DOC《熔融钒渣直接提钒新工艺》

2 试验部分 2.1试验材料与设备 试验用钒渣取自国内某钢铁公司,主要成分(%):FeO 31.

9、SiO2 21.

0、V2O5 16.

0、TiO2 12.

0、MnO 7.

6、MgO 4.

4、CaO 2.6.渣中主要物相有尖晶石、橄榄石和石英相等(图2).钒主要以钒铁尖晶石的形式存在于钒渣中.试验用各种化学物为市售分析纯化学试剂. 图2 钒渣的XRD谱Fig.2 XRD pattern of vanadium slag 试验用加热设备为竖式碳化硅发热体焙烧炉,反应容器为刚玉坩埚(Φ50 mm*100 mm),外套泡沫刚玉管保护,测温热电偶端点顶在刚玉管底部,其断面示意如图3所示.钒渣吹氧处理后在恒温磁力搅拌器上的烧杯里用水进行搅拌浸出钒. 图3 试验装置内部剖面图 Fig.3 Experimental apparatus profile 2.2 试验过程 2.2.1熔融钒渣吹氧试验 取80 g钒渣放入试验炉内,以10 ℃/min的速度升温至1

450 ℃后保温5 min,使钒渣充分熔化后断电.加入事先压成块的质量分数为钒渣质量15%~30%的碳酸钠,然后用双孔氧化铝管(外径1 mm)向渣中供氧,氧气流量5 L/min,吹氧时间3~10 min. 2.2.2 水浸钒试验 采用水浸出钒,每次取1 g熔融吹氧钠化反应后钒渣,浸出条件参照文献[13-15]的优化条件进行浸出:液固比10∶1,搅拌速度500 r/min,浸出时间2 h,终点温度80~95 ℃.浸出后过滤,分析滤液和残渣中的钒含量.

3 结果与讨论 熔融钒渣吹氧过程中流动性良好.表1为工艺参数与熔融吹氧钠化反应后钒渣中钒的浸出率ηv. 表1 新工艺条件下的钒浸出率 Table

1 Vanadium leaching rate of new process 编号 O2/L Na2CO3加入量/% ηv/%

1 15

15 32.1

2 15

20 47.1

3 15

25 50.3

4 15

30 51.6

5 15

25 62.2

6 15

30 63.8

7 35

15 50.7

8 35

20 69.3

9 35

25 80.4

10 35

30 72.5

11 50

25 80.9

12 50

30 71.9 从表1可以看出,钒浸出率随着吹氧量增加有一个上升的趋势,当吹氧量达到35 L时达到峰值,继续增加吹氧量,钒浸出率变化不大.在吹氧量一定的前提下,钒浸出率随碳酸钠加入量的增加而上升.原因是钒渣中除了V2O5与Na2CO3反应外,SiO

2、Al2O3等酸性氧化物都不可避免地会消耗钠盐[16],所以钠盐加入量少时会影响水溶性钒酸钠的生成量,但当碳酸钠加入量超过25%时,钒浸出率变化已经不明显,说明此时碳酸钠量已能满足钒渣中绝大多数钒转变为水溶性钒酸钠的要求.图4为No.9渣样的XRD谱,从图4可看出,熔融吹氧钠化反应后钒渣中的钒主要以水溶性偏钒酸钠的形式存在. 图4 9号钒渣熟料的XRD谱Fig.4 XRD pattern of No.9 roasted sample

4 结论 "熔融钒渣直接氧化钠化提钒"新工艺是合理且可行的.熔融钒渣直接氧化钠化处理后,钒主要以水溶性钒酸钠的形式存在,钒的水浸率最高可以达到80%,能够满足工业化生产要求. 参考文献 [1] ZHANG Yi-Min, BAO Shen-Xu, LIU Tao, et al. The technology of extracting vanadium from stone coal in China: history, current status and future prospects[J]. Hydrometallurgy,2011,109(2):116-124. [2] 付自碧. 钒钛磁铁矿提钒工艺发展历程及趋势[J]. 中国有色冶金,2011,40(6):29-33. [3] Moskalyk R R, Alfantazi A M. Processing of vanadium: a review[J]. Minerals Engineering,2003,16(9):793-805. [4] Jena B C, Dresler W D, Reilly I G. Extraction of titanium, vanadium and iron from titanomagnetite deposits at Pipestone Lake, Manitoba, Canada[J]. Minerals Engineering,1995,8(2):159-168. [5] Geyrhofer W, Voglauer B, Joergl H P. Control of a Roasting Process for the Recovery of Vanadium[J]. IEEE Conference on Control Applications (CCA 2003),Istanbul, Turkey,2003. [6] 李宏,宋文臣,牛四通,等. 一种节能减排的钒渣处理方法:中国,ZL201110044380.5[P]. 2012-11-21. [7] 廖世明,柏谈论. 国外钒冶金[M]. 北京:冶金工业出版社,1985:62. [8] 宋文臣,李宏. 熔融钒渣直接氧化钠化提钒新工艺研究[J]. 钢铁钒钛,2012,33(6):1-5. [9] Vanvuuren C P J, Stander P P. The oxidation of FeV2O4 by oxygen in a sodium carbonate mixture[J]. Minerals Engineering,2001,14(7):803-808. [10] Shlewit H, Alibrahim M. Extraction of sulfur and vanadium from petroleum coke by means of salt-roasting treatment[J]. Fuel,2006,85(5/6):878-880. [11]杨振声,黄开华,蔡博. 钒钛磁铁矿钠化氧化提钒的研究[J]. 钢铁研究总院学报,1983,3(4):521-528. [12] Stnder P P. The High Temperature Oxidation of FeV2O4[J]. Thermochim. Acta,1990,157(2):347-355. [13] 邓志敢,魏昶,李兴彬,等. 钒钛磁铁矿提钒尾渣浸取钒[J]. 中国有色金属学报,2012,22(6):1770-1777. [14] 叶国华,童雄,路璐. 含钒钢渣的选矿预处理及其对后续浸出的影响[J]. 中国有色金属学报,2010,20(11):2233-2238. [15] 邱会东,杨治立,田仙丽,等. 低钒转炉钢渣提钒湿法工艺的动力学研究[J]. 稀有金属材料与工程,2011,40(7):1198-1201. [16] LI Xin-sheng, XIE Bing, WANG Guang-en, et al. Oxidation process of low-grade vanadium slag in presence of Na2CO3[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China,2011,21(8):1860-1867.