Cyclic metallurgical process for extracting Ⅴ and Cr from vanadium slag: Part Ⅰ. Separation and recovery of Ⅴ from chromium-containing vanadate solution

The separation and recovery of V from chromium-containing vanadate solution were investigated by a cyclic metallurgical process including selective precipitation of vanadium,vanadium leaching and preparation of vanadium pentoxide.By adding Ca(OH)_(2) and ball milling,not only the V in the solution can be selectively precipitated,but also the leaching kinetics of the precipitate is significantly improved.The precipitation efficiency of V is 99.59%by adding Ca(OH)_(2) according to Ca/V molar ratio of 1.75:1 into chromium-containing vanadate solution and ball milling for 60 min at room temperature,while the content of Cr in the precipitate is 0.04%.The leaching rate of V reaches 99.35%by adding NaHCO_(3) into water according to NaHCO_(3)/V molar ratio of 2.74:1 to leach V from the precipitate with L/S ratio of 4:1 mL/g and stirring for 60 min at room temperature.The crystals of NH_(4)VO_(3) are obtained by adjusting the leaching solution pH to be 8.0 with CO2 and then adding NH_(4)HCO_(3) according to NH_(4)HCO_(3)/NaVO_(3) molar ratio of 1:1 and stirring for 8 h at room temperature.After filtration,the crystallized solution containing ammonia is reused to leach the precipitate of calcium vanadates,and the leaching efficiency of V is>99%after stirring for 1 h at room temperature.Finally,the product of V_(2)O_(5) with purity of 99.6%is obtained by calcining the crystals at 560℃ for 2 h.

石煤沸腾焙烧料提取五氧化二钒工艺研究

针对石煤沸腾焙烧料提钒原料差异大、工艺流程过长、钒回收率低(大多低于60%)、成本偏高等问题,采用拌酸熟化浸出-氧化中和-离子交换-铵盐沉钒-煅烧的工艺路线提钒。实验结果表明,在硫酸用量为原料质量的20%、熟化温度100℃、熟化时间6 h的条件下,石煤沸腾焙烧料中的钒浸出率达到90.2%,最终制备得到的产品V_(2)O_(5)粉末质量稳定可靠,达到了行业标准水平。该工艺流程短,工程建设投资低、钒回收率高、提钒冶炼成本低,取得了较好的经济技术指标。

沉钒工艺现状和研究进展

钒作为战略金属在众多领域中扮演着关键角色,而且随着钒氧化还原液流电池商业化应用的增多,各领域对钒的需求量将会进一步增加。焙烧-浸出-除杂-沉钒是从含钒资源中提取钒的最成熟技术之一。其中,从溶液中沉淀出钒是提钒的重要步骤,与钒的回收率和产品质量密切相关。本文首先综述了目前存在的较为成熟的传统沉钒工艺,主要包括水解沉钒、铵盐沉钒、铁盐沉钒和钙盐沉钒,并对其沉钒机理、适用场景和优缺点进行初步分析。其中,酸性铵盐沉钒虽然因其生产周期较短、铵耗量小、五氧化二钒产品纯度高等优点被大规模用于工业生产中,但该方法在生产过程中不可避免地会产生大量难处理的氨氮废水,制约了钒生产企业的进一步发展。因此,提出了一些减少铵盐消耗的新型沉钒方法,主要包括微波强化沉钒、以低价氧化钒的形式沉钒、氨基化合物沉钒等,以期为实现少铵甚至无铵沉钒提供研究思路和方向。

用富钒液制取V_(2)O_(5)的研究进展

评述了用富钒液制取五氧化二钒的研究进展,并从效率、环保等方面对沉钒工艺进行了分析。首先,对常规沉钒方法在沉钒时带来的影响和其特点进行了表述。其中,铵盐沉钒是目前工业上常用的沉钒手段;酸性铵盐沉钒流程较短且沉钒率高,弱碱性铵盐沉钒可以在常温下作业,耗酸量小。其次,列举了两种新型沉钒方法:梯级阳离子置换法和三氯氰胺沉钒法。指出这两种沉钒新工艺弥补了常规沉钒工艺在沉钒时的缺点,但离工业运用还有一段路要走。最后,针对这两种新型沉钒方法,指出今后可从沉钒机理和杂质对沉钒影响等方面进行深入研究,以便从高浓度钒液中清洁高效制取高纯五氧化二钒。

废钒触媒酸性铵盐沉钒工艺回收五氧化二钒的研究

硫酸生产过程中产生的废钒触媒,采用酸性铵盐沉钒工艺处理,工艺条件易于掌握,所消耗材料品种少,设备腐蚀性小,钒的回收率较高,技术经济指标合理。回收的五氧化二钒产品符合国家产品质量标准的要求,而且生产成本低可获得较好的经济效益。生产过程中产生的固体残渣制成水淬渣,作为水泥配料外售,气体和液体废弃物可以进行回收利用,整个生产过程不会对环境产生污染,同时降低危险固废储存过程潜在风险,环境效益显著。

从含钒石油焦中回收钒镍

为回收含钒石油焦中的钒,采用“焙烧—球磨—硫酸熟化—水浸—水解沉钒—中和除铁铝—中和沉镍”工艺处理含钒石油焦,实现钒、镍的梯次回收。单因素条件试验结果表明:在优化后条件下,钒、镍的浸出率分别可达到93.11%、68.71%。针对沉钒渣,采用“碱溶—铵盐沉钒”工艺制备偏钒酸铵(AMV),可获得纯度大于98%的偏钒酸铵,钒总回收率为91.2%。采用两级中和工艺处理沉钒后溶液制备粗制碳酸镍,所得粗制碳酸镍含镍为19.61%,镍总回收率为64.7%。

偏钒酸铵制备钒电解液的试验研究

以纯度98%的偏钒酸铵为原料,采用“再溶-净化除杂-铵盐沉钒-洗涤-煅烧-氢气还原-加压溶解”工艺,可制得全钒液流电池用3.5价钒电解液。单因素条件试验结果表明,在优化条件下,获得的V_(2)O_(5)产品纯度为99.82%,杂质含量满足《五氧化二钒》(YB/T 5304—2017)的标准要求。在优化条件下,V_(2)O_(5)进一步采用氢气还原-加压溶解工艺进行处理,可制得3.5价钒电解液,钒和硫酸根浓度分别为1.71 mol/L和4.35 mol/L,杂质含量满足《全钒液流电池用电解液》(GB/T 37204—2018)的标准要求。

酸性铵盐沉钒制备高纯V_2O_5的试验研究

以石煤提钒水浸—离子交换所得富钒液为研究对象,分析了富钒液中钒及杂质含量,以及酸性铵盐沉钒pH值、温度、时间、铵盐类型和加铵系数等因素对制备高纯V2O5的影响。试验结果表明,采用酸性铵盐沉钒,在最佳工艺条件下可制备高纯度粉体V2O5。

分步结晶技术在酸性铵盐沉钒废水处理中的应用

五氧化二钒生产过程中会产生大量的酸性铵盐沉钒废水。在经还原、中和处理后的沉钒废水依然含有大量的钠盐、铵盐。本文介绍了沉钒废水处理现有的主要处理方式,阐述了分步结晶技术处理酸性铵盐沉钒废水的工艺流程,总结出了该技术的难点。

沉钒条件对沉钒率的影响研究

随着科技的发展,五氧化二钒的应用领域不断扩大,对钒产品纯度的要求也越来越高。本文采用弱碱性铵盐沉钒法进行实验,通过实验得出最优沉钒条件为:加铵系数K=1.5,p H值7.5,反应温度50℃,反应时间为40 min,沉钒率达到95%以上,V2O5含量在97%以上。为高纯五氧化二钒的工业化生产提供方向性参考。

解淀粉芽孢杆菌抑菌物质粗提取的优化及分析

为探究解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)A13抑菌物质适宜提取方法,分别采用硫酸铵盐析法、酸沉淀法、甲醇抽提法、乙酸乙酯萃取法进行抑菌粗提液的制备,并通过SuperdexTM75凝胶层析柱分离纯化。结果表明,以80%饱和硫酸铵法制备粗提液抑菌效果最佳,抑菌圈直径为23.67 mm,蛋白质量浓度最高,为582.50μg/mL,其回收率为17.8%;以甲醇抽提法制备粗提液的抑菌圈直径为25.17 mm,其回收率最高,为32.1%,蛋白质量浓度为505.00μg/mL;以酸沉淀法制备粗提液的抑菌圈直径为22.67 mm,其回收率与蛋白质量浓度分别为13.7%与273.75μg/mL;以乙酸乙酯法制备粗提液时,乙酸乙酯与发酵液为3∶1(V/V)的抑菌效果最佳,抑菌圈直径为25.5 mm,并且其回收率和蛋白质量浓度分别为23.6%和255.20μg/mL。因此,硫酸铵盐析法为粗提解淀粉芽孢杆菌A13抑菌物质的适宜方法。

用D201树脂从石煤钒矿酸浸液中提钒

对离子交换法从石煤钒矿酸浸液中提钒进行了研究。主要考察了原液pH、速比、交换前液钒浓度对钒吸附率的影响。结果表明,在pH=1.85、吸附速度与树脂体积比1.5 h^(-1)、交换前液钒浓度4 g/L条件下,钒的吸附效果较佳。中试试验证明,原液V_(2)O_(5)含量4 g/L左右,采用“三柱串联吸附—优化调节—两柱串联再吸附”流程,当吸附尾液体积是树脂总体积约20倍,尾液钒品位稳定在约0.13 g/L,平均含钒低至约0.11 g/L时,V_(2)O_(5)吸附率为97.17%。以4%NaOH+4%NaCl配比的解吸剂对饱和D201进行动态解吸,解吸液中V_(2)O_(5)含量达到峰值为119.49 g/L,利用4倍树脂体积的解吸剂,最终得到富钒解吸液中V_(2)O_(5)浓度为57.36 g/L。解吸液无需净化处理,即可实现酸性铵盐一步沉钒法制备高纯V_(2)O_(5)产品,最终五氧化二钒品位为98.36%,产品符合YB/T 5304—2017要求,级别为粉钒V_(2)O_(5)98.0-P级。

酸性铵盐沉钒条件实验研究

以温度、时间、搅拌强度为变量,以沉淀率、抽滤后滤饼含水量、烘干后多钒酸铵(APV)中杂质含量等作为评价指标,对酸性铵盐沉钒条件进行了研究. 结果表明:以含钒30 g/L左右的溶液为原料,加硫酸铵后用硫酸调节pH至2.2左右,沸水浴(95oC)中沉淀120 min左右,桨式搅拌转速300 r/min,可获得99%以上的沉淀率,抽滤滤饼含水量20%以下,烘干后APV含Na 0.70%～1.08%, S 0.78%～1.20%.

酸性铵盐沉钒废水循环利用途径探讨

根据酸性铵盐沉钒废水的特性,提出其在沉淀设备冲淋、尾渣洗涤和熟料浸出三个方面进行循环利用的途径,并开展相关试验。结果表明:APV在pH值为2.5～3.5的水溶液中溶解的V浓度低于0.15 g/L,利用酸性铵盐沉钒废水作沉淀设备冲淋水能有效解决APV返溶问题,从而减少钒损失。当洗涤温度大于90℃,液固比超过2.5,洗涤时间达到45 min以上,洗涤次数超过3次时,使用酸性铵盐沉钒废水洗涤尾渣的效果优于生产水。用沉钒废水浸出焙烧熟料是完全可行的,其浸出液具有除磷优势。

除钒尾渣短流程工艺制备高纯NH_(4)VO_(3)

粗TiCl_(4)除钒尾渣含钒2%~5%,具有较高的回收利用价值。为实现除钒尾渣中钒资源的低成本回收,提出了除钒尾渣直接焙烧—铵盐浸出—沉钒制备偏钒酸铵的新工艺,并开展了相关条件试验,重点考察了焙烧温度、NH_(4)HCO_(3)用量、浸出温度、浸出时间对提钒效果的影响。结果表明:①除钒尾渣在650℃下焙烧150 min,获得的焙烧样中主要物相有金红石型TiO_(2)、锐钛型TiO_(2)、Al_(2)O_(3)、V_(2)O_(5)和SiO_(2),钒氧化率达78.12%,可采用铵盐浸出实现钒的低成本提取。②条件试验确定焙烧样适宜的浸出条件为:NH_(4)HCO_(3)用量n(NH_(4)+)/n(V)=2,液固比5 mL/g,浸出温度80℃,浸出时间30 min。在上述条件下,钒浸出率可达76.65%,浸出液V浓度为5.71 g/L。浸出液经4次循环浸出后,V浓度提高至19.66 g/L。该较高浓度的浸出液直接沉钒,获得了纯度>99%的偏钒酸铵产品,满足标准一级品(YS/T 1022—2015)的要求,XRD分析进一步证实其具有较高的纯度。研究结果可为除钒尾渣中钒资源的短流程回收提供技术支撑。

制备高品质多钒酸铵工艺参数优化与研究

工业生产航空航天用五氧化二钒、高纯五氧化二钒、工业级五氧化二钒以及三氧化二钒等产品需要低杂质、大颗粒、低水份的多钒酸铵或偏钒酸铵,目前生产以上产品使用最多的是多钒酸铵。而从含钒溶液中提取与回收钒的方法有多种,目前最常用和最成熟的方法是酸性铵盐沉淀法,而影响酸性铵盐沉钒的因素主要有:钒液质量、沉淀液的pH值、杂质含量、悬浮物、铵盐的加入量、沉钒时间、沉淀过程中的酸度、温度等。本研究通过实验以及生产实践的方法对以上影响因素进行了工艺参数优化,通过铝法除杂参数的优化可以得出,除杂温度不高于80℃、搅拌时间6~9分钟、pH值8~9,除杂系数0.8~0.95。钒液浓度在28g/l左右时采用一次加酸沉淀,进液后直接加铵盐和硫酸(进液温度42℃左右),沉淀酸度控制在1.9~2.4之间。硫酸铵沉钒反应温度大于95℃,氯铵沉钒温度大于90℃,加铵系数调整为0.8左右。通过工艺参数的优化和研究,多钒酸铵的品质得到提升,同时降低了产线辅料以及能源成本。

优质多钒酸铵沉钒条件技术研究

针对多钒酸铵包覆料情况影响产品质量的问题,故为探明影响多钒酸铵包覆形成的原因,对沉钒条件进行了技术研究。在不同的沉钒条件下,进行多钒酸铵沉淀的试验研究。研究结果表明加酸速度、搅拌强度、加热方式、加铵系数四个因素决定着沉钒质量的好坏,其影响程度逐渐降低;同时压缩空气对沉钒质量也有一定影响;堆比重是检测包覆料情况的一个重要手段;最佳的沉钒条件为15～20分钟,将pH调整到3.5～5.2、机械搅拌和空气搅拌相结合的搅拌方式、加铵系数控制在1.0～1.3、底部小孔环管蒸汽加热方式。

还原钒钛磁铁矿磁选尾渣钒钛分离试验

针对攀枝花米易某选厂钒钛磁铁矿的特点,拟采用新工艺实现钒钛磁铁矿中Fe、V、Ti高效分离和回收利用。主要工艺过程为钒钛磁铁矿采用氢气还原制备得到还原后的钒钛磁铁矿,经细磨和湿式磁选分离金属铁粉,实现Fe和V、Ti的分离;在固相条件下,经氢气还原后钒钛磁铁矿中的V、Ti大部分富集在非磁性的尾渣中。以还原钒钛磁铁矿磁选分离金属铁后的尾渣为对象,结合湿法冶金和选矿工艺实现磁选尾渣的钒钛分离,具体开展了钠化氧化焙烧的工艺分离提取钒和摇床重选提钒尾渣富集钛试验研究。试验表明,该工艺可以有效地分离提取V和Ti。在磁选尾渣加入质量分数为7%的Na_(2)CO_(3)添加剂,850℃温度条件下进行钠化氧化焙烧-水浸,钒收率最高可达84.12%;采用3级循环水浸,可制得钒质量浓度为22 g/L的钒溶液,经酸性铵盐沉钒工艺制得的V_(2)O_(5)纯度(质量分数)为98.30%。通过控制摇床冲水量5 L/min可得到产率为41.62%,TiO_(2)品位为75.18%含钛精矿钛收率可达78.54%。磁选还原钒钛磁铁矿分离可提取金属铁粉,实现了铁的回收。提出的钒钛磁铁矿综合利用工艺方案有望实现攀西钒钛磁铁矿铁、钒、钛资源综合利用,该方案可进一步开展更大规模试验研究。

含钒溶液制备五氧化二钒的研究现状

含钒溶液主要采用铵盐沉淀、水解沉淀、三聚氰胺沉淀、还原沉淀等方法,获得钒化合物煅烧制备五氧化二钒。综述了碱性铵盐沉钒、弱酸性铵盐沉钒、酸性铵盐沉钒、水解沉钒、三聚氰胺沉钒,以及还原沉钒工艺的研究现状及优缺点,并综合分析了各沉钒工艺的pH值范围、铵耗量、五氧化二钒纯度及研究热点,指出未来产业化沉钒工艺必然会根据原料特点,结合终端产品、经济成本和环保需求,往多元化沉钒集成工艺发展;未来从钒溶液中制备五氧化二钒的实验室研究方向主要集中在高浓度钒液杂质及机理研究,沉钒新工艺研发。

钙化提钒过程中元素迁移转化行为的研究

试验结合XRD、XPS、SEM-EDS和ICP-OES等分析手段,研究了不同pH值条件下酸性铵盐沉钒产物的物相组成及形貌,并分析了沉钒pH值等于2.20时V、Fe和Mn三种元素的迁移转化行为。结果表明,沉钒pH值显著影响产物的组成和形貌,较低pH值沉钒滤饼为无定形结构,随着pH值的升高,晶型逐渐确定。V在提钒尾渣中以CaV2O6形式存在,在滤饼中以多聚钒酸根形式存在,终产品中则以V2O5的形式存在;Fe在尾渣中的主要存在形式为Fe2O3和Fe2TiO5,在沉钒滤饼和终产品中含量较少;Mn在尾渣中以MnSO4形式存在,沉钒过程中主要进入到上清液中,滤饼中则以MnV2O6·4H2O形式存在,终产品中有0.210%。