钒提取工艺现状及趋势

本文分别对先铁后钒法、先钒后铁法、提钒新工艺的原理及其优缺点进行了综合论述,对今后钒提取工艺及钒产业的发展趋势进行了预测。

钒渣加NaOH块样焙烧条件对块样孔隙率和钒提取率的影响

研究了碱种类、造块加水量、碱添加量、焙烧温度、焙烧时间5个因素对钒渣焙烧块样孔隙率和钒提取率的影响。结果表明,当焙烧条件相同时,加NaOH的焙烧块样表面有许多粒径约0.5 mm的大孔,而加Na2CO3的焙烧块样表面没有大孔,两者的孔隙率分别为32%和6%,钒提取率分别为92%和52%。加水量为3%时,NaOH焙烧块样孔隙率达最大值36.7%,钒提取率在加水量为4.5%时达最大值97%。NaOH添加量为35.5%时焙烧块样孔隙率达到最大值38%,钒提取率同时达到最大值98%。焙烧温度为740℃时,NaOH焙烧块样孔隙率达到最大值40%,680℃时钒提取率达到最大值97%。800℃下焙烧60 min时NaOH焙烧块样孔隙率达到最大值40%,钒提取率也达到最大值96%。焙烧块样孔隙率和钒提取率之间有明显的正相关性。

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。

从石煤钒矿直接酸浸液中提取钒的研究

利用ICP-AES及ICP-MS法研究了从石煤钒矿直接酸浸液提取V过程中各元素的留存量。研究结果表明,加碱除杂工序中,当pH=2.8或12.2时V留存率高,元素留存率-pH关系曲线可分为4种:U型曲线、下降曲线、上升曲线以及水平曲线。氧化工序中,在pH=2.8或12.2下分别加入4种氧化剂,从氧化结果与生产成本综合考虑,使用Na_2S_2O_8在pH=2.8下进行氧化效果最佳。萃取-反萃工序不能去除含量最多的杂质Na,反而使杂质P的含量大为增加,此步骤的必要性有待进一步研究。

基于METSIM模拟软件的提钒工艺分析

为了提高钒资源的回收率,减少提钒过程中水资源的浪费,提出一种含钒钢渣加压强化提钒工艺。通过了解钒的性质,采用METSIM软件对提钒工艺进行建模,并设置单元参数,物料平衡优化分析时,确定先处理钒酸钙,再优化尾渣洗涤的方式,最后检验工艺的应用效果。经过优化后,减少了提钒过程的水资源消耗,总用水量、蒸发水量分别降低了7 569 t/a、7 645 t/a,实现总物料、钒、水及碱的平衡优化,应用效果良好。

钒渣中钒铬提取技术研究进展

钒钛磁铁矿中的有价伴生元素为钒、铬,在冶炼钒渣过程中,同时被氧化进入钒渣,得到含铬型钒渣。由于钒的提取价值较高,目前国内外钒化工产品生产工艺大多针对钒渣中的钒进行回收。针对钒渣多次焙烧钒回收率仍低于80%,且重要伴生重金属铬基本不能被提取的现状,中科院过程所与承钢联合开发的钒渣新型反应介质——亚熔盐高效非常规介质将传统的焙烧工艺中的气固传质过程转化为液固传质过程,从微观介质上改变了钒渣焙烧过程中氧传质的问题,使尖晶石相的氧化分解过程在液相中发生,避免了烧结包裹问题,钒铬可以实现同步清洁高效提取。反应温度为200～400℃时钒回收率由传统工艺的80%提高到95%以上,铬由基本不回收提高至回收率高于85%以上,且可以实现尾渣的综合利用。

含NaOH碱性钒渣提取液中铬的选择性吸附实验研究

对钒渣进行加NaOH造块、焙烧、水浸以及过滤等处理,得到pH=13.1的强碱性钒渣提取液。将带有铵基[—CH2NH(CH2CH2NH)nH]+官能团的弱碱性阴离子交换树脂B直接加入钒渣提取液中进行选择性吸附实验,研究提取液中铬离子的吸附行为。结果表明,在20、30、40℃吸附温度下,Cr吸附平衡时间分别为24、7、7h。当吸附温度由20℃升高到30℃时,铬离子吸附量相应地急剧增加,优化的吸附温度为30℃,此时Cr平衡吸附量为217mg/g树脂。铬离子吸附遵循准一级吸附动力学模型,当吸附温度由20℃升高到30℃时,铬离子吸附速率相应提高了2倍左右。铬离子在树脂孔道内的内扩散是吸附速率的控制环节;铬离子初始浓度越大,其吸附量越大。热力学上,铬离子吸附同时符合Langmuir模型、Freundlich模型和DKR模型,但最接近Freundlich模型。由DKR模型得到,在20、30、40℃吸附温度下,铬离子的表观吸附能分别为5 000、7 071、7 071J/mol。

钒铬溶液中钒铬提取及分离工艺研究进展

萃取法、化学沉淀法、离子交换法、结晶法和电化学法五种方法都是工业发展过程中常用的从钒铬溶液中分离钒铬的方法,文章通过对以上五种分离方法进行介绍并着重对其研究进展进行分析,以帮助更多的人认识到钒铬溶液中钒铬提取及分离工艺的意义,并进一步推动实现高纯度提取的结晶法分离钒铬的发展。

石煤微波辅助提钒及浸出液除杂研究

以河南某地石煤(即含钒页岩)矿石为原料,经微波预处理后进行硫酸浸出,然后对浸出液进行除杂处理。结果表明,石煤经微波预处理20 min,钒的浸出率可高达85%,比未预处理时提高近15%。用氨水将浸出液pH值调节至2.0,除铝率可达82.31%;浸出液按理论量的1.2倍加入MgCl2时,除硅率可达84.55%。

预处理-堆浸-萃取石煤湿法提钒室内扩大试验研究

本文是在进行预处理-堆浸-萃取室内小试的基础上又进行了吨级的室内扩大试验,主要对小试相关相关参数进行验证和确定,室内扩大试验对小试中难以测定的相关重要参数进行确定,同时还介绍了预处理工艺和设备,堆浸工艺和设备,萃取工艺和设备,对最终产品V_2O_5进行了检验,产品达到国家冶金级99产品要求,最后对废水进行了处理及检验,废水达到了国家排放标准。