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《昆明理工大学》 2010年
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从含钒钢渣中提取V_2O_5的新工艺与机理研究

叶国华  
【摘要】:本研究为教育部高等学校博士学科点专项科研基金“从高钙含钒钢渣中清洁提钒的试验与机理研究”项目(批准号:200806740008)资助课题,旨在解决含钒钢渣目前仍难以高效提钒的技术难题,同时对提钒过程机理进行分析,为含钒钢渣的综合利用提供有力的理论依据。 含钒钢渣产生于钒钛磁铁矿的炼钢过程,是重要的、很有利用价值的冶金二次资源,可作为提取V205的重要原料,但由于其钙、铁含量高,钒含量低,钒赋存状态复杂、弥散分布于多种矿物相中,使得其中的钒难以高效提取利用。现有提钒工艺虽多,但很难适应含钒钢渣的资源特性,且存在成本高、污染重、回收率低等诸多问题;而一些新兴技术如选择性析出、微生物浸出、矿浆电解等,虽然对含钒钢渣提钒效果较好,但工艺尚不成熟,实际生产中仍需采用传统钠化焙烧工艺。为此,针对含钒钢渣的特点,本论文开发了一种含钒钢渣选冶联合提钒的新工艺。该工艺主要包括选矿预处理过程、选择性分段浸出过程、酸浸液的净化与富集过程,并对每一过程进行了系统深入的研究。 论文首先进行了含钒钢渣的工艺矿物学研究,查明了钢渣中钒、铁、钙等主要成分的赋存状态、嵌布粒度、相关性、分布特点,同时探讨了工艺矿物学特征对钒提取的影响规律,为选矿预处理及后续湿法提钒提供科学基础。 在工艺矿物学研究的基础上,课题首次提出了选矿预处理新技术,分析了预处理后钢渣的成分组成,并研究了选矿预处理对后续浸出的影响规律。通过弱磁选预处理,尽管除铁率不高,但可在一定程度上减少铁在浸出液中的累积,降低酸浸液中铁与钒分离的难度,而且弱磁选精矿中铁品位达72.87%,有利于资源的综合利用。重选预处理可抛除部分耗酸杂质,避免这些杂质对浸出的危害,更有利于后续浸出和节省酸耗。相对于原料直接酸浸,选矿预处理后再酸浸,浸出率提升了11%;同时,预处理后钒有所富集,为后续湿法提钒创造了有利条件。 钢渣中的钒大部分以+4价的酸溶钒形式存在,基于此,课题采用选矿预处理后不焙烧直接酸浸的技术提钒。关于钒浸出,目前仍以焙烧后水浸或酸浸的研究居多,而对不经焙烧直接酸浸提钒的研究较少,也未有实质性进展。为此,课题着重对不焙烧直接酸浸提钒工艺进行研究,以期在前人的研究基础上能有所突破。 计算了含钒钢渣硫酸浸出体系中可能发生的化学反应,绘制了V-H20系的Eh-pH图。热力学研究表明,钢渣中主要矿物的浸出反应是很容易进行的,并且浸出比较完全。CaO、FeO、Al2O3和MgO的酸溶反应的ΔGrθ很小,平衡常数很大,说明它们容易与硫酸发生化学反应。由于这些组分含量很大,势必造成大量的硫酸与之发生反应而被消耗,只有少量硫酸与钒化合物反应。 在理论分析的基础上,系统考查了酸耗、搅拌强度、反应温度、反应时间等因素对浸出的影响,确定了浸出时的最佳工艺参数。并综合运用热力学、动力学、结构化学等的原理及X-射线衍射仪、光学显微镜和扫描电镜等现代测试手段,对浸出反应宏观动力学、相关元素浸出行为、含钒矿物物相变化进行了探讨,建立了钢渣浸出提钒的理论基础。 在这些基础上,提出了钢渣“选择性分段浸出”新方法。Ⅰ段预浸除杂、Ⅱ段浸出钒,.分别得到不含钒的杂质溶液“铁液”和杂质相对较少的“钒液”,很大程度上实现了钒与铁等杂质的选择性浸出分离。并对其进行了理论分析与研究,阐明了选择性浸出提钒的相关机理。 含钒酸浸液的净化与富集,是一项重要的研究课题。目前研究最多的是离子交换法和溶剂萃取法,一般来说萃取法更适用于从酸性溶液中回收钒。针对酸浸液含钒浓度低、杂质含量高的特点,课题对传统溶剂萃取法进行了改进和创新,即在溶剂萃取过程中,除了萃取和反萃取这两个工序外,新增加了一道负载有机相的洗涤工序,并研发出一种新型高效的洗涤剂活性Na2SO4溶液。 系统研究了萃取、洗涤、反萃的工艺条件,获得了最佳的工艺参数。在最佳条件下,钒的四级逆流萃取率达98.86%,洗涤损失率仅1.16%,单级反萃率高达99.27%;经萃取-洗涤-反萃后,不仅钒由3.5g·L-1富集到20.37g·L-1,而且大多数杂质被除去。反萃水相中Fe浓度为0.15g·L-1,钒、铁质量浓度比为135.8,很好地实,现了钒与铁的分离。 钢渣的反萃液在酸浸和萃取等工序中引入了较多的SO42-、CO32-、Na+,对这种反萃液能否采用铵盐沉钒来获得高质量的精钒产品,目前未见详细报道。为此,详细研究了各因素对酸性铵盐沉钒的影响规律、探讨其内在原因,并获得了高质量的精钒产品,质量达到国家标准;从酸浸液到精钒的回收率高达95.92%。 最后,针对提钒废水的特点,从环境及资源保护的角度,课题采用黄铁矾法处理萃余液与洗涤废液,结果表明:在pH1.2、反应温度93℃、沉淀时间3h下,废液的除铁率达97%,除铬率达96%。黄铁矾法沉淀物处理后可获得Fe203品位为72.01%的氧化铁红副产品。处理后的废水返回浸出使用,对浸出无不良影响,并可节省5%的酸耗。 本课题开发的提钒新工艺较传统工艺的指标大幅提高,通过选矿预处理、选择性分段浸出、萃取-洗涤-反萃等单一技术工艺的集成,新工艺钒总回收率高达80.02%,与传统工艺从含钒固废中提钒时总回收率不足70%相比,提钒指标大幅度提升;相对传统钠化焙烧工艺而言,新工艺取消了焙烧工序,既大幅度提高浸出指标,又节省了大量的设备投资、排放污染物少,具有广阔的发展潜力;而且新工艺使用的原料是含钒钢渣,而非转炉提钒生产的钒渣,属于废弃物的综合利用,对冶金二次资源的有效利用和钒资源的充分利用具有重要意义,这为提钒新工艺的发展前景奠定了基础。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:X757

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨静翎;金鑫;;酸浸法提钒新工艺的研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);2007年03期
2 徐全斌,刘建明,张群燕;国际钒市场评述及前景展望[J];世界有色金属;1999年09期
3 文喆;国内外钒资源与钒产品的市场前景分析[J];世界有色金属;2001年11期
4 田茂明;唐大均;张奇;邱会东;杨治立;朱光俊;;含钒钢渣提钒工艺及其主要技术[J];重庆科技学院学报(自然科学版);2009年02期
5 ;Review of Vanadium Processing in China[J];Engineering Sciences;2005年03期
6 杨素波,罗泽中,文永才,何为,王建,陈渝;含钒转炉钢渣中钒的提取与回收[J];钢铁;2005年04期
7 张蕴华;;五氧化二钒的生产工艺及其污染治理[J];广东化工;2006年04期
8 程亮;;五氧化二钒生产工艺的进展[J];甘肃冶金;2007年04期
9 戈文荪,杨素波,王建,张大德,张玉东,林茂强,许华,籍可镔,陈勇;攀钢转炉提钒工艺的开发与优化[J];钢铁钒钛;1999年04期
10 戈文荪,张玉东,黎建;攀钢转炉提钒工艺的技术变革与展望[J];钢铁钒钛;2001年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 何东升;石煤型钒矿焙烧—浸出过程的理论研究[D];中南大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 张鹏科;从含钒钢渣中富集钒的研究[D];武汉科技大学;2006年
2 邬斌;转炉钢渣资源化利用研究[D];中南大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王金超;钙对钒渣提钒的影响[J];四川有色金属;2004年04期
2 王小江;刘武汉;蒲德利;;多钒酸铵熔化过程中的钒损失分析及对策[J];四川有色金属;2006年04期
3 陈春林;张旭;孙娟;;高砷硫酸铜结晶母液脱砷实验研究[J];四川有色金属;2008年02期
4 产小华;金会心;曾从江;;新华磷矿酸解动力学研究[J];四川有色金属;2008年04期
5 赖第华;李坤林;;石煤脱炭焙烧水浸提钒工艺研究[J];四川有色金属;2009年02期
6 张冬清;李运刚;张颖异;;国内外钒钛资源及其利用研究现状[J];四川有色金属;2011年02期
7 王向锋;于淑娟;侯洪宇;杨大正;王再义;;鞍钢钢渣综合利用现状及其发展方向[J];鞍钢技术;2009年03期
8 钱强;;转炉渣中f-CaO的消解研究[J];鞍钢技术;2010年04期
9 张忠平;硫化铜矿湿法冶金工艺综述[J];安徽化工;2002年05期
10 刘莎;吴烈善;黄世友;唐植成;;五氧化二钒生产中的污染问题及治理研究[J];环境科学与管理;2008年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨鹏;郑宏涛;罗涛;梁恺;;LZB型全自动立式压滤机及其选矿应用[A];2010'中国矿业科技大会论文集[C];2010年
2 李传伟;徐宁;王振文;赵宇;;钴电积过程控制装置的研发与应用[A];全国冶金自动化信息网2012年年会论文集[C];2012年
3 刘晨;何航军;陈科云;罗思强;;还原焙烧法处理高铁铟锌焙砂新工艺研究[A];2009(重庆)中西部第二届有色金属工业发展论坛论文集[C];2009年
4 曹泓;刘颖;赵志伟;叶金文;涂铭旌;;碳热还原氮化法制备氮化钒合金的研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(10)[C];2007年
5 罗绮雯;陈红雨;叶其辉;;冶金级硅材料湿法浸出的研究[A];2008全国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2008年
6 马兰;杨绍利;高仕忠;;V_2O_5溶胶-凝胶薄膜制备及其厚度预报[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第3分册)[C];2010年
7 盛丽;苏碧泉;;超临界CO_2萃取技术在天然药物中应用的研究进展[A];甘肃省化学会第二十四届年会论文集[C];2005年
8 彭毅;谢屯良;周宗权;潘平;孙朝晖;;高钙高磷低品位钒渣制取V_2O_5的研究[A];二○○七年度冀、皖、川第二届钒钛技术交流会论文集[C];2007年
9 王哲;高郁杰;丁辉;李鑫钢;汤桂兰;顾春瑞;巩晓明;;新型电解装置回收电子废弃物中铜的研究[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2010年
10 张焕军;朱国才;胡熙恩;;(NH_4)_2SO_4浸取轻烧氧化镁的动力学[A];2006年中国镁盐行业年会暨新技术、新产品、新设备推介会论文集[C];2006年
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1 金炳界;铅冰铜氧压酸浸—电积提铜工艺及理论研究[D];昆明理工大学;2008年
2 黄芳;高镁磷尾矿回收利用磷、镁的应用基础研究[D];昆明理工大学;2010年
3 徐耀兵;中间盐法石煤灰渣酸浸提钒工艺的试验研究[D];浙江大学;2009年
4 崔毅琦;无氨硫代硫酸盐法浸出硫化银矿的工艺和机理研究[D];昆明理工大学;2009年
5 李勇;低品位氧化铅锌矿硫化—浮选工艺及理论研究[D];昆明理工大学;2009年
6 许春富;锌电积能耗及节能研究[D];昆明理工大学;2009年
7 于站良;超冶金级硅的制备研究[D];昆明理工大学;2010年
8 刘大春;从含锌铟复杂物料中提取金属铟新工艺的研究[D];昆明理工大学;2008年
9 徐瑞东;脉冲电沉积制备纳米颗粒增强金属基复合材料的研究[D];昆明理工大学;2008年
10 金会心;织金新华磷矿稀土赋存状态及其在浮选、酸解过程中的行为研究[D];昆明理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 金洪洙;浊点萃取光度法测定铬及萃取剂回收方法研究[D];长春理工大学;2010年
2 周杰;液液萃取—火焰原子吸收光谱法测定食品中铜、镉、锌的研究[D];郑州大学;2010年
3 杨用龙;石煤湿法提钒工艺及其溶液化学研究[D];湘潭大学;2010年
4 杨康;石煤湿法提钒新工艺与机理研究[D];湘潭大学;2010年
5 程小丽;同时分离大豆蛋白和油脂的反胶束体系研究[D];河南工业大学;2010年
6 范进军;铬(Ⅲ)的萃取及其碱反萃试验研究[D];江西理工大学;2010年
7 汪银梅;固定化细胞移动床浸出高硫高铁低铜难选铜矿中铜的研究[D];江西理工大学;2010年
8 郑园芳;碱熔法从线路板污泥中分离提取锡、铜试验研究[D];南昌大学;2010年
9 周宛谕;灰渣资源化综合利用试验研究[D];浙江大学;2010年
10 余德麒;石煤灰渣二次焙烧酸浸提钒工艺的试验研究[D];浙江大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王金超;钙对钒渣提钒的影响[J];四川有色金属;2004年04期
2 刘仁东,周丹,郭惠久;鞍钢含铌汽车板和高强船板钢的开发[J];鞍钢技术;2004年04期
3 王春明,鲁强,吴杏芳;管线钢的合金设计[J];鞍钢技术;2004年06期
4 衣德强,刘安平,尤六亿;梅山选矿降磷工艺研究及应用[J];宝钢技术;2003年01期
5 杨静翎;金鑫;;酸浸法提钒新工艺的研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);2007年03期
6 许国镇,夏华,李权;湖北崇阳石煤中钒的价态分配[J];北京钢铁学院学报;1988年02期
7 李金锡,张鉴;CaO-MgO-CaF_2-Al_2O_3-SiO_2五元渣系粘度的计算模型[J];北京科技大学学报;2000年04期
8 蒋引珊,金为群,权新君,王玉洁,董振亮;粘土矿物酸溶解反应特征[J];长春科技大学学报;1999年01期
9 张云,范必威,彭达平,陈细发;从石煤酸浸液中萃取钒的工艺研究[J];成都理工学院学报;2001年01期
10 林海玲,范必威,庾化龙,张云;石煤中影响钒转浸率的主要因素研究[J];成都理工学院学报;1999年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张惠良,上官荣昌,葛欣,张琦;添加Ag或Ag、Ni的V_2O_5表面氧性质及催化性能研究[J];高等学校化学学报;1994年04期
2 仇永清,姜今淑,傅玉洁,谢德民,王荣顺;聚并苯与V_2O_5复合材料二次电池的性能[J];化学研究与应用;1994年03期
3 沈广霞,陈艺聪,林昌健;TiO_2-V_2O_5纳米复合膜的制备及防腐蚀性能[J];物理化学学报;2005年05期
4 黄良钊,张巨先;V_2O_5添加剂对刚玉陶瓷烧结机理及机械性能的影响[J];长春光学精密机械学院学报;1995年04期
5 张秀成,陈立宇,董武;V_2O_5催化剂合成2,6-二甲基苯胺[J];石油化工;2000年02期
6 高彦峰,柳泽河道;预烧法制备ZrO_2-SiO_2-V_2O_5绿色颜料[J];陶瓷工程;2001年03期
7 高彦峰,柳泽河道;预烧法制备ZrO_2-SiO_2-V_2O_5绿色颜料[J];陶瓷科学与艺术;2003年01期
8 杨菁,黄文氢,张伟,陈丽卿;V_2O_5-TiO_2系催化剂载体钠迁移的扫描电镜和能谱分析[J];电子显微学报;2004年04期
9 林枫凉,薛立新,朱斌,王大志,俞文海;可充电Zn/V_2O_5固态电池[J];材料研究学报;1988年02期
10 张谊华,膝玉美,方尔梯,曾宪康;激光诱导H_2S催化裂解制备H_2的研究[J];应用激光;1996年03期
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1 卓钧;;转炉提钒渣态调整工艺探索[A];第七届(2009)中国钢铁年会论文集(上)[C];2009年
2 陈文;郑锦霞;朱泉峣;徐庆;胡勇胜;;聚合物(PEO)嵌入V_2O_5干凝胶纳米复合薄膜的电致变色性能研究[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
3 曲晓昕;;承钢含钒铁水钒的提取控制及含钒钢的生产技术[A];河北省冶金学会2008年炼钢连铸技术与学术交流会论文集[C];2008年
4 周学禹;王宝华;李敬宾;孔超;韩宇;;提钒模型的工艺摸索和实践[A];2010年全国炼钢—连铸生产技术会议文集[C];2010年
5 李洁;马晶;;黑色岩系吸附态钒矿机械抛尾及提钒新工艺研究[A];2011(昆明)中西部第四届有色金属工业发展论坛论文集[C];2011年
6 周静;陈文;徐庆;顾少轩;;V_2O_5复合薄膜中氧原子的化学状态[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
7 杨绍利;陈厚生;;纳米V_2O_5颗粒的微观形貌控制[A];全国第三届溶胶—凝胶科学技术学术会议论文摘要集[C];2004年
8 武敏滋;程晓丽;徐英明;霍丽华;高山;赵辉;;单分散V_2O_5空心球的简单制备与气敏性能研究[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
9 杨菁;黄文氢;张伟;陈丽卿;;V_2O_5-TiO_2系催化剂载体钠迁移的扫描电镜和能谱分析[A];第十三届全国电子显微学会议论文集[C];2004年
10 马兰;杨绍利;高仕忠;;V_2O_5溶胶-凝胶薄膜制备及其厚度预报[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第3分册)[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 周裕君;我国含钒钢应用年增10%[N];中国冶金报;2001年
2 华宝;含钒钢材市场仍有空间[N];中国矿业报;2001年
3 包斯文;近期钒铁市场价格大幅反弹[N];中国矿业报;2005年
4 记者 刘华;投资5000万攀成钢启动清洁提钒项目[N];成都日报;2009年
5 通讯员 陈文祥 记者 何毓敏;贵州推出两种环保提钒新工艺[N];地质勘查导报;2009年
6 欧德琳;贵州开发清洁提钒新工艺[N];地质勘查导报;2010年
7 记者 周军 通讯员 王勃;攀钢破解炼钢与提钒生产两难命题[N];中国冶金报;2004年
8 刘祥;承德钒钛着力提高钒资源利用率[N];中国冶金报;2005年
9 郑东;G承钒钛资源战略图谋高成长[N];上海证券报;2006年
10 郑东;G承钒钛逐步实现钒钛产业战略目标[N];中国有色金属报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 叶国华;从含钒钢渣中提取V_2O_5的新工艺与机理研究[D];昆明理工大学;2010年
2 刘恩辉;锂离子电池正极材料钒氧基化合物的制备及电化学性能研究[D];中南大学;2004年
3 詹世英;掺杂V_2O_5正极材料的合成及电化学性质表征[D];吉林大学;2010年
4 张勇;V_2O_5正极材料及其复合物的制备与研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
5 傅惠;金属和氧化物催化剂表面的吸附和氧化脱氢反应机理的理论研究[D];复旦大学;2006年
6 戴国梁;低碳烷烃在V_2O_5(001)表面氧化脱氢及深度氧化反应机理的理论研究[D];复旦大学;2008年
7 王卫民;Mn-Co-Ni-O基NTC热敏半导体陶瓷的低温烧结与电性能研究[D];西北工业大学;2006年
8 潘安强;钒—基纳米材料或纳米复合材料用作锂电池正极的性能研究[D];中南大学;2011年
9 李新生;高钙低品位钒渣焙烧—浸出反应过程机理研究[D];重庆大学;2011年
10 胡杨甲;高钙云母型含钒页岩焙烧及浸出机理研究[D];武汉理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 薛丽华;从含钒钢渣酸浸液中萃取钒的试验研究[D];昆明理工大学;2008年
2 唐雪萍;纳米V_2O_5/活性焦催化剂的制备[D];武汉科技大学;2012年
3 罗飞;V_2O_5微纳米棒的制备及光催化性能的研究[D];长春工业大学;2013年
4 李秀敏;攀钢提钒尾渣二次提钒研究[D];武汉理工大学;2013年
5 刘祥海;基于共存理论的渣铁作用浓度和提钒实验研究[D];重庆大学;2013年
6 余华;多孔阳极氧化铝模板与V_2O_5纳米管组装体系的研究[D];武汉理工大学;2005年
7 王娜;石煤矿提钒绿色工艺的基础研究[D];重庆大学;2010年
8 任蕊;V_2O_5负载型催化剂催化柴油组分氧化开环及提高十六烷值的研究[D];西北大学;2011年
9 侯静;含镓生铁电解法分离实验研究[D];西华大学;2011年
10 黄国增;粘土钒矿提钒新工艺研究及铝铁的综合利用[D];云南大学;2011年
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