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从含钒尾渣中浸取钒新工艺研究

葛怀文  
【摘要】:钒是生产合金钢和超合金的主要元素,是重要的战略物资,有着广泛的应用,和很好的市场前景。我国是钒资源大国,含钒矿石的种类繁多,提钒工艺也日新月异。随着国际国内市场五氧化二钒价格的暴涨,各地纷纷上马提钒项目。但在提钒过程中,不仅钒回收率低,而且造成了严重的环境污染和资源浪费。随着矿山资源的不断开采,尾矿渣的排放量和存放量日益剧增,由于矿物资源是不可再生资源,在资源需求量大,而矿产资源又日益贫乏的今天,实行对尾矿渣的综合利用、进行有价元素的回收势在必行。 含钒尾渣是转炉炼钢钒渣经过数次提取后的尾渣,是一种难处理的含钒矿物。尾渣中含钒仍很高,从资源利用和环境保护两方面来看,回收其中的钒意义重大。本论文在全面综述国内外尾渣研究的基础上,针对其矿物的特点,提出了从含钒尾渣浸出钒的新工艺,并进行了相关理论研究。 本实验以攀钢含钒尾渣为原料,参考攀钢转炉提钒工艺,结合钒渣、钢渣和石煤等提钒的相关研究,从尾渣中钒的价态及其溶解性着手,结合硫酸的浸出热力学、压力浸出和R1性质,分析实验方案的可行性。对攀钢含钒尾渣分别采用直接加压酸浸与常压组合浸出的工艺研究,提出了常压无污染不焙烧高回收率浸出钒的工艺流程。首先通过矿物的化学分析、X射线物相分析及粒度分析,检测尾渣中钒的含量及形态等;其次分别在实验条件下进行加压和常压探索实验,从各方面对钒浸出率进行对比,验证浸出理论的正确性;通过影响钒浸出率的几个影响因素对加压和常压浸出进行了条件实验,并对常压浸出进行了正交及两段对比验证实验;然后对浸出渣和液进行了分析研究;最后得到含钒尾渣浸出钒的最佳浸出条件及工艺流程。 实验研究结果表明: 1.为了使含钒尾渣中的钒得到浸出,必须破坏矿物结构,使钒释放出来,然后通过氧化剂将低价钒氧化到可溶的高价钒。对比实验表明:纯硫酸浸出的浸出率比较低,而在压力场下和常压组合浸出,都能破坏尾渣的矿物结构,浸出率大大提高。 2.对酸浸提钒工艺的各影响因素如酸浓度、氧化剂用量、酸浸温度、酸浸时间、氧化剂种类等进行了考察和优化,得到了各参数的最佳工作点。含钒尾渣加压浸出和常压组合浸出的钒浸出率分别可达68%及85%以上。其中,试剂用量和液固比对钒的浸出影响较大,而物料粒度、反应时间和温度及氧化剂种类对其影响较小。 3.通过正交实验和两段浸出的探索,含钒尾渣不适宜进行两段浸出。最后得到含钒尾渣浸出的最佳工艺条件和工艺流程图。最佳工艺条件为: 含钒尾渣磨至粒度小于0.25mm(60目)的占95%,矿浆液固比5:1,初始H2SO4为150g·L-1,Rl浓度为30g·L-1,氧化剂KM04为3.33wt%(5g),浸出温度85℃,时间4h,搅拌速度500r/min。 与传统的钠化焙烧相比,采用纯湿法浸出钒,既解决了生产中的废气污染问题,又能综合利用资源,具有成本低、无污染、操作简单、设备投资少等优点,有良好的经济效益、环保效益和社会效益。


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