高铬钒渣浸出行为研究

高铬钒渣中钒和铬主要以尖晶石结构存在,难以直接溶出。试验以CaF_2和MnO_2作为助浸剂,对高铬钒渣的酸性湿法浸出过程进行强化。研究了CaF_2用量、MnO_2用量和反应时间等反应参数对钒铬浸出率的影响。试验结果表明:在酸性条件下,低价钒和铬难以直接溶出,浸出率只有38.47%和14.72%。CaF_2的加入可以破坏高铬钒渣表面的硅氧化合物结构,使得低价的钒和铬释放出来,与体系中的MnO_2反应被氧化溶出。适当延长反应时间,使各反应物充分接触,可以提高钒和铬的浸出率。在CaF_2和MnO_2的辅助浸出过程中,钒和铬的浸出率可以提高到62.08%和29.56%。     

钒铬渣两步氧化钠化焙烧分离钒、铬

通过计算反应Gibbs自由能对钒铬渣物相组成的氧化钠化过程进行理论分析,提出采用两步氧化钠化焙烧分离钒铬渣中的钒、铬。主要考察了焙烧温度、焙烧时间和苏打比对钒铬渣中钒、铬转浸率的影响。结果表明:钒铬渣氧化钠化焙烧提钒的最佳条件为焙烧温度830℃、焙烧时间2.5h和苏打比1.3,钒、铬的转浸率分别为88.6%和1.28%;提钒残渣氧化钠化焙烧提铬的最佳工艺条件为焙烧温度1100℃、焙烧时间2.5h和苏打比2.4,铬的转浸率大于80%。通过对渣相进行X射线衍射(XRD)和背散射电子(BSE)分析,钒铬渣焙烧熟料的主要物相为Fe_2O_3,FeTiO_3,Na_2Si_2O_5,NaVO_3和Cr_3O_8;进一步分析提钒残渣氧化钠化提铬机制,确定生成Na_2CrO_4的主要反应为CrO_3与Na_2Si_2O_5和NaFeO_2等中间产物发生的置换反应。     

碱性钒铬溶液除杂工艺研究

以钒铬渣钠化焙烧工艺得到的碱性钒铬浸出液为原料,分析了主要元素V、Cr及杂质Si、P的含量,探讨了铝盐对碱性条件下Si和P的去除机制,研究了·18H_2O用量、pH值、反应温度、反应时间及陈化时间等因素对Si、P去除效果的影响。结果表明:在弱碱性条件下,铝盐沉淀法可有效去除钒铬溶液中的Si和P,除Si率达98%,除P率达92%,满足后续沉钒要求。最佳除杂工艺条件为:Al∶Si(mol)=1.2,pH值9.0,温度90℃,反应时间15 min,陈化时间1 h。除杂过程中V和Cr的损失均小于5%,且进入除杂渣中的V和Cr容易洗涤回收,净化后液经沉钒、煅烧,沉钒率大于98%,最终得到的粉状V2O5产品质量满足标准《YB/T 5304—2011》中99级要求。     

硅质石煤钒矿提钒新工艺研究

通过单因素条件试验确定了"空白焙烧-碱浸"和"氧化剂氧化-酸浸"这两种提钒工艺的最优工艺参数。试验结果表明:空白焙烧-碱浸的最佳工艺条件为矿样粒度0.074 mm、焙烧温度800℃、焙烧时间3 h、氧分压10~100Pa、浸出温度90℃、浸出时间3 h、烧碱浓度40 g/L、液固比1.5∶1.0,在此条件下钒的浸出率可达到83.8%,比传统的钠化焙烧-酸(碱)浸工艺提高20%以上。在矿物粒度0.074 mm、氧化剂MnO2用量为5%、硫酸浓度为40%(质量分数)、浸出温度为90℃、浸出时间为9 h、液固比为2.5∶1.0的条件下,氧化剂氧化-酸浸提钒工艺的钒浸出率可达72.4%,比传统的钠化焙烧工艺高出10%以上。     

钒铬液水热水解法提钒技术研究

针对高铬钒渣氧化钠化焙烧—水浸提钒铬工艺获得钒铬液的特点,解决常规铵盐沉钒工艺产生高Na~+、高NH_4~+废水难处理的问题,选用水热法水解沉钒技术从高铬高钠的钒液中高效分离提取出钒,为后续提铬及废水处理创造了有利条件。分别研究了水解沉钒温度、pH值和反应时间与沉钒率和铬损失率的关系,结果表明:在反应pH值1.8,温度120℃,反应时间180 min的条件下可获得接近90%的沉钒率,水解产物经打浆洗涤—煅烧后即制得满足98粉钒标准(YB/T 5304—2011)要求的氧化钒产品。     

亚硫酸钠助浸剂提高硫酸体系中钒铬废渣钒浸出率的研究

通过在钒铬废渣硫酸直接酸浸工艺中添加亚硫酸钠助浸剂浸出钒钼,系统研究了亚硫酸钠用量、浸出温度、硫酸体积浓度、浸出时间对钒和钼浸出率的影响。结果表明,在亚硫酸钠用量12%、温度25℃、硫酸体积浓度20%、浸出时间2h的最佳条件下,钒浸出率为94.55%(较未添加亚硫酸钠提高了11.84个百分点),钼浸出率为90.46%,铬、铁等其他金属元素浸出率均在5%以下。通过XRD、热力学分析可知,亚硫酸钠的添加显著降低了钒溶出反应的ΔG,促进钒酸钙还原浸出而提高钒浸出率,钼酸钙的酸溶液易溶性未发生改变,而三氧化二铬以及类质同象存在于其晶格的杂质元素铁因结构稳定,均难以溶出。     

钒铬渣氧化钙化焙烧-酸浸提钒实验研究

通过计算钒铬渣氧化钙化焙烧的反应Gibbs自由能,对其过程进行理论分析,结果表明,钒铬渣氧化钙化焙烧过程生成钒酸钙要比生成铬酸钙在热力学上更有优势,可以控制一定的工艺条件,使钒铬渣中V先提取出来,达到V与Cr分离的目的。通过对钒铬渣氧化钙化焙烧-酸浸工艺的正交实验研究,探讨钙化时间、氧化时间、钙比和焙烧温度对V、Cr转浸率的影响;结果表明,影响V转浸率的因素按主次排序依次是:钙比焙烧温度钙化时间氧化时间。进一步采用单因素实验研究了钙比和焙烧温度对V、Cr转浸率的影响;结果表明,适宜的优先提钒工艺参数为:焙烧温度1 000℃,钙比1.2,氧化时间2h,钙化时间2h,在此条件下V转浸率可达85.76%,Cr转浸率为14.61%。     

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     

从某低品位石煤钒矿中浸出钒的工艺研究

研究了从某低品位石煤钒矿中浸出钒,主要考察了硫酸直接浸出、氧化焙烧—酸浸、氧化焙烧—碱浸和钙化焙烧—碳酸钠浸出等工艺对钒浸出率的影响。结果表明:造球氧化焙烧—酸浸流程工艺指标较好;在焙烧温度850℃、焙烧时间2h、酸用量为矿石质量60%条件下浸出6h,五氧化二钒浸出率达62.5%。     

高铬钒渣空白焙烧超声波辅助浸出钒铬试验研究

以高铬钒渣无盐空白焙烧获得的焙烧熟料为原料,通过超声波辅助浸出研究其中钒与铬的浸出行为,并得出较优的工艺参数组合。具体研究了超声功率、浸出介质浓度、液固比、浸出温度和浸出时间对钒铬浸出行为的影响。结果表明,超声功率为560 W,浸出介质浓度为10%,液固比为7,浸出温度为60℃和浸出时间为20 min时,钒浸出率达到最大值,同时,铬浸出率最小,实现了钒的高效提取与钒铬分离。对钒浸出率来说,超声波功率对钒浸出率影响最大,其次是液固比,酸浓度和浸出时间,浸出温度对钒浸出率影响最小。对铬浸出率来说,空白焙烧超声波辅助浸出下铬浸出率均小于1%,超声波功率对钒浸出率影响最小,而酸浓度对铬浸出率影响最大。     

粘土钒矿不磨不焙烧直接酸浸提钒的研究

粘土钒矿是一类重要的钒资源。某粘土钒矿的性质分析表明,粘土钒矿的主要化学组分为SiO2,Al2O3,属酸性矿石,适宜采用硫酸浸出;其中的钒以低价不溶的V(Ⅲ)为主,大部分赋存于伊利石矿物的硅-氧四面体微晶结构中,为了将钒浸出来并进一步提高钒的浸出率,必须破坏伊利石矿物的晶体结构、并利用氧化剂(助浸剂)将低价钒转化为高价钒。针对现有提钒工艺的不足,依据粘土钒矿的性质特点,提出了一种不磨不焙烧直接酸浸提钒的新工艺,并系统考察了各浸出因素如硫酸用量、助浸剂种类及用量、浸出时间、浸出温度、液固比等对钒浸出率的影响,结果表明,粘土钒矿不磨不焙烧直接酸浸提钒工艺是可行的,当H2SO4用量为30%、助浸剂选用MnO2、其用量为1.5%、浸出时间为6 h、浸出温度为90℃、液固比为1∶1时,钒的浸出率达92.58%,浸出效果理想。与传统提钒工艺相比,新工艺省去了高成本的磨矿工序以及复杂的焙烧工序,既简化操作、降低成本,又避免了焙烧污染,符合现代化工冶金的要求。     

钒铬渣钠化焙烧同步提取钒和铬

通过钒铬渣钠化焙烧化学反应理论分析和热力学计算,提出采用高碱低温钠化焙烧同步提取钒和铬。主要考察了钒铬渣粒度、碳酸钠用量、焙烧时间、焙烧温度对钒、铬转浸率的影响规律。研究结果表明,钠化焙烧最佳条件为钒铬渣粒度-0.074 mm、碳酸钠用量50%～53%、焙烧时间60～70 min和焙烧温度790～850℃,获得的钒、铬转浸率分别为98.31%和93.53%。钠化焙烧后,钒铬渣中的钒铬铁尖晶石、铁橄榄石、玻璃相等物相基本消失,生成的主要物相为钒铬酸钠、钠辉石、氧化铁等。     

生物炭还原五价钒的行为研究

针对钒化合物随价态升高毒性增加,且其对环境造成的危害也增大的现状,研究采用生物炭对其进行还原实现无害化处置。试验研究了生物炭用量、反应温度、硫酸浓度、反应时间等反应参数对钒还原率的影响。结果表明:五价钒在酸性条件下主要以VO_2~+、H_3V_(10)O_(28)~(3-)和H_2VO_4~-的形式存在,在短时间内可以被生物炭还原成低价。在合适的反应条件下,即:钒的初始浓度为3 g/L,生物炭用量为3 g,反应温度为90℃,反应时间为60 min,硫酸浓度为20 g/L和搅拌转速为500 r/min,钒的还原率可达92.14%。在生物炭将五价钒还原的过程中不会引入其他杂质,该方法进行技术改良后在实现五价钒无害化的同时还可以用来制备低价钒化合物。     

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。     

还原焙烧- 氧化浸出对石煤钒浸出率的影响

以湖北某地石煤钒矿为研究对象,此石煤钒矿中的钒大部分存在于钒云母中,其次为炭质包裹钒和游离态钒。为了更好地研究还原焙烧对钒云母中钒浸出率的影响,首先通过TG- DSC分析结合盐酸酸浸探究了提取石煤中游离态钒和碳质包裹钒的试验条件,然后研究了还原焙烧的焙烧温度、还原剂添加量以及氧化浸出过程中添加氧化剂对钒云母中钒浸出率的影响。结果表明,氧化浸出过程中加入氧化剂KMnO4对钒云母中钒的浸出率几乎没有影响,但在还原焙烧过程中加入还原剂铝可显著提高钒云母中钒的浸出率。     

H_2O_2-Fe_2(SO_4)_3-H_2SO_4体系中辉铜矿的浸取研究

以H_2O_2和Fe_2(SO_4)_3为氧化剂、NaCl为助浸剂,在H_2SO_4溶液中浸出辉铜矿中的铜。结果表明,在反应温度85℃,反应时间180 min,H_2O_2、Fe_2(SO_4)_3、NaCl、H_2SO_4浓度分别为0.2、0.25、0.5、0.5mol/L的条件下,铜浸出率可达94.33%。采用XRD和EDS等手段对不同反应时间浸出残渣进行了表征与分析,初步揭示了辉铜矿浸取反应历程。     

硼钙石强化转炉钒渣氧化焙烧的研究

转炉钒渣含有TiO2、Al2O3和硅酸盐,物料焙烧过程容易形成包裹钒铁尖晶石相,不利于低价钒的氧化转化,降低熟料钒化合物的浸出率。试验通过采用硼钙石作为添加剂,改善转炉钒渣钙法焙烧性能。结果表明,硼钙石可有效破坏含钒尖晶石相外层的硅酸盐,强化转炉钒渣钙法焙烧物相转化,从而降低焙烧过程温度,节约能耗。     

采用钙化焙烧—铵盐浸出工艺从钒渣中浸出钒

研究了采用钙化焙烧—铵盐浸出工艺从钒渣中提取钒。分别以氧化钙和碳酸钙为钙化剂对钒渣进行焙烧,考察了不同焙烧条件和浸出条件对钒渣中钒、硅、磷浸出的影响。结果表明:以碳酸钙为钙化剂,对钒渣在n(CaO)/n(V_2O_5)=1.2/1、钒渣粒度45～75μm、焙烧温度920℃条件下焙烧45 min,然后在60℃下用1 mol/L碳酸氢铵溶液浸出60 min,钒浸出率可达82%,硅浸出率低于9%,磷不被浸出,钒渣杂质脱除效果较好。     

难处理钒矿高效利用技术研究

采用复盐焙烧—弱碱浸出工艺从一种选矿富集得到的含钒混合精矿中提钒,精矿V_2O_5品位为1.738%,其中约70%的钒以低价钒(V~(3+))形式存在,且结构致密,属于难处理矿物。研究了添加剂、精矿粒度、焙烧温度、焙烧时间、浸出温度及浸出碱液浓度等因素对钒浸出率的影响。在添加剂为16.0%NaCl+7.5%Na_2CO_3+1.5%卤化物A复合盐、精矿粒度-0.075mm占86.2%、球团粒度～10mm、入炉温度200℃、焙烧温度830℃、焙烧时间2.5h、浸出L/S=2、浸出碱液浓度0.2mol/L、浸出温度60℃、搅拌时间2.0h的条件下,钒浸出率为78.52%。     

O216萃取分离钒与铬的工艺研究

采用O216—3~#惰性溶剂为萃取剂溶液,以钠化焙烧钒铬渣浸出液为原料,研究了浸出液萃前pH值、萃取剂溶液浓度、萃取温度、萃取反应时间、相比等因素对钒铬的萃取分离的效果,测定最佳工艺下萃取剂溶液的饱和容量。得到的最佳工艺条件为:浸出液pH为1.8、体积浓度为40%、温度为30℃、萃取时间为5 min、相比为1∶1,钒的单级萃取率达98.79%、铬的单级萃取率达36.42%,分离系数为142.90;O216萃取剂溶液对于钒铬的饱和容量分别为:V_2O_5:41.46 g/L,Cr_2O_3:3.62 g/L。O216—3~#惰性溶剂为萃取剂溶液用于钒铬分离,具有良好的分离效果。