钼精矿焙烧过程中杂质化合物对烧结行为的影响

在钼精矿焙烧过程中,伴生元素转化及其与二硫化钼的相互作用会引起粉体部分熔化、结块、团聚等烧结现象,严重影响钼焙砂质量和炉子寿命。本文研究了钼精矿焙烧时赋存的杂质(种类和含量)以及焙烧温度对其烧结行为的影响,对其烧结程度进行定量化计算,并观察烧结物中各成分黏结形态的微观形貌。结果表明:钼精矿中SiO_(2)和Al_(2)O_(3)对钼精矿焙烧烧结行为影响很小,而CaO、MgO、Fe_(2)O_(3)、CuO和K_(2)CO_(3)会强化烧结行为;增大反应温度达到MoO_(3)与钼酸盐共晶的临界温度后会加剧团聚现象;增大CaO、CuO和K_(2)CO_(3)含量,对钼精矿烧结行为影响最大。烧结物中各组分之间的黏结形态分为三类,即加SiO_(2)或Al_(2)O_(3)后呈孤立型,加CaO或MgO后呈交叉型,以及加Fe_(2)O_(3)、CuO或K_(2)CO_(3)后呈包裹型。

钒页岩浸出及离子分离过程界面溶液化学反应基础理论研究

基于分离化学冶金理论,采用第一性原理模拟计算研究方法,开展了钒页岩界面溶液化学反应基础研究,发展出湿法提取矿物结构弛豫机制、多元溶液体系竞争配位机理、有机官能团选择性富集原理等理论成果,厘清了钒从晶格溶解释放到溶液调控迁移全过程的核心反应机制,为新一代全湿法提取技术开发提供指导和支撑。

钼焙砂焙烧过程中杂质的可溶性转化机理

钼焙砂中杂质的去除因酸洗的取消而成为企业面临的新挑战,在焙烧过程中杂质矿物能否转化为可溶离子对当前水洗除杂具有重要意义。采用激光粒度仪、X射线衍射(XRD)等传统方法对钼精矿的粒度、孔径、元素等进行了分析,结合矿物解离分析仪(MLA)和Factsage热力学软件研究了钼焙砂生产过程中杂质元素的赋存形态变化,探索了杂质矿物转变为可溶性离子的具体路径。结果表明,钼精矿和钼焙砂都存在纳米级孔隙,会阻碍水洗除杂。铝钾矿物作为主要的不可溶性杂质对高纯钼产品生产有较大影响,且多以较大分子量的碱性矿物形式存在。钼精矿在焙烧过程中,白云母、正长石等含K矿物可部分转化为K+、Al3+等可溶性离子,再经水洗去除。加湿提高了正长石在焙烧过程中向可溶性离子的转化程度,有利于洗涤过程中杂质的去除。

钽铌清洁冶金与纯化技术研究进展与探讨

钽铌是至关重要的战略性金属。随着高端制造业对先进材料的需求不断增加,以及绿色发展理念的深刻践行,产品纯化精制和过程清洁循环已成为钽铌湿法冶金的重要转型目标。本文概述了我国钽铌原生资源及二次资源的特点与利用现状,系统介绍了钽铌原料绿色分解技术、钽铌溶液分离与纯化技术、钽铌冶金废水增值利用技术的新进展,结合工业实际对比分析了各技术优缺点,并从资源保障、技术发展方向及污染物全面治理等方面提出了展望和建议,以期为钽铌冶金工业的可持续高质量发展提供支持。

盐酸预处理—软锰矿+硫酸协同浸出钼钨矿工艺研究

针对国内某公司低品位混合型钨钼矿结构和成分复杂、难浮选且难浸出等问题,研究了盐酸预处理—软锰矿+硫酸协同浸出钼钨矿中的钼钨,考察了各因素对钨钼浸出率的影响。结果表明:在盐酸浓度1.5mol/L、液固体积质量比6.5/1、常压条件下,对钨钼矿石进行盐酸预处理;在盐酸预处理后滤渣20g、矿石粒度200目、软锰矿用量4g、硫酸浓度8mol/L,液固质量体积比5/1、温度90℃、浸出时间3h的最佳条件下,钼、钨浸出率分别为83%、73%。

钒渣空白焙烧-碳酸氢钠浸出选择性提钒

针对现有钒渣生产氧化钒工艺熟料浸出选择性差、浸出液杂质浓度高的问题,提出钒渣空白焙烧-碳酸氢钠浸出提钒新工艺,重点研究了焙烧温度、焙烧时间、钒渣粒度、碳酸氢钠浓度、浸出温度、浸出时间、熟料粒度、液固比对钒浸出率的影响规律,采用矿物解离分析仪(MLA)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等表征方法,分析了钒渣焙烧、浸出过程的物相和形貌变化特征。结果表明:钒渣空白焙烧过程中,钒主要与钙、锰结合生成焦钒酸钙锰,呈环状分布在氧化铁、铁板钛矿边缘;在焙烧温度930℃、焙烧时间120 min、碳酸氢钠浓度160 g/L、浸出温度95℃、浸出时间120 min、液固比(mL∶g)2∶1等条件下浸出,钒浸出率为94.03%;浸出液中钒38.83 g/L、硅0.21 g/L、铁0.08 g/L、磷0.08 g/L、钙0.02 g/L,锰、镁、铝、铬均<0.01 g/L,这表明浸出液中杂质浓度低,实现了熟料中钒的选择性浸出。碳酸化浸出液中的钙、锰、镁、铁、铝、磷、铬浓度低且理论上不富集,沉钒后的上层液可直接循环浸出熟料,省去废水处理工艺过程,避免水处理固废产生。

微波辅助氢氧化钠浸出废SCR催化剂中的钨和钒

针对某SCR脱硝催化剂中W和V的高效浸出,研究了采用微波辅助氢氧化钠浸出废SCR催化剂中的W和V。结果表明:在微波功率600 W、反应时间1 h、反应温度60℃、氢氧化钠浓度40%、液固体积质量比7.5/1条件下,SCR脱硝催化剂中的W、V浸出率分别可达89.96%、96.32%;碱浸渣经4 mol/L HCl溶液浸出1 h后,可得到纯度为98.76%的TiO_(2);与传统水浴加热方式相比,微波加热浸出方式不仅可以提高SCR脱硝催化剂对钨和钒的浸出率,同时还可大大缩短试验反应时间,为SCR脱硝催化剂中W和V的绿色有效浸出提供技术支持。

致密铼粒的制备研究

为了制备致密铼粒,采用粉末冶金法和电弧熔炼法分别处理5N铼粉。结果表明:当压坯压力为20 MPa、烧结温度2 000℃、烧结时间4 h时,在氢气气氛下烧结后制得致密铼粒,其致密度达到92.33%,且晶粒尺寸为8~20μm,其微观形貌呈现多孔状且具有较多孔洞缺陷;而电弧熔炼法所得铼粒微观形貌平整无缺陷,其致密度高达99.95%,优于粉末冶金法所得铼粒的致密度,但其晶粒尺寸偏大,其值为700~1 500μm。

AOD炉钼精矿直接合金化钼收得率影响因素分析

以钢液中C、Si、Mn、Fe等元素还原MoO_(3)的冶金热力学为基础,在AOD炉中进行钼精矿直接合金化试验,并分析加入时机、加入方式、熔炼温度、钢液成分对AOD炉钼的收得率影响。结果表明:采用加氧化钼矿球后其上覆盖碱性炉渣的加料方式钼元素收得率最高,可达到98.33%;在加入量相同的情况下,C质量分数为0.8%时加入钼精矿,钼元素的收得率较高;[C]质量分数为4.00%的纯铁液中,1600℃时[C]还原氧化钼的速率明显高于1500℃,纯铁液中不同质量分数的[Si]还原氧化钼的速率均高于碳元素。

放射性铌铁精矿中铀钍的脱除及分离

通过对国内某企业进口放射性铌铁精矿进行工艺矿物学分析,确定该精矿的主要矿相为烧绿石,同时伴生钛铁矿和白云母,矿石中放射性元素U和Th的含量分别为0.27%和1.03%。针对该铌铁精矿,探索H_(2) SO_(4)-Fe(Ⅲ)、H_(2)SO_(4)-HF-H_(2)O_(2)、H_(2)SO_(4)-HF、H_(2)SO_(4)-HF-H_(2)O_(2)-(NH_(4))_(2)CO_(3)体系中U和Th的浸出及分离效果,最终确定H_(2) SO_(4)-HF-H_(2)O_(2)-(NH_(4))_(2)CO_(3)多段浸出工艺能有效实现U和Th的脱除与分离。U、Th的脱除率分别为100%和80%。基于研究提出了铌铁精矿U、Th脱除及分离工艺流程。

钨矿碱分解工艺制备仲钨酸铵全流程仿真计算

以钨矿碱分解工艺制备仲钨酸铵全流程为对象,基于质量守恒、化学平衡、元素分配约束和指标约束等原理,构建钨矿配矿、磨矿、碱分解、脱磷、离子交换、除钼和蒸发结晶的热力学模型,进而根据各工序物料的迁移传递关系,应用MetCal软件平台,开发钨矿碱分解工艺制备仲钨酸铵全流程仿真计算系统,并采用典型工况下的实际值对模型计算的可靠性进行实例验证。研究结果表明:碱分解浓料中WO_(3)和P质量分数计算值与实际值的相对误差分别为-5.755%和-12.195%,钨渣中WO3、P、Fe、Mn和Ca质量分数的相对误差分别为-2.026%、-5.439%、-14.819%、-14.971%和11.826%;脱磷后液中WO3和P质量分数的相对误差分别为5.513%和-7.692%,脱磷渣中WO_(3)、P和Ca质量分数的相对误差分别为-5.834%、3.337%和7.113%;除钼后液中WO3和Mo质量分数的相对误差分别为-1.627%和-9.375%,除钼渣中WO_(3)、Mo、S和Cu质量分数的相对误差分别为2.547%、-8.827%、8.686%和9.692%。

熔融钒渣钙化及酸浸过程动力学研究

针对现有转炉钒渣钙化工艺中存在流程长和能耗高的弊端,直接利用转炉中熔融钒渣的热量,在分离出半钢后,向熔融钒渣中加入氧化钙,使含钒物相发生钙化转型生成易溶于酸的钒酸钙。由Factsage8.1软件计算得到熔融钒渣可能发生的化学反应的热力学结果。研究过程中采用XRF、ICP、XRD和SEM/EDS等技术进行表征。XRD结果表明,随着CaO添加量的增加,熔融钒渣中逐渐形成CaV_(2)O_(5)、Ca_(7)V_(4)O_(17)、CaVO_(3)和Ca_(3)V_(2)O_(8)。当CaO添加过多后,也会形成Ca_(2)SiO_(4)和CaTiO_(3),这些物相会包裹部分钒,降低钒的浸出率。而后对钙化钒渣进行了酸浸提钒试验,考察了钒渣粒度、浸出温度、酸浓度和液固比对钒浸出率的影响,动力学计算结果可知,酸浸过程的表观活化能为11.56 kJ/mol,表明钙化钒渣的酸浸反应为内扩散控制。

废SCR脱硝催化剂碱性浸出液制备白钨精矿工艺研究

目前,通常采用氢氧化钠碱浸法从废SCR脱硝催化剂中提取钨,得到含钨碱性浸出液。该浸出液中除钨之外还含有钒、硅、硫等杂质元素,并且由于溶液碱浓度较高,传统的萃取和吸附方法难以实施,传统盐酸中和-氯化钙沉淀法则会引入Cl-导致设备腐蚀。本文提出了一种新的硫酸镁脱硅-氧化钙沉淀工艺,进行除硅沉钨,制备白钨精矿。在硫酸镁脱硅过程中,通过使用硫酸来调节体系pH值为11,在镁硅摩尔比为0.9的条件下,可达到97.6%的硅脱除率。利用氧化钙将脱硅液沉淀生产白钨精矿,在钙钨摩尔比为1.1、温度108℃沸腾的最佳工艺条件下,得到的白钨精矿产品中WO3含量达到74.69%,硫含量为0.90%,硅含量为1.00%,满足YS/T 231—2015白钨精矿一级品标准。该工艺实现了废SCR脱硝催化剂碱性浸出液中钨的高效回收,同时避免了传统盐酸中和-氯化钙沉淀制备白钨精矿过程中引入Cl-可能导致设备腐蚀的问题。

挡板构型对含钒页岩浸出槽内多相流行为的影响

搅拌浸出槽是石煤提钒浸出过程中的关键设备,搅拌槽的结构优化对提高固液悬浮性能具有重要意义。本文对不同构型挡板的某厂含钒页岩搅拌槽进行数值模拟,通过比照搅拌槽流场与相分布、死区分布等模拟结果,剖析不同构型挡板对含钒页岩搅拌槽内固液两相流的影响。结果表明:安装挡板对搅拌过程中钒页岩颗粒充分扩散有利。分段挡板条件下整体流速约为0.65m/s,相较于标准挡板更快,增幅约为15.00%。分段挡板与标准挡板对钒页岩颗粒在搅拌槽内的扩散优化效果相似,两种挡板均能缩小钒页岩颗粒的死区区域,其中标准挡板低浓度区域减少约99.14%,分段挡板沉积区域减少约91.21%。此外,分段挡板相较于标准挡板能够节省20.00%的搅拌功率。分段挡板在能获得与标准挡板相同搅拌效果的同时更加节能,具有较高的应用推广价值。

镁化焙烧钒渣中钒的酸浸动力学研究

为了促进钒渣镁化焙烧−酸浸提钒法的工业应用,研究钒渣镁化焙烧熟料中钒的酸浸出动力学。结合XRD、XPS和SEM,揭示在浸出初期的10 min内,MgSiO_(3)和大部分钒酸盐急剧地消耗酸,形成SiO2和V(V)的氧钒根离子。通过研究钒浸出效率随浸出时间的变化,建立钒浸出的动力学模型。结果表明,浸出过程分为两个不同的阶段,且两个阶段的动力学均遵循收缩核模型。0~10 min的浸出速率由固体产物层扩散和化学反应共同控制,而10~30 min的浸出速率仅由化学反应控制。因此,浸出初始10 min内加速传质很关键,而后续20 min内精确控温至关重要。

溶液配位环境对P204萃取钒(Ⅳ)的影响研究

研究了溶液配位环境对P204萃取钒(Ⅳ)的影响,考察了氯离子、氟离子和硫酸根离子在不同pH条件下对钒萃取效果的影响及其与钒的配位情况。结果表明:在有机相组成为20%P204+5%TBP+75%磺化煤油、相比VO/VA=1/2、萃取时间8 min条件下,氯离子可有效强化钒的萃取;在pH=1.0、[Cl^(-)]=5 mol/L条件下,钒萃取率达87.93%;pH=1.4~2.2时,一定浓度范围内的氟离子能促进萃取,[F^(-)]=0.05 mol/L时促进萃取效果最佳,[Cl^(-)]大于0.2 mol/L会抑制萃取;pH=1.8、2.2时,[SO_(4)^(2-)]对钒萃取效果影响不大,但pH=1.0、[SO_(4)^(2-)]=1.5 mol/L时,钒萃取率仅为52.22%,高浓度SO_(4)^(2-)会明显抑制钒的萃取;热力学研究表明,VOCl^(+)和VOF^(+)配位阳离子可强化钒萃取过程,[F^(-)]高于0.2 mol/L时,VO2+与多个F^(-)形成配位阴离子VOF3阻碍了P204阳离子交换反应的进行。

钼的靶向吸附材料合成及其性能研究

研究了采用真空灌注法将α-安息香肟(α-BO)固载在多孔甲基丙烯酸酯聚合物载体(PMMA-DVB)中制备钼的靶向吸附材料(α-BO/PMMA),通过红外光谱、元素分析、热重分析及光学显微镜等手段对其进行结构表征,并考察了酸种类、H^(+)浓度、接触时间及吸附平衡时溶液中MoO_(2)^(2+)浓度对α-BO/PMMA吸附性能的影响。结果表明:α-BO/PMMA对钼的吸附受酸度影响较大,在0.1 mol/L的盐酸介质中吸附量最高,最大吸附量为29.8 mg/g,该材料可有效分离提取钼。

辉钼精矿氧压水浸工艺及动力学研究

采用正交试验确定辉钼精矿氧压水浸的最佳工艺条件,并在最佳工艺条件下进行氧压水浸过程MoS_(2)氧化分解反应的动力学研究。结果表明:最佳工艺条件为矿石粒度D_(90)=46μm、氧压1.1 MPa、温度230℃、液固比7∶1和反应时间1 h;在此条件下,钼转化率最高可达99.77%,铜浸出率为97.56%,铁浸出率为88.71%。在170~230℃浸出温度范围内(其他工艺条件均为上述最佳值),辉钼精矿中MoS_(2)氧化分解反应遵循未反应核收缩模型,该过程主要受化学反应控制,表观活化能为45.71 kJ/mol。

含钒四氯化钛精制尾渣锰化焙烧制备V_(2)O_5工艺研究

为探究含钒四氯化钛精制尾渣中钒资源的提取利用可行性,在锰化焙烧提钒过程热力学分析的基础上,采用尾渣水洗预处理—锰化焙烧—草酸浸出—铵盐沉钒的工艺,重点研究了水洗液固比、焙烧温度、碳酸锰添加量对焙烧熟料物相组成和钒浸出率的影响规律。结果表明:粗Ti Cl_4含钒尾渣采用水洗的预处理方式,可有效降低尾渣中氯的含量,保障后续的铵盐沉钒,提高钒产品品位;适当提高焙烧温度和碳酸锰添加量有助于低价的钒与锰盐生成可溶性焦钒酸锰(Mn_(2)V_(2)O_7),但焙烧温度超过850℃和碳酸锰添加量大于2.0时,将导致含钒物相被硅酸盐等液相产物包裹,致使钒浸出率降低。试验适宜条件为:水洗液固比10m L/g,碳酸锰添加量(以n(MnO)/n(V_(2)O_5)计)2.0、焙烧时间2h、焙烧温度850℃,浸出时间30min、浸出温度50℃。上述条件下钒浸出率达82.16%,且浸出液经铵盐沉钒—焙烧工序后可得到纯度大于99%的粉状五氧化二钒产品。该工艺实现了含钒四氯化钛精制尾渣中钒的高效提取和分离,研究结果对该类型尾渣提钒具有指导意义。

钼精矿氧压水浸渣碱性浸出工艺研究

氧压水浸工艺处理辉钼矿,钼回收率达95%以上,此工艺中,采用氨水浸出氧压水浸渣会导致氨浸渣中存在部分难溶钼酸盐,降低了钼回收率。本文尝试采用NaOH或Na_(2)CO_(3)为浸出介质对氧压水浸渣进行浸出实验,考察浸出剂用量、温度、液固比及浸出时间等参数对钼浸出率的影响,并结合浸出渣的物相组成和热力学分析阐明浸出过程反应机理,得到以下主要结论。辉钼矿氧压水浸渣中含有CaMoO_(4)这一物相,采用NaOH浸出时,无法有效将CaMoO_(4)中的Mo浸出,但Na_(2)CO_(3)浸出时,在温度20℃以上,即可自发实现CaMoO_(4)的分解,且温度越高,分解越容易;采用Na_(2)CO_(3)作为浸出剂时,最佳工艺条件为浸出温度90℃、Na_(2)CO_(3)用量系数1.2、液固比4∶1、浸出时间90 min、搅拌转速400 r/min,此条件下钼浸出率为97.15%;采用NaOH作为浸出剂,最佳工艺条件下的浸出率为93.98%。试验结果表明,采用Na_(2)CO_(3)作为浸出剂可有效提升钼的浸出率。