铁水中钒氧化及钒铁尖晶石形成的研究

以热力学计算结果为依据对铁水中钒的氧化行为及钒渣中钒、铁存在的价态进行了理论分析,模拟铁水中钒的氧化反应制取钒渣,运用X衍射分析了钒铁尖晶石的分子组成,研究了FeO对钒铁尖晶石形成的影响.结果表明,铁水中的钒主要被氧化成V3+,也有少部分被氧化成V2+,钒渣中的铁有Fe2+和Fe3+两种形式;当初渣中氧化剂(FeO)的摩尔量与铁水中V的摩尔量比X<2时,钒渣中的钒铁尖晶石以FeV2O4的形式存在;当23时,钒铁尖晶石以Fe2VO4的形式存在.     

提钒尾渣高效脱碱及配矿炼铁工艺

通过单因素实验研究了常压、恒温水浴条件下提钒尾渣脱碱规律,确定了脱碱提钒尾渣配矿烧结工艺参数及路线.结果表明,碱性体系中引入CaO,提钒尾渣中的方钠石、钙霞石等铝硅酸钠相不再是稳定固相,Ca2+会替换2个Na+生成更稳定的钙石榴石相,使钠离子进入溶液溶出.在NaOH添加量为提钒尾渣质量的20%及CaO过量系数为2的条件下,提钒尾渣中的Na2O含量减少至0.9%;脱碱后尾渣替代低钒高品位铁精矿粉用于配矿炼铁,配加量约为20kg/t,配加前后对烧结工艺参数没有影响,且由于承钢钒钛矿SiO2品位低,配加尾渣后成品烧结矿指标明显改善,其机烧矿转鼓指数提高0.6%.     

亚熔盐高效提钒铬清洁生产技术产业化应用

在亚熔盐生产线达产达效期间,对钒渣液相氧化、液固分离、钒酸钠结晶、三效蒸发等工序进行了研究。结果表明,在纳微曝气氧化及规模放大效应共同作用下,亚熔盐示范工程可实现较低温度(140~180℃)和较低压力(0.6~1.0 MPa)下钒和铬的高效同步提取,钒和铬的转化率分别为93%和85%;对不同原料来源的钒渣,纳微曝气亚熔盐技术均体现出优异的浸出性能;全自动立式压滤机采用三级逆流洗涤方式,保证了尾渣含水率低于30wt%,钒含量低于0.15wt%,铬含量低于0.05wt%;选用OSLO冷却结晶器进行钒酸钠结晶,钒酸钠结晶率达到61.5%;通过在三效系统蒸汽接口处增设减温减压器,实现循环碱液浓度由试生产初期的45wt%提高至50wt%。利用亚熔盐产线对传统钠化焙烧工艺废水处理过程中产生的钒铬泥进行钒铬浸出,在反应温度175℃、反应压力0.65 MPa、进出料速度0.25 t/h的工作条件下实现了钒铬泥中钒和铬的高效浸出,钒和铬的浸出率分别为93.68%和96.76%。当溶液中铬浓度达到25~30 g/L后,铬酸钠结晶工序可保证将每次液相氧化反应溶出的铬全部结晶析出,铬酸钠的结晶率为17.65%。     

钒化工流程高效提取钒元素

进行了强碱浸出钒渣焙烧熟料实验及钒化工固体废料(脱硅渣、钒酸铁泥、二次渣)混料低碱量焙烧实验,以提高现有钒渣钠化焙烧工艺钒浸出率.结果表明,钒相被赤铁矿相(Fe_2O_3)、板钛矿相(Fe_2TiO_5)及锥辉石相[NaFe(SiO_3)_2]包裹,强碱浸出钒渣钠化焙烧熟料工艺中NaOH浓度为10 g/L时,钒浸出率高达83.15%,过滤效率提高12%;二次渣配脱硅渣后加NaOH或Na_2CO_3焙烧均可高效浸出钒,尾渣含钒仅为0.57%;混渣采用混碱(Na_2CO_3和NaOH复合添加剂)焙烧提钒,钒酸铁泥配加量在8%以下时,二次渣配钒酸铁泥加Na_2CO_3焙烧可高效浸出钒,尾渣含钒仅为0.68%.     

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%.     

钙化提钒溶液沉钒的影响因素及沉钒动力学

用(NH4)2SO4对钒渣钙化焙烧、稀酸浸取、化学沉淀净化后的酸性含钒溶液进行沉淀富集,考察了钒浓度、初始pH值、加铵系数(NH3/V摩尔比)、沉钒温度和时间对沉钒率及V2O5含量的影响,研究了沉钒动力学,对沉钒产物进行了表征. 结果表明,在初始pH为2.00?0.05、加铵系数1.5、温度大于95℃、沉钒时间120 min、钒液中V浓度大于20 g/L的条件下,沉钒率超过96%,产品中V2O5含量大于98%,杂质含量符合98级氧化钒的国家标准. 75~99℃下的沉钒过程可由Avrami动力学方程描述,表观活化能Ea=93.23 kJ/mol,指前因子A=9.14×1011 min?1. 铵盐沉钒产物为(NH4)2V6O16?1.5H2O,高温煅烧所得V2O5晶体为柱状,平均粒径1.25 ?m,主要杂质Mn以MnV2O6形式存在.     

转炉钒渣钠化焙烧分解机理的研究

工业上主要采用钠盐添加剂与钒渣进行高温焙烧,以期使得转炉钒渣中的含钒物相转化,获得易于浸出的含钒钠盐,但是转炉钒渣钠化焙烧过程的物相转化机制并不明确,导致后续钒的分离工作存在困难。以碳酸钠为添加剂,考察了钒渣钠化焙烧过程转化机理。结果表明:随着碳酸钠由5%添加到20%的过程中,钒渣中原有的钒铁尖晶石逐渐消失,最终熟料中仅存在Fe_2O_3、Fe_2TiO_5、NaFeO_2、SiO_2以及NaVO_3。过量的碳酸钠添加不会使得钠化焙烧熟料发生进一步变化,15%的碳酸钠添加量即可。     

粗四氯化钛有机物精制除钒尾渣提钒技术

从四氯化钛有机物精制除钒尾渣中提钒并制备V2O5产品,研究了精制除钒尾渣焙烧温度、浸出剂加入量、液固比、浸出温度、浸出时间对尾渣中钒转化和溶出率的影响。结果表明,焙烧温度大于600℃时,可高效脱除精制除钒尾渣中的碳和氯(?0.1%),且低价钒被氧化为高价,钒主要以V2O5形式存在。对焙烧后的尾渣以Na2CO3水溶液为浸出剂,液固比6 mL/g及80℃下浸出60 min,钒浸出率为85.5%,浸出液仅含少量Si, Al, Ti杂质,以NH4+:V=2.5:1(摩尔比)直接加铵盐沉钒,得到NH4VO3,经干燥、煅烧制得V2O5产品,可满足99级粉钒指标要求,全流程钒收率为75%。     

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.     

直接还原钒渣制备铁钒合金热力学分析及性能

围绕钒渣的资源化利用的研究热点，以钒渣和高铁赤泥为原料，采用高温碳热还原熔炼的方法成功地制备了铁钒合金。热力学分析表明铁和钒的氧化物在高温下均可被还原为金属单质，且二者在固液相中均能无限互溶，证明以此种方法制备铁钒合金可行。实验研究了原料配比对金属回收率的影响，以及Na₂CO₃和焦炭添加量对合金组织及性能的影响，结果表明，高铁赤泥的加入可以提高炉料碱度，Na₂CO₃的加入改善了Fe₂SiO₄和FeAl₂O₄的还原条件，有利于提高反应体系的还原效率；Na₂CO₃和焦炭的最佳添加量分别为8wt%和30wt%，此时原料中Fe和V的回收率最大。V在合金凝固过程中促进了珠光体转变，提高了合金的力学性能。     

钒铁冶炼炉氧化铝渣用于耐火材料的性能分析

通过选取完整的氧化铝渣饼,进行物理化学性能测试,来探索钒铁冶炼炉氧化铝渣用于耐火材料的可能性。测试结果显示,氧化铝渣的主要成分为Al2O3、MgO和CaO,且以镁铝尖晶石、铝酸钙为主;耐火度大于1 790℃,体积密度大于3.0g·cm^-3,吸水率小于3.0%;氧化铝渣具有水硬性,可替代高铝水泥;其颗粒强度与焦宝石接近,可用作耐火骨料。综合各项指标,氧化铝渣可用于耐火材料。     

利用提钒尾渣制备烧结广场砖实验研究

以提钒尾渣为主要原料,采用半干法成型方法制备烧结广场砖,通过添加广西白泥、硅铁灰、粉煤灰和A12O3粉可以优化提钒尾渣烧结广场砖的物理指标,提高烧结广场砖的性能.通过条件试验较系统研究了广西白泥配入量、粉煤灰、硅铁灰和A12O3粉配入量对烧结广场砖常温耐压强度和吸水率的影响.条件试验表明:广西白泥配入量为20%左右较适宜、硅铁灰配入量控制在5%以内较适宜、粉煤灰配入量控制在6%以内较适宜、Al2O3粉添加量控制在8%以内较适宜.制得提钒尾渣广场砖的常温耐压强度达到28 MPa以上,吸水率可以降低到10%左右.     

钒渣提取五氧化二钒的研究

研究了从玉钢钒渣中提取五氧化二钒工艺。采用X荧光光谱分析和化学滴定法,系统地研究了添加剂用量、焙烧温度、沉钒温度和pH等因素对玉钢钒渣中五氧化二钒回收率的影响,并制定了合理的提钒流程参数。通过实验发现,在最佳流程参数条件下(添加剂与钒渣质量比为22:100,焙烧温度为850℃保温2h,沉钒时水浴温度为95℃,沉钒pH为2.2),五氧化二钒的回收率达到了85.4%,且五氧化二钒的纯度大于99%。     

铅锌尾矿和冶炼渣双掺制备复合水泥的试验研究*

广西河池市铅锌尾矿和冶炼渣大量堆存,缺少有效处理途径的,通过对铅锌尾矿和冶炼渣进行化学成分分析,其主要成分与水泥熟料相似,因此进行了铅锌尾矿和冶炼渣制备复合水泥的实验。实验主要研究了尾矿和冶炼渣对复合水泥强度、标准稠度需水量、凝结时间和安定性的影响。结果表明单掺尾矿能配置P·O32.5水泥,单掺冶炼渣能配置P·C42.5水泥,并结合扫描电镜对微观结构进行了分析,表明混合材掺入后使体系结构更加致密。     

弱氧化剂CO2(g)对含钒铁水吹炼制钒渣的影响

采用弱氧化剂选择性氧化含钒铁水,先弱氧化脱硅,再强氧化提钒,以获得高品位的钒渣。对弱氧化剂CO2浅度氧化含钒铁水炼制钒渣进行了理论分析,确定脱硅保钒反应的物理化学条件,研究了温度、CO2气体流量、搅拌和熔剂等因素对脱硅保钒反应的影响及脱硅反应产物的分布。结果表明,温度1450℃及CO2气体流量1 L/min、有搅拌条件下,脱硅率高达68.62%,而钒氧化率仅为0.73%。     

高硅铁水转炉提钒对钒渣质量的影响及对策

铁水[Si]对转炉提钒钒渣质量影响较大,铁水[Si]抑制钒渣的氧化,钒渣渣态稀,导致钒渣品位下降、产渣率下降、半钢余钒偏高。通过采用提钒复吹工艺、在提钒终点加入碳质还原剂浓缩钒渣、预脱硅技术、优化提钒冷却剂、供氧时间和氧枪枪位等措施,钒渣品位由原来的15.2%提高到目前的16.2%。     

赤泥酸浸提钒

采用H2SO4, HCl, HNO3三种浸出剂提取赤泥中的钒,考察了酸浓度对钒浸出率的影响,对赤泥、浸出液和浸出渣进行了分析,研究了钒溶液的热力学,绘制了不同价态钒浓度对数与pH值关系图. 结果表明,H2SO4最适合赤泥酸浸提钒,在液固比5 mL/g、反应温度90℃、反应时间1 h和H2SO4浓度5.5 mol/L条件下,钒浸出率为88%. 经H2SO4浸出后,赤泥中的板钛矿、钙钛矿、白云石、赤铁矿和白云母均一定程度溶解,出现硬石膏物相. 浸出液pH=0.47,溶液呈蓝色,钒呈4价,钒浓度为0.006773 mol/L,赤泥中的V(IV)与SO42-形成VOSO4,提高了钒的溶解度,拓宽了其稳定存在区间. 随H2SO4浓度升高,VO2更易溶解且溶解产物VOSO4更稳定.