/L及CaO添加量为理论计算量的1.2倍、反应温度90℃、反应时间2 h的最佳工艺条件下,钒酸钾中钒转化率达95.9%以上,生成的钙化产物为Ca10V6O25,可直接用于钒铁冶炼,钾生成KOH返回用于分解钒渣.     

LF精炼废渣水热浸出过程中主要矿相的溶解行为

通过水热浸出实验分别研究了精炼废渣及合成的废渣中2种主要单一矿相12CaO?7Al2O3和2CaO?SiO2的溶解行为,并将二者进行对比分析,探究了LF精炼废渣在水热浸出过程中的溶解行为。结果表明,废渣浸出过程中浸出液的pH?12,且随浸出时间增加,电导率和Ca浓度增加,Al浓度急剧下降,Si浓度低于0.1 mg/L且保持不变;12CaO?7Al2O3浸出过程中,随时间增加,浸出液pH值稳定在约11.3,浸出液中Al浓度增加,Ca浓度略微下降。2CaO?SiO2浸出液中主要为Ca2+,Si浓度低于0.6 mg/L;废渣与单一矿相浸出过程的pH值及Al, Si浓度较接近,可以通过单一矿相的溶解行为研究精炼废渣在水热浸出过程中的溶解行为,但废渣浸出液的Al和Si浓度均低于单一矿相,表明废渣中CaO等其它组分溶解抑制了12CaO?7Al2O3和2CaO?SiO2溶解。     

钒渣焙烧-碱浸提钒工艺焙烧过程机理

对钒渣空白焙烧-碱浸提钒,研究了钒渣中钒的转化和溶出规律. 结果表明,焙烧过程中渣中钒铁尖晶石FeV2O4中的钒逐步氧化成VO2和V2O5,并优先与Ca, Mn和Mg等形成钒酸盐;浸出分为低温浸出和高温浸出,低于180℃只能浸出钒酸盐和钒氧化物,高于180℃可浸出固溶在硅酸钙中的钒,钒浸出率达97.63%.     

钒渣钙化焙烧参数对钒浸出率的影响

在分析钒渣(V2O3 8.07%)钙化焙烧过程反应机理的基础上,采用钙化焙烧-酸浸法研究了钙化焙烧过程中CaO/V2O3(质量比)、焙烧温度、焙烧时间对钒浸出率的影响. 结果表明,焙烧温度在600~900℃之间时,V2O5等钒氧化物可与CaO发生反应,形成以CaV2O6, Ca3V2O8, CaV3O7为主的钒酸钙. 当CaO/V2O3由0.48提高到约1.125时,钒浸出率由55.3%提高到69.2%,当CaO/V2O3>1.125时,钒浸出率开始下降. 焙烧温度由750℃提高到825℃时,钒浸出率由56.3%提高到69.7%,温度进一步升高,物料开始烧结,浸出率逐渐下降. 随焙烧时间延长,钒浸出率逐渐提高,2 h后达最大;时间继续增加,钒浸出率会因物料间发生二次反应而下降.     

P2O5对炼钢炉渣中石灰溶解过程的影响

在1400℃下,将平均尺寸φ15 mm?10 mm的石灰块投入CaO?SiO2?FeO及CaO?SiO2?FeO?P2O5两组渣系中,研究了静态条件下石灰在两组渣系中的溶解行为。结果表明,两组渣系在反应界面周围形成四个区域,即基体渣层、C2S渗透层、铁酸钙渗透层和石灰层。渗透层为石灰中的Ca2+与液渣中的Fe2+相互渗透所形成的一个多相共存区域,存在致密固相层影响石灰的溶解。渗透层中的铁酸钙层逐渐被C2S层取代,C2S层厚度不断增加最终溶解于液相渣中。5~60 s两组渣系石灰溶解速度相近,60~80 s含磷渣系石灰溶解速度显著加快。当渣中加入P2O5时,磷会固溶于C2S中形成C2S?C3P固溶体层,该层的形成会排挤FeO进入渣中,提高渣的渗透能力,加速石灰溶解。     

高钙钒比钒渣钠化焙烧熟料浸出条件研究

采用高钙钒比钒渣[钙钒比ω(CaO)/ω(V2O5) 0.32]在适宜钠化焙烧条件下的熟料,通过单因素控制法,进行水浸出和碳酸铵浸出实验. 对比钒渣熟料两种浸出的适宜条件和浸出效果,分析其特点. 对浸出前后的钒渣进行物相分析,考察和对比两种浸出的浸出机理. 结果表明,钒渣熟料水浸适宜条件为,温度90℃,时间30 min,液固比8.0 mL/g. 此条件下的钒浸出率为89.4%;钒渣熟料碳酸铵浸出适宜条件为,温度60℃,时间20 min,碳酸铵含量12%. 此条件下钒的浸出率为90.2%;与熟料水浸相比,碳酸铵浸出钒的浸出率提高0.8%,浸出温度下降30℃,浸出时间缩短10 min;熟料水浸时只有水溶性钒酸盐被浸出,而碳酸铵浸出时水溶性钒酸盐和部分水不溶性钒酸盐都被浸出.     

碳酸钠焙烧铝系钒铁炉渣共提取钒与铝

通过对铝系钒铁炉渣碳酸钠焙烧-水浸全过程的矿物分析、热力学计算及对比实验,研究了炉渣中钒、铝同步转化、溶出的机理与规律. 结果显示,焙烧进程中渣中镁铝尖晶石MgO×Al2O3相、CaO×2Al2O3相逐渐消失,MgO相生成,并生成碱熔相Na2O×Al2O3和钒酸盐. 随焙烧温度及时间增加,Na2O×Al2O3和钒酸盐相明显增多,钒、铝溶出率增加. 焙烧熟料经水浸后,液相呈碱性,钒、铝分别以可溶性钒酸钠和铝酸钠的形式进入水相,固相残留物为少量未反应的镁铝尖晶石及新生成的MgO和Ca(OH)2. 在磨矿粒度<75 mm、配碱系数1.0、焙烧温度1000℃及焙烧时间4 h的优化条件下,钒的溶出率可达90%,铝的溶出率可达75%.     

液态排渣煤渣的高附加值利用

针对液态排渣方法排出的煤渣长期得不到有效利用的现状,以水煤浆气化炉锁斗排出的煤渣为研究对象,通过水介质洗选将其分离为未燃炭粒和硅酸盐玻璃渣体,分别采用元素分析仪、量热仪、电感耦合等离子发射光谱仪和X射线衍射仪对上述固体进行分析,考察了SiO2提取方法及颗粒粒径、浸取液浓度、反应液固比、反应温度和反应时间等实验条件对硅酸盐玻璃渣体中Fe、SiO2浸取率的影响。结果表明,所得炭粒中C元素含量大于63%,干基低位发热量超过21MJ/kg。硅酸盐玻璃渣体晶相结构为无定形,Si、Al、Ca和Fe氧化物含量之和占到总量的93.47%,加入酸可破坏原料的化学结构。用盐酸和氢氧化钠溶液浸取硅酸盐玻璃渣体,可浸出90%以上的Fe和93%以上的SiO2,固体废弃物减排近92%。     

转炉渣中含磷固溶体相的形成行为研究

本工作在1400℃下,将平均尺寸约450μm的硅酸二钙颗粒加入到CaO-FeO-SiO₂-P₂O₅体系转炉渣,研究了硅酸二钙的溶解及含磷固溶体相的形成行为。结果表明,硅酸二钙颗粒在FeO-SiO₂-P₂O₅体系转炉渣中溶解时,沿硅酸二钙颗粒周围形成3个区域：未熔硅酸二钙区域(边缘区域渗透高FeO含量的液态渣)、液相和固相(2CaO·SiO₂固相和2CaO·SiO₂-3CaO·P₂O₅固溶体)共存区域以及基体渣层;转炉渣中含磷固溶体相的形成方式为析出机制和扩散机制共存,通过析出机制形成的固溶体中的磷含量较高、其他元素含量较低;通过扩散机制形成的固溶体中的磷含量相对较低、其他元素含量相对较高。     

电炉精炼渣中重金属在不同溶液体系的浸出行为

采用全溶实验、短期与长期浸出实验,对电炉精炼渣中重金属元素的浸出行为进行研究,并通过SEM与XRD分析其机理. 结果表明,电炉精炼渣中Ba元素短期浸出浓度最高值为52.10 mg/L,超出国家污水重金属排放标准;Ni元素短期浸出浓度最高值为0.025 mg/L,V元素长期浸出浓度最高值为0.176 mg/L,超出生活饮用水卫生标准. 重金属元素的浸出主要是由于钢渣中Ca2SiO4×H2O (C-S-H)等结构的破坏.