钒铬渣钙化焙烧—酸浸过程多组元浸出行为

以钒铬渣钙化焙烧熟料为原料,探究了浸出pH值、浸出温度、浸出时间和浸出液固比对钒铬渣中钒以及铬、锰、硅、钛、铁组元浸出率(质量分数,下同)的影响.结果表明:在酸浸过程中浸出pH值为2.8、浸出温度为60℃、浸出时间为60 min、浸出液固比为5的条件下,钒浸出率达到87.81%,此时铬、锰、硅、钛、铁浸出率分别为0.44%,23.91%,2.28%,0.23%,0.03%;此外,延长浸出时间、提高浸出温度、适当增大浸出液固比均有利于钒的分离提取.

钒渣钙化焙烧添加剂选择及工艺优化

相比传统的钒渣钠化焙烧—水浸提钒工艺,钙化焙烧—酸浸提钒更符合现代化生产的环保需求.本研究以西昌钒渣为原料,进行了钒渣钙化焙烧—酸浸提钒工艺研究,通过热重-差热分析(TG-DSC)以及钒浸出实验,系统研究了单一和混合焙烧添加剂对焙烧过程的影响,探究了配钙比、焙烧时间和焙烧温度对钒渣中主要物相演变规律及钒提取行为的影响.综合实验结果和生产成本来看,单一CaCO3作为钙化焙烧添加剂效果较好.以配钙比(n(CaO)/n(V2O5))为2加入CaCO3、焙烧时间为2h、焙烧温度为850℃时钒浸出率达到84.35%.在钙化焙烧过程中,尖晶石相和橄榄石相发生分解,低价铁被氧化成Fe2O3,钒由低价氧化到高价并生成钒酸钙.

钒铬渣锰盐焙烧酸浸过程中钒、铬的分离行为

本文针对目前钒铬渣中钒铬组元难以实现高效环保分离的研究现状,以钒铬渣为研究对象,碳酸锰为焙烧添加剂,通过钒铬渣碳酸锰焙烧−酸浸工艺实现了钒铬的高效分离。通过正交试验设计研究碳酸锰加入量、焙烧温度、恒温时间和升温速率对钒铬浸出行为的影响。结果表明:焙烧过程中钒尖晶石与碳酸锰的分解产物Mn_(2)O_(3)结合生成酸溶性的焦钒酸锰Mn_(2)V_(2)O_(7),随后在浸出过程中进入液相。而铬与铁结合生成稳定的固溶体(Fe_(0.6)Cr_(0.4))_(2)O_(3),浸出后转移入渣相。当碳酸锰加入量(以n(MnO)/n(V_(2)O_(5))计)为2.0,焙烧温度为850℃,恒温时间为2 h,升温速率为5℃/min时,钒浸出率达到最大值89.37%,铬浸出率仅为0.10%,实现钒的高效提取与钒铬分离。

钒渣钙化焙烧过程的富氧强化研究

钒渣钙化焙烧工艺参数与气氛对钒浸出率具有很大影响.本文以转炉钒渣为原料,探究富氧条件对钙化焙烧参数:焙烧时间、焙烧温度、钙钒物质的量之比(n(CaO)/n(V2O3))以及钒浸出率的影响和强化作用.结果表明,富氧可显著促进钒渣钙化焙烧过程,对焙烧时间和钙钒物质的量之比均具有明显优化效果.与空气气氛相比,纯氧气气氛下焙烧时间可缩短1h,n(CaO)/n(V2O3)可降低0.5;在焙烧温度850℃、恒温焙烧时间2h、n(CaO)/n(V2O3)=1.5、纯氧气气氛的条件下,钒浸出率达88.37%,较空气气氛下提高6.57%.

不同钙含量钒渣的物相结构对钙化提钒的影响

以钙含量较低的西昌钒渣为基准,向其中添加不同含量CaO并重熔结晶得到不同钙含量的钒渣,利用XRD和SEM-EDS分析方法探究钒渣物相组成和微观结构随其钙含量变化的演变规律,查明不同钙含量钒渣钙化焙烧熟料的物相变化及对钒浸出率的影响。结果表明:随钒渣中CaO质量分数升高,尖晶石晶粒尺寸逐渐增大,橄榄石相Fe_(2)SiO_(4)逐渐转变为Ca_(2)SiO_(4)。当CaO含量升高至9.7%时,部分钛由钛铁尖晶石转移到钙钛矿。进一步升高CaO含量至13.7%时,尖晶石出现明显不规则化,且硅酸盐相逐渐复杂化。钙含量较低钒渣的钙化焙烧产物主要为焦钒酸钙,当钙含量超过3.7%后正钒酸钙开始生成。钙含量为2.7%的钒渣熟料钒浸出率最高为87.52%,进一步增加钙含量,钒浸出率略有下降,此时钒渣中原有的钙含量对钙盐焙烧添加剂用量和钒浸出率将产生影响。

基于钒铬渣钙化焙烧过程的V_(2)O_(5)/Cr_(2)O_(3)-CaO体系固相反应扩散行为

为探究钒铬渣钙化焙烧过程钒、铬组元与钙反应能力的差异,在热力学分析基础上,以V_(2)O_(5)、Cr_(2)O_(3)、CaO纯物质为原料,采用恒温焙烧法分别制备出V_(2)O_(5)-CaO与Cr_(2)O_(3)-CaO扩散偶。利用扫描电镜与能谱仪观测不同恒温时间后扩散界面的微观形貌以及产物层元素分布,分析恒温时间对固相界面反应的影响,并利用wagner方程对体系互扩散系数进行计算。结果表明:在空气气氛中873 K恒温焙烧9 h后,V_(2)O_(5)-CaO扩散偶界面产物层清晰,厚度与时间的平方根存在线性关系,说明该固相反应由扩散控速,产物以CaV_(2)O_(6)为主。而相同焙烧条件下,Cr_(2)O_(3)-CaO间未见明显的界面产物层,说明V_(2)O_(5)-CaO间固-固界面反应能力更强,其互扩散系数量级为10^(-10)cm^(2)·s^(-1)。