钒提取工艺研究进展
氧化铝生产流程中钒的提取研究

氧化铝生产流程中钒的提取研究
氧化铝生产中钒的提取研究主要涉及以下几个方面:
1. 钒在氧化铝生产过程中的行为研究:钒主要以V2O5的形式存在于氧化铝矿中,随氧化铝的热解而挥发,大约有70%被回收。
剩余的30%则会残留在产物中,对氧化铝的质量和应用性有一定影响。
2. 钒在氧化铝生产废渣中的形态和稳定性:钒在氧化铝生产过程中,会被部分残留在废渣中。
废渣中钒的形态和稳定性对环境污染和资源回收有重要影响。
3. 钒的提取技术研究:目前钒的提取主要使用氨浸法、硫酸灼烧法等方法。
氨浸法提取效率高,但生产成本较高;硫酸灼烧法成本低,但对环境污染大。
因此,需要针对氧化铝生产废渣中钒的量和形态等情况,寻找提取效率高且经济环保的方法。
4. 钒的资源利用研究:钒是重要的工业金属,具有广泛的应用前景。
除了提取重金属钒,还可以考虑对氧化铝废渣中的钒进行资源利用,例如回收钒元素用于制备钒锂电池、钒钢材料等。
这样不仅可以减少废弃物的排放,还可以降低钒的开采成本和环境污染程度。
钒的提取工艺研究

石煤湿法提钒新工艺研究摘要:以西南某石煤矿为原料,采用石煤中加入氧化剂和硫酸加热浸出,浸出液经P204萃取后水解沉钒工艺。
研究结果表明,钒总回收率达68%以上,产品V2O5纯度达到国标99级以上。
该方法与传统焙烧法提钒相比,具有无焙烧废气污染,产品质量高,污染少等优点。
介绍了采用脱炭氧化、钠化焙烧、水浸从石煤中提钒的工艺方法。
研究了复合附加剂种类、温度、时间等对石煤焙烧钒转化率的影响:液固比、温度、时间、浸出液钒浓度对浸出的影响及浸出液净化条件等。
研究结果表明,焙烧温度、附加剂、液固比是影响钒转浸率的重要因素。
本研究适宜的工艺条件是:石煤脱炭温度860~(2。
钠化焙烧温度820'(2,焙烧时间4h,附加剂为氯化钠碳酸钠混合。
浸出采用循环富集,液固比为1:1,浸出水温度80℃。
关键词:石煤;湿法浸出;溶剂萃取;水解沉淀;石煤;脱炭;焙烧;水浸;V2O5.。
目前,提钒的工艺有很多种,但为了解决提钒过程“三废”对环境的污染和降低生产成本,研究提出一种清洁型的提钒新工艺,在生产过程中解决石煤提钒过程“三废”的污染问题。
石煤无需焙烧硫酸直接浸出,该法与传统石煤焙烧提钒工艺相比,彻底解决了提钒过程中废气对环境的影响,产品回收率高,可直接得到高品位的V2O5产品等特点。
但高温强氧化条件直接浸出,一般酸耗较高,生产成本较高,特别是在钒产品价格较低时,限制该工艺的生产应用。
降低生产成本是直接酸浸提钒工艺的研究重点,本实验对降低直接浸出酸耗、能耗进行了试验研究。
1原料及试验方法1.1原料石煤原矿为西南某地石煤氧化矿,原矿主要化学成分列于表1。
表1原矿主要组分与含量%1.2试剂、设备及分析方法试验试剂:氧化剂、氯酸钠、硫酸、铁屑、氨水、P204、TBP、磺化煤油。
主要试验设备:PSMCQ180mm×200mm瓷衬球磨机、恒温水浴搅拌器、101—3(A)烘箱、S312恒速搅拌器、SHB—B88型循环水式真空泵、自制孔板式连续萃取器。
从粘土钒矿直接酸浸液中萃取提钒的研究

从粘土钒矿直接酸浸液中萃取提钒的研究粘土钒矿是一种重要的钒矿资源,可作为提钒的重要原料。
传统提钒多采用焙烧后浸出的工艺,但无论何种焙烧,都存在不同程度的废气污染,且工艺复杂、钒转浸率低;针对焙烧工艺的不足,现一般采用不焙烧直接浸出工艺,其中,直接酸浸法可获得更为理想的浸出率,已是提钒的发展方向。
但是,不焙烧直接酸浸过程缺乏选择性,除钒化合物外,许多杂质易被溶解而进入了浸出液,使钒的进一步富集提纯较为困难。
因此,如何有效地从直接酸浸液中提钒是不焙烧直接酸浸工艺的关键,值得深入研究。
从直接浸出液中提钒,目前用的最多的是溶剂萃取法和离子交换法,一般而言,溶剂萃取法更适用于从复杂酸浸液中分离富集钒。
在相关分析的基础上,依据直接酸浸液的特点,本文采用溶剂萃取法从某直接酸浸液(取自前期研究课题“湖南麻阳某粘土钒矿不磨不焙烧直接常压活化酸浸工艺”)提钒,以叔胺N235为萃取剂,自主开发出一种溶剂萃取新工艺,该工艺主要包括萃前预处理(全氧化预处理、酸度及铵明矾结晶法除杂预处理)、叔胺N235萃取、碳酸钠反萃、酸性铵盐沉钒过程,并对每一过程进行了系统深入的研究,与此同时,对叔胺N235萃钒机理进行了探究。
对直接酸浸液中主要离子的溶液化学行为进行了分析,根据其中钒的存在形式及杂质离子的种类,以及各类萃取剂的特性,确定萃取体系为:N235作萃取剂,TBP作协萃剂及磺化煤油作稀释剂。
为确保直接酸浸液中钒全部以可被N235萃取的形式存在,并尽可能排除萃取过程中的杂质干扰,萃前需加入H202进行全氧化预处理,加入氨水进行酸度及除杂预处理。
采用单因素法研究了各主要因素对萃取过程的影响,确定了最佳萃取条件:萃取体系为15%N235+15%TBP+70%磺化煤油,pH为1.7~1.9、相比O:A=1:2.5、萃取时间5min;在最佳条件下,采用三级逆流萃取,钒萃取率达98.24%,叔胺N235选择性较好,直接酸浸液中其它杂质离子基本不被萃取。
石煤提钒可行性研究报告

石煤提钒可行性研究报告一、研究背景提钒是一种重要的金属材料,广泛用于钢铁、航空航天、电子等领域。
随着钒资源的逐渐枯竭,提钒的生产成本逐渐增加。
石煤是一种含有丰富有机质的煤矿资源,其含钒量较高,具有潜在的提钒价值。
因此,通过对石煤进行提钒研究,可以有效利用资源,降低提钒生产成本,提高产出效率。
二、研究目的本研究旨在探究石煤提钒的可行性,分析石煤提钒的技术路线、成本效益和环境影响,为石煤提钒的工业化生产提供技术支持。
三、研究方法1. 文献综述:通过查阅国内外有关石煤提钒的研究和应用文献,了解石煤提钒的相关技术路线和产业发展现状。
2. 实地调研:到石煤矿区进行实地调研,获取石煤样品进行实验分析。
3. 实验研究:运用化学分析、物理性质测试等方法对石煤进行提钒实验,探究最佳提取工艺和工艺参数。
4. 经济性分析:根据实验结果,进行石煤提钒工艺的成本效益分析,评估其在实际生产中的经济可行性。
5. 环境影响评估:对石煤提钒工艺对环境的影响进行评估,并提出环境保护措施。
四、研究内容1. 石煤提钒技术路线:通过对石煤的化学成分和物理性质进行分析,确定石煤提钒的最佳工艺路线。
2. 石煤提钒实验研究:利用化学提取、热解、浮选等方法,对石煤进行提钒实验,探究最佳提取工艺和工艺参数。
3. 石煤提钒工艺成本效益分析:对石煤提钒工艺的生产成本、市场需求、产出效益等进行分析,评估石煤提钒生产的经济可行性。
4. 石煤提钒环境影响评估:对石煤提钒工艺对环境的影响进行评估,提出环境保护措施,并制定可持续发展战略。
五、研究意义1. 资源利用:石煤提钒技术的成功研究应用,可以有效利用石煤资源,延长钒资源的利用寿命。
2. 生产成本降低:石煤提钒技术可以降低提钒的生产成本,提高产出效率,对提钒生产具有重要意义。
3. 环境保护:石煤提钒技术的开发利用,可以减少对钒矿的采矿压力,减少对自然环境和生态系统的破坏,具有重要的环境保护意义。
六、研究预期成果1. 提钒工艺路线:确定石煤提钒的最佳工艺路线,并提出具体实施方案。
含钒钢渣提钒研究背景、意义、目的与方法研究

含钒钢渣提钒研究背景、意义、目的与方法研究1钒化合物性质及其应用 (1)2钒资源在我国的分布情况 (2)3 提钒工艺的发展 (3)4现行含钒钢渣提钒方法简述 (3)4.1 酸浸-碱溶法 (3)4.2 钠化焙烧提钒法 (4)4.3 钙化焙烧提钒法 (4)4.4 溶剂萃取法 (4)4.5 离子交换提钒法 (5)5研究目的和意义 (5)5.1 目的 (5)5.2 意义 (6)1钒化合物性质及其应用如果说钢是虎,那么钒就是翼,钢含钒犹如虎添翼。
只需在钢中加入百分之几的钒,就能使钢的弹性、强度大增,抗磨损和抗爆裂性极好,既耐高温又抗奇寒,难怪在汽车、航空、铁路、电子技术、国防工业等部门,到处可见到钒的踪迹。
此外,钒的氧化物已成为化学工业中最佳催化剂之一,有“化学面包”之称。
主要用于制造高速切削钢及其他合金钢和催化剂。
把钒掺进钢里,可以制成钒钢。
钒钢比普通钢结构更紧密,韧性、弹性与机械强度更高。
钒钢制的穿甲弹,能够射穿40厘米厚的钢板。
但是,在钢铁工业上,并不是把纯的金属钒加到钢铁中制成钒钢,而是直接采用含钒的铁矿炼成钒钢。
钒的盐类的颜色真是五光十色,有绿的、红的、黑的、黄的,绿的碧如翡翠,黑的犹如浓墨。
如二价钒盐常呈紫色;三价钒盐呈绿色,四价钒盐呈浅蓝色,四价钒的碱性衍生物常是棕色或黑色,而五氧化二钒则是红色的。
这些色彩缤纷的钒的化合物,被制成鲜艳的颜料:把它们加到玻璃中,制成彩色玻璃,也可以用来制造各种墨水。
五氧化二钒的半导体性质的发现和其在光学工业中作为抗静电涂层的应用,为它的研究开辟了新纪元。
近年来,对作为功能材料的五氧化二钒的研究已经受到了广泛的重视,它的溶胶—凝胶制备技术也取得了鼓舞人心的进步。
具有层状结构的五氧化二钒凝胶膜显示出有趣的电子、离子和电化学性质,此外,五氧化二钒还具有光电导性质。
根据这些性质开展的应用研究也取得了长足的进步,例如,五氧化二钒可作为普通离子吸收基质材料、湿敏传感器、微电池、电致变色材料, 智能窗、热辐射检测材料或光学记忆材料等。
从钒渣中提取钒的工艺研究进展

第42卷第5期(总第191期)2023年10月湿法冶金H y d r o m e t a l l u r g y ofC h i n a V o l .42N o .5(S u m.191)O c t .2023从钒渣中提取钒的工艺研究进展李佳双1,2,3,李金贵1,吴昊天1,雷伟岩2,李锋锋1,3,沈 毅1,2,3(1.华北理工大学材料科学与工程学院,河北唐山 063210;2.华北理工大学矿业工程学院,河北唐山 063210;3.河北省无机非金属材料重点实验室,河北唐山 063210)摘要:钒渣是钒钛磁铁矿转炉炼钢过程的副产品,是钒的重要二次资源㊂目前,从钒渣中提钒以钠化焙烧 水浸和钙化焙烧 酸浸工艺为主;此外,还有很多新型提钒工艺,包括低温钠焙烧法㊁空白焙烧法㊁复合焙烧法㊁亚熔盐焙烧法㊁微波焙烧法㊁无焙烧加压酸浸法㊁微生物法㊁机械活化酸浸法㊁电场强化酸浸法等㊂综述了从钒渣中提钒工艺的研究进展,总结了各工艺的优缺点,指出了清洁高效㊁低成本可循环是未来钒渣提钒工艺的发展方向㊂关键词:钒渣;钒;钠化焙烧;钙化焙烧;浸出;提取;研究进展中图分类号:T F 841.3;T F 803.2 文献标识码:A 文章编号:1009-2617(2023)05-0437-06D O I :10.13355/j .c n k i .s f y j.2023.05.001收稿日期:2023-02-15基金项目:国家自然科学基金资助项目(51772099,51572069)㊂第一作者简介:李佳双(1990 ),女,博士研究生,实验师,主要研究方向为固体废弃物资源化和新型矿物材料㊂通信作者简介:沈毅(1966 ),男,博士,教授,主要研究方向为新型矿物材料及固废资源化利用㊂E -m a i l :s h e n yi l z t @163.c o m ㊂引用格式:李佳双,李金贵,吴昊天,等.从钒渣中提取钒的工艺研究进展[J ].湿法冶金,2023,42(5):437-442.钒通常赋存于钒钛磁铁矿㊁闪锌矿或黑色页岩中,与钛㊁铬㊁钨等共存[1],其中,钒钛磁铁矿资源储量巨大且分布相对集中[2]㊂以钒钛磁铁矿为原料进行转炉炼钢时,会生成副产品含钒炉渣,含钒炉渣是钒㊁钛㊁铁和其他硅酸盐的混合物,是重要的二次资源[3-4],可用作冶炼金属钒和钒合金㊂钒渣主要物相为含钒铁尖晶石,被辉沸石包裹,用常规方法难以破坏,因此,从钒渣提钒的关键步骤是焙烧[5-7]㊂目前,钠化焙烧 水浸和钙化焙烧 酸浸工艺在工业上应用较为广泛㊂近些年,研究人员在焙烧 浸出工艺基础上提出了多种钒渣提钒工艺㊂本文简要介绍了钒渣的成分及物相组成,分析总结了钒渣提钒工艺研究现状,展望了未来钒渣提钒工艺的发展方向㊂1 钒渣的组成及物相分析钒渣的成分有氧化亚铁㊁五氧化二钒㊁二氧化钛㊁二氧化硅㊁二氧化锰㊁氧化镁,以及少量其他元素的氧化物㊂国内外主要钢厂的钒渣化学组成见表1[8]㊂可以看出:相较国外钢厂,国内钢厂钒渣中五氧化二钒含量较低,攀钢钒渣的五氧化二钒含量高于承钢㊂表1 国内外主要钢厂的钒渣化学组成%企业名称ðF eV 2O 5S i O 2C a O PM g O M n O 2T i O 2C r 2O 3海威尔德公司26~322516334 5新西兰钢铁厂25.5418~2220~221.0~1.50.02~0.05下塔吉尔公司26~3215~2217~181.2~1.50.03~0.049~207.02~4承钢32~3610~1216~180.7~0.80.03~0.071.102.646.96~8攀钢32~4016~1815~171.5~2.50.07~0.123~58~108~141~1.5 注:表示不包含相应成分㊂Copyright ©博看网. All Rights Reserved.湿法冶金2023年10月钒渣中含有钒尖晶石相㊁金属铁相㊁钛铁矿相和硅酸盐相,主要以钒尖晶石为主,其中钒质量分数为20%㊂在偏光显微镜下,钒尖晶石被橄榄石与玻璃质包围㊂钒渣颗粒度越细,钒尖晶石裸露面积越大,越有利于钒的提取㊂2钒渣提钒主要工艺从钒渣中提取钒的工艺流程包括焙烧㊁浸出㊁净化㊁沉淀㊁煅烧㊂其中,焙烧是整个工艺链中最关键的环节,将不溶于水的钒氧化物转化为可溶性钒酸盐㊂从钒渣中提取钒的主要工艺为钠化焙烧 水浸工艺和钙化焙烧 酸浸工艺[9-10]㊂2.1钠化焙烧 水浸工艺钠化焙烧 水浸工艺是通过添加钠盐到磨细的钒渣中,经焙烧生成水溶性五价钒的钠盐,然后通过水浸得含钒浸出液,再经过沉淀 焙烧 碱溶 除杂 二次沉钒得偏钒酸铵,最后焙烧制得高纯V2O5产品㊂该工艺较为成熟,但会产生有害气体和高钠盐废水,严重污染环境,且对原钒渣中钙㊁镁含量和炉料烧结要求严格,使资源利用受到限制㊂S a d y k h o v[11]以N a2O为添加剂,通过焙烧 浸出工艺提取钒渣中的钒,结果表明:水溶性钒酸盐的生成受添加剂加入量㊁焙烧温度和渣中S i O2含量的影响;反应生成的硅酸盐或铝硅酸盐会阻碍钒酸钠的生成;渣中S i O2㊁A l2O3和T i O2的存在会导致水溶性钒酸盐含量降低㊂邵胜琦等[12]以N a2O2为添加剂,采用钠化焙烧 水浸工艺从钒渣中提钒,结果表明:在n(N a2O2)ʒn(V2O5)= 3ʒ1㊁焙烧温度850ħ㊁压块压力5M P a㊁焙烧时间2.5h㊁浸出温度80ħ条件下,钒浸出率可达95.57%㊂李尉[13]研究了采用N a2C O3焙烧 水浸工艺从高钒渣中提钒,结果表明:在焙烧过程中,碳酸钠和五氧化二钒生成水溶性钒酸钠的反应可自发进行,温度越高越利于反应进行;在焙烧温度850ħ㊁焙烧时间60m i n㊁N a2C O3加入量20%㊁物料粒度200目条件下,钒浸出率可达85%㊂钠化焙烧 水浸工艺的钒浸出率较高,一般可达90%左右;但生产过程中易产生腐蚀性气体(如H C l㊁C l2㊁S O2和S O3)和高钠盐废水,对环境造成污染,且对钒渣中钙㊁镁含量和炉料烧结要求严格[14],使资源利用受到限制㊂2.2钙化焙烧 酸浸工艺与钠化焙烧工艺相比,钙化焙烧无有害气体及有毒尾矿排放,在能源㊁环境和矿产资源利用效率等方面具有明显优势[15],是一种清洁提钒新工艺㊂钙化焙烧 酸浸工艺是将适量的钙添加剂加入到钒渣中进行高温焙烧,使钒渣中的低价钒(V(Ⅲ))转化为易溶于酸性溶液的钒酸钙,之后再进行酸浸,浸出液经除杂 沉淀 煅烧,得V2O5产品㊂焙烧过程加入的钙盐不同,体系发生的反应也有所不同㊂范坤等[16]研究了采用不同钙化剂(C a S O4㊁C a C O3㊁C a O)钙化焙烧 酸浸高钒渣,结果表明:以C a S O4进行钙化焙烧,在温度1450K 条件下,钒浸出率可达93.53%㊂马家骏等[17]研究了分别以C a O和C a C O3为钙化剂,采用钙化焙烧 铵盐浸出工艺从钒渣中提取钒,结果表明:以C a O为钙化剂时,钒浸出效果更好;以1m o l/L 碳酸氢铵溶液为浸出添加剂,在钒渣粒度45~ 75μm㊁n(C a O)/n(V2O5)=1.2/1㊁焙烧温度920ħ㊁焙烧时间45m i n㊁浸出温度60ħ㊁浸出时间60m i n条件下,钒浸出率可达82%㊂李新生[18]研究了采用钙化焙烧 碳酸钠浸出钒渣,结果表明:钒渣中V2O3和C a C O3配比和温度不同,生成的产物也不同,在最优试验条件下,钒浸出率可达90%以上㊂近几十年来,基于钙化焙烧过程已有很多研究,包括焙烧添加剂的影响㊁焙烧参数㊁浸出参数和钒回收率等,但钙化焙烧的钒回收率一般低于钠盐焙烧㊂3钒渣提钒新工艺3.1低温钠焙烧法低温钠焙烧法是指焙烧温度低于常规钠化焙烧温度的一种焙烧方法㊂D e n g R.R.等[19]研究了用低温钠焙烧 氧化浸出钒渣,结果表明:钒浸出率随焙烧温度升高而提高,尤其是在500~ 650ħ之间,随温度升高,钒逐渐与碳酸钠氧化形成水溶性钒酸钠,钒浸出率迅速提高;但温度超过650ħ后,钒浸出率趋于平稳,可能是由于钒相与硅相烧结降低氧的扩散,导致钒浸出率无明显变化㊂可见在650ħ的较低温度下焙烧效果较好㊂在钒渣中分别加入M n O2㊁C a O㊁M g C O3和A l2(C O3)3的单一或复合焙烧添加剂进行焙烧水㊃834㊃Copyright©博看网. All Rights Reserved.第42卷第5期李佳双,等:从钒渣中提取钒的工艺研究进展浸[20-22]提钒㊂结果表明:添加M n O2时,适宜条件下,钒浸出率达83.23%,这是因为尖晶石在550ħ时开始分解,加入M n O2可大大促进低价钒向高价钒的定向氧化,从而提高钒浸出率;添加N a2S2O8㊁M n O2和H2O2时,相同条件下, N a2S2O8的作用最为明显,钒浸出率达87.74%,这是因为加入N a2S2O8可氧化低温焙烧后剩余的低价钒,从而提高钒浸出率㊂低于500ħ时,钒尖晶石中的钒不能与钠盐结合生成高价钒酸盐,导致钒浸出率很低㊂在低温钠化焙烧时,添加适量添加剂可有效提高钒浸出率至83%以上㊂该法可确保有效提取钒,同时减少能耗㊂3.2空白焙烧法空白焙烧又称无盐焙烧,即焙烧过程中不添加添加剂㊂李兰杰等[23]研究了采用空白焙烧 水热碱浸法浸出钒渣中的钒,结果表明,钒浸出率可达95%,但该法工艺流程较长㊂李京[24]研究了用空白焙烧 碳酸钠浸出法浸出钒渣,钒浸出率约88%㊂这2种方法能大幅减少固废产生,但工艺成本较高㊂付自碧[25]研究了采用空白焙烧 碳酸化浸出 除硅 铵盐沉钒法提钒,结果表明:钒渣在温度860~900ħ下空白焙烧后,再在碳酸氢钠质量浓度158g/L㊁浸出温度95ħ㊁浸出时间120m i n 条件下浸出,钒浸出率为90.49%~92.12%㊂该法具有工艺成本低㊁固废少等特点,可为低成本清洁提钒提供一种新途径㊂李猛[26]研究了用无盐焙烧 温和铵浸法提钒,结果表明:没有钠盐存在时,不会生成高毒性六价铬;以碳酸氢铵作浸出剂,钒浸出率可达93%,杂质浸出率很低;钒铁尖晶石分解转化先于四价钒酸盐的生成,四价钒酸盐的生成先于五价钒酸盐的生成㊂该法无须添加焙烧剂,没有废气和有毒化合物产生,对环境友好㊂此外,李猛[26]采用低温铵化 高温浸出法优化了无盐焙烧 铵浸工艺流程,结果表明,钒产品纯度较高,有望成为空白焙烧的研究新方向㊂空白焙烧法无有害气体和高毒性六价铬生成,不产生废水,尾渣易于综合利用,可实现焙烧提钒技术的绿色升级,且原料成本较低,钒回收率也高于钙化焙烧;但该工艺成本高㊁流程长,严重限制了其发展及工业应用范围㊂低温铵化 高温浸出法较无盐焙烧 铵浸法工艺流程短,钒产品纯度更高,有望成为空白焙烧的研究新方向㊂3.3复合焙烧法X i a n g J.Y.等[27]研究了采用C a O/M g O复合焙烧 酸浸工艺提高转炉钒渣的钒回收率,结果表明:用M g O完全取代C a O时,钒浸出率由88%降至81%,而C a O/M g O复合焙烧可改善单独用M g O的焙烧效果;M g O/(C a O+M g O)物质的量比为0.5/1时,钒浸出率可达94%㊂肖霜[28]研究了用M n O2-C a O复合焙烧酸浸提取转炉钒渣中的钒,结果表明,在最优条件下,钒浸出率达91.62%,复合焙烧的钒浸出率高于单一的钙化焙烧或锰化焙烧㊂相较单一添加剂,复合焙烧能与钒渣反应得更充分,有利于低价钒转化成高价钒酸盐,从而提升钒浸出率㊂3.4亚熔盐焙烧法亚熔盐法液相氧化提钒法也称液压氧化法,亚熔盐法的特点包括蒸气压低㊁沸点高㊁流动性好㊁活度系数高㊁反应活性高㊁分离功能可调等[29-30]㊂高明磊等[31]对比研究了钒渣在钾㊁钠2种体系的亚熔盐介质中的浸出效果,结果表明:钒形成可溶性钒酸盐是通过分解钒的固溶相实现的,钾系亚熔盐体系的钒浸出率明显高于钠系亚熔盐体系;与传统工艺相比,亚熔盐体系反应温度由850ħ降至220~240ħ,反应时间由4~6h降至1~2h,在显著降低能耗㊁提高效率的同时,钠系的一次钒转化率可达85%,钾系可达97%㊂与传统焙烧技术相比,亚熔盐熔烧法的钒回收率更高,反应介质可实现内循环,原材料消耗小,可基本实现钒的高效清洁提取;但该工艺需在高碱度设备中进行,成本较高[32-33],目前尚处于半工业试验阶段㊂3.5无焙烧加压浸出法因常压酸浸不能破坏钒渣中的含钒尖晶石结构,钒元素无法从尖晶石的晶格结构中释放,导致钒无法得到髙效浸出㊂因此,有研究人员提出了采用无焙烧加压酸浸工艺提钒㊂张国权[34]研究了无焙烧加压酸浸工艺的热力学及动力学,并优化了工艺条件㊂结果表明:加压能破坏转炉钒渣中的含钒尖晶石结构,促进钒的浸出;在压力1M P a㊁浸出温度140ħ㊁浸出时间60m i n㊁初始酸质量浓度250g/L㊁液固体积质量比10m L/1g㊁搅拌速度㊃934㊃Copyright©博看网. All Rights Reserved.湿法冶金2023年10月400r/m i n条件下,钒浸出率可达96.88%㊂无焙烧加压浸出法因无焙烧工艺,可节约原料,降低成本,且加压酸浸转炉钒渣技术能使钒浸出到溶液中,从而有效提高钒浸出率;但加压浸出对设备和反应条件要求较高,尚未得到广泛工业应用㊂3.6微波焙烧法微波能是一种清洁能源,可快速㊁选择性加热,具有非热效应,在强化磨矿㊁强化浸出㊁碳热还原㊁熔盐合成及干燥等冶金工序中常以微波进行辅助㊂在微波场中,原料中不同相分子具有不同正负性,在微波场中会发生高频振动,通过微波焙烧可改变钒渣的尖晶石结构,使钒渣更易反应[35-36]㊂谭博等[37]研究了微波场下的钒渣氯化动力学,结果表明:在微波加热至800ħ保温30m i n㊁(N a C l-K C l)/A l C l3熔盐质量比1.66/1㊁A l C l3与钒渣质量比1.5/1条件下,钒提取率为82.67%;微波辅助加热可使反应时间从6h缩至30m i n㊂姜涛等[38]提出了一种微波钙化钒渣提钒法,以C a(O H)2为钙源添加剂,在添加剂中C a O与钒渣中V2O5质量比0.85/1㊁微波功率2k W条件下,加热至850ħ焙烧1h后在适宜条件下浸出,钒浸出率可达97.4%㊂3.7机械活化法机械活化是在机械力作用下使矿物产生晶格畸变和局部破坏,并形成各种缺陷,导致其内能增大,反应活性增强,从而改变矿物反应条件㊂机械活化后的钒渣物相能充分解离且表面有多孔结构,高能球磨对钒渣引起的活化作用使钒渣处于不稳定态,有利于钒的浸出㊂黄青云等[39]研究了采用机械活化预处理 钙化焙烧 酸浸工艺提钒,可在一定程度上解决转炉钒渣钙化焙烧酸浸工艺钒转浸率低的问题㊂结果表明:机械活化后的钒渣处于不稳定态,更易发生化学反应;延长机械活化时间㊁缩短浸出时间可将钒浸出率提高10%左右;机械活化也可在一定程度上降低钙化焙烧温度㊂向俊一[40]探讨了机械活化法对钒浸出率的影响㊂结果表明:机械活化对提钒效果影响显著,延长活化时间可降低钙化焙烧温度,提高钒浸出率,缩短浸出时间㊂机械活化80m i n可将钙化焙烧温度降低100ħ左右,相比未活化钒渣,浸出20m i n即可将钒浸出率由75%提高至90%㊂3.8微生物法微生物浸出法是以微生物及其代谢产物作浸取剂浸出钒的绿色工艺㊂M i r a z i m i等[41]研究了采用自养菌㊁异养菌和真菌3种微生物分别浸出原钒和焙烧后钒渣㊂结果表明:在一定条件下,钒渣受到自养菌和异养菌侵蚀,钒浸出率可达90%以上;在特定条件下,采用真菌浸出钒渣,钒浸出率为92%㊂微生物浸出法对钒渣的浸出效果较好,且绿色环保,是生物与矿冶交叉学科应用的新方向㊂3.9电场强化浸出法在电场强化浸出过程中,浸出时间较短,与传统工艺相比,大大减少环境污染㊂李艳[42]研究了用电场分别强化直接酸浸和电钒渣碱浸预处理 酸浸钒渣㊂结果表明:直接酸浸的钒浸出率为67.18%,加入硫酸锰电场强化后可提高至79.64%,这是因为物相被电场强化破坏,使钒浸出率提高;采用N a O H㊁C a F2对钒渣预处理后再酸浸,钒浸出率可达87.12%,高于直接酸浸,这是因为碱浸可破坏硅酸盐相,使包裹在钒尖晶石相外的硅酸盐相裸露出来,破坏后可进一步提高钒浸出率㊂电场强化浸出法流程简单,但酸耗较大,且硫酸锰价格昂贵,钒回收率也偏低,还要求特制的反应装备,目前尚无法实现工业化应用㊂4结论与展望钒渣是钒钛磁铁矿转炉炼钢过程的副产品,是钒的重要二次资源㊂从钒渣中提钒以钠化焙烧 水浸和钙化焙烧 酸浸工艺为主,但这2种传统方法能耗大,污染重㊂近些年,相继开发了多种钒渣提钒新型工艺㊂其中,低温钠焙烧法能有效提钒,同时减少能耗;无盐焙烧法无有害气体和废水产生,原料成本较低,钒回收率高于钙化焙烧法,但工艺成本高㊁流程长;相比于单一盐焙烧法,钙镁复合焙烧法㊁钙锰低温分段焙烧法钒浸出率较高;亚熔盐提钒法中钒提取效率高,污染少,但成本较大;加压酸浸转炉钒渣技术能使钒元素较好地浸出到溶液中;微波焙烧法可改变钒渣的尖晶石结构,促进钒的转化;经机械活化后的钒渣,其中物相能更好解离,使反应更加充分;微生物法是一种绿色高效的浸出钒方式;电场强化浸出工艺㊃044㊃Copyright©博看网. All Rights Reserved.第42卷第5期李佳双,等:从钒渣中提取钒的工艺研究进展流程简单,环境污染少㊂相较于传统工艺,新型工艺更加环保,钒提取效果更好㊂但由于不同企业产生的钒渣组成不同,需要根据实际情况选择适宜的提钒工艺㊂为了综合利用钒渣资源,获得良好的经济㊁环保和社会效益,开发高效低耗㊁绿色环保的工艺将是今后钒渣提钒的发展方向㊂参考文献:[1] Q I NZ F,Z H A N G G Q,X I O N G Y J,e ta l.R e c o v e r y o fv a n a d i u mf r o ml e a c hs o l u t i o n so fv a n a d i u ms l a g u s i n g s o l-v e n t e x t r a c t i o nw i t hN235[J].H y d r o m e t a l l u r g y,2020,192.D O I:10.1016/j.h y d r o m e t.2020.105259.[2] Z H A N G G Q,HU T,L I A O W J,e t a l.A ne n e r g y-e f f i c i e n tp r o c e s s o f l e a c h i n g v a n a d i u m f r o m r o a s t e d t a b l e t o fa m m o n i u m s u l f a t e,v a n a d i u m s l a g a n ds i l i c a[J].E n v i r o nC h e m E n g,2021,9(4).D O I:10.1016/j.j e c e.2021.105332.[3] W E NJ,J I A N G T,Z H E N G X L,e t a l.E f f i c i e n t s e p a r a t i o no f c h r o m i u ma n dv a n a d i u mb y c a l c i f i c a t i o nr o a s t i n g-s o d i u mc a r b o n a t e l e a c h i n g f r o m h i g hc h r o m i u mv a n ad i u ms l a g a n dV2O5p r e p a r a t i o n[J].P u r i f T e c h n o l,2020,230.D O I:10.1016/j.s e p p u r.2019.115881.[4] L IH Y,WA N GC J,Y U A NY H,e t a l.M a g n e s i a t i o n r o a s t-i n g-a c i dl e a c h i n g:a z e r o-d i s c h a r g e m e t h o df o r v a n a d i u me x t r a c t i o nf r o mv a n a d i u ms l a g[J].JC l e a nP r o d,2020,260.D O I:10.1016/j.j c l e p r o.2020.121091.[5] S O N GCG,Z H A N G H L,D O N G Y M,e t a l.I n v e s t i g a t i o no nt h ef a b r i c a t i o no f l i g h t w e i g h ta g g r e g a t ew i t ha c i d-l e a c-h i n g t a i l i n g so fv a n a d i u m-b e a r i n g s t o n ec o a lm i n e r a l sa n dr e dm u d[J].C h i nJC h e m E n g,2021,32(4):353-359. 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提钒的工艺原理与应用论文

提钒的工艺原理与应用论文1. 引言提钒是一种常用于金属加工和制造过程中的工艺,它通过提高金属的硬度和抗腐蚀性能,增强金属的材料特性。
本文将介绍提钒的工艺原理以及其在不同领域的应用。
2. 提钒的工艺原理提钒是通过向金属中添加钒元素,改变其晶格结构和化学性质,从而提高金属的机械强度和耐腐蚀能力的工艺。
2.1 钒元素的作用机制•钒元素具有良好的固溶性,可以与金属形成均匀的溶固体。
•钒元素的加入可以改变金属的晶格结构,增强其晶体的定向性。
•钒元素可抑制金属的晶粒长大,提高织构度,从而提高金属的强度和硬度。
•钒元素的化学性质可以增强金属的抗腐蚀性能,延长金属的寿命。
2.2 提钒工艺流程提钒的工艺流程主要包括以下几个步骤:1.材料准备:选取合适的金属材料,清洗、干燥等预处理。
2.钒元素加入:通过合适的方法将钒元素加入到金属中,可以采用溶解、浸渍等方式。
3.混合均匀:将金属和钒元素进行混合,保证钒元素均匀地分布在金属中。
4.加热处理:将混合后的材料进行加热处理,一般采用高温热处理来实现钒元素的固溶和晶格结构调整。
5.冷却处理:经过加热处理后,将材料迅速冷却,使其保持所需的特性。
3. 提钒的应用提钒工艺广泛应用于各个领域,下面将介绍几个典型的应用案例。
3.1 金属加工领域•制造业:提钒工艺可应用于制造业中的各种金属制品,如机械零部件、工具等,以提高其硬度和耐磨性。
•航空航天:提钒工艺可应用于航空航天领域中的航空发动机、飞机结构件等,以提高其强度和耐腐蚀性能。
3.2 电子领域•电子元器件:提钒工艺可应用于电子元器件的制造过程中,以提高其导电性和耐腐蚀性。
•电子设备:提钒工艺可应用于电子设备的金属外壳制造中,以提高其抗刮擦性和耐腐蚀性。
3.3 化工领域•化工设备:提钒工艺可应用于化工设备的制造中,以提高其耐压性和耐腐蚀性。
•石油炼制:提钒工艺可应用于石油炼制过程中的金属反应器、储罐等设备制造,以提高其耐腐蚀性。
4. 结论提钒工艺通过添加钒元素,改变金属的晶格结构和化学性质,从而提高金属的机械强度和耐腐蚀能力。
钒铬溶液中钒铬提取及分离工艺研究进展

工艺管控202 |2019年4月活性基团,其液相即待处理的溶液。
其中通过将树脂中带有的相同电荷活性基团和溶液中的离子实现相互交换,更好的达到去除的目的。
一般来说离子交换法主要分为硫酸型强碱性阴离子吸附、苯乙烯系阴离子吸附和其他方法等几种不同的方法。
2.4 结晶法在钒铬提取和分离过程中采用结晶法就是通过在同一种溶剂中加入两种或者多种不同的可溶性固体,在利用它们本身的溶解度不同进行接近分离操作。
现阶段有很多专家、学者都针对结晶法开展相应的研究,中国科学院工程研究过程中研究出了亚熔盐法高效清洁提钒新技术,该工艺的关键所在就是Na 3VO 4的结晶分离。
而在后续的钒铬分离工艺研究过程中基于结晶法进行研究需要着重掌握在碱性介质中钒、铬两者的不同溶解度以及相平衡性,从而对钒、铬两者的单相结晶区进行确定,最终达到高效分离钒、铬中间产品的目的,再通过后续产品的转化可以加工出主流的一些产品,这些主流钒、铬产品可以在高附加值的钒、铬产品制备中加以运用。
2.5 电化学法电化学法主要分为电解法、电渗析法两种不同的方法。
电解法的运用本身操作难度相对较低,占地面积相对较少,但需要耗费大量的铁板、电量,最终的出水水质无法满足环境要求和排水标准,污泥也非常难以进行处理。
而相较于电解法来说电渗析法的处理效果非常容易受到膜选择性的影响,但其不会产生废渣,废水处理上也比较有优势,具备一定的现实借鉴意义。
3 结语随着经济和工业的不断发展,人们越来越重视钒、铬两者的分离工作,以便更好的满足钒、铬市场需求。
对于现阶段钒、铬分离中所采用的提取、分离工艺效益低、纯度低、成本高、操作复杂等诸多缺陷的影响,还需要对以上五种不同的分离工艺进行分析和探究,从而研究出新的提取分离工艺,更好的满足钒、铬分离需求。
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矿石炼 成铁水 后 , 氧化 吹 炼 得 钒渣 , 般 含 V 0 再 一 :
2 ~5 。火法 冶炼 一般 是将含 钒铁水 直接 吹炼 成 % % 钢 , 转入 钢 渣 , 去 吹炼 设 备 , 可 回收生 铁 。德 钒 省 且 国采用 将含钒钢 渣返 回原 矿炼 铁 , 到 品位 1 % 的 得 0
12 2
朱
9 2% 【o 3. l]
。
靖
刘永 光 : 钒提取 工艺研 究进 展
2 1 年 6月第 6期 01 但无 论采用 哪种原 料 、 以哪种 工艺 提炼钒 , 其废 水处 理技 术都有 待突破 。
参 考 文 献
米 玺 学等 采 用水 浸 法从 含 钒石 煤 矿石 中提钒 , 主 要 工 序 包 括 破 碎一 烘 干一 球 磨一 加 盐 制 球 一焙 烧一水浸 一离 子交换一 沉淀一 偏 钒 酸铵 热解 等 ¨3 。 王雄采用 氧化 焙烧一 酸性浸 出一 溶剂萃 取一铵 盐沉
钒工艺 得到 V 0 : 含量 9 . 3% 的粉末状 产 品 , 以 91 并 制 得的 V 0 为 原料 , : 炭黑 为还 原剂 , 用 微 波法 制 采 备 出纯相 氮化钒 。
3 废弃物提 钒
[ ] 田茂 明, 大均, 1 唐 张 奇 . 钒 钢 渣 提 钒 工 艺 及 其 主 要 技 术 含
其本 身分解 出来 的氧化 物反 应生 成易溶 于酸 的偏 钒 酸盐 , 部分 未 完全 氧 化 的 V 也 可溶 于 酸L 。该 工 9 j
朱 靖 (9 7 ) 女 , 17 一 , 讲师 , 硕士 , 3 0 0 0 9河北省 唐山市新华 西 6
道4 6号 。
艺钒浸出率达 8 %以上 , 4 萃取率为 9 8%, 反萃率为 9 % , 钒 率 为 9 % , 流 程 钒 的 总 回 收 率 可 达 8 沉 9 全 8% 以上 , 近 9 0 接 9标 准 。曹 耀 华 等 采 用 球 磨一焙 烧一硫 酸浸 取 , 1 %P 0 +1 %T P+7 %煤 油 以 5 24 0 B 5 为萃取体系 , 配合不同焙烧添加剂 , 硫酸为反萃剂 , 得到 的产 品质量 可 达 冶金 9 9标 准 , 回收 率 为 钒
出 。 4 展 望
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在 总结 了浸取提钒 新 工艺的基 础 上 , 出 了我 国提 钒 工 艺技 术 中存 在 的 问题 , 指 以及 今后 努 力 的方
关 键词 提钒 钒渣 石煤 废弃物
V0 等钒化 合 物 有 着 广泛 的应 用 。市 场 对钒
产 品需求 的增 加 , 促使 提钒工 艺快 速发展 , 目前 的提 钒工 艺大致 可 分 为含 钒 钢 渣 提 钒 、 V 0 含 : 的 石 煤
钒渣 , 进而采 用化 学法 提 钒 ¨ 。 目前 常用 的 方法 是 将钒 渣作 为熔剂 与烧 结 矿一 并 给 人高 炉 , 钒在 铁 使 水 中得 到富集 , 吹炼得 到高 品位钒 渣 , 再 并作 为钒铁 合金 的原料 或制 取 V O 。攀 钢 将含 钒 铁 水 直 接兑 :
[O 曹耀 华 , 照 国 , 红 召 , . 取 法从 含 钒 酸 浸 液 中提 取 钒 1] 高 刘 等 萃
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S ra .5 6 e ilNo 0
现
代
矿
业
J n . 01 ue2 1
M0 RN MI I DE N NG
总 第 56期 0 2 1 年 6月 第 6期 01
钒 提 取工 艺研究 进 展
朱 靖 刘 永光 王 岭
( 河北联合大学化 学工程 学院)
摘
向。
要
综述 了国 内外近年 来在钒 渣提钒 、 石煤提钒 及 废弃物提 钒等 方 面的 工艺技 术进 展 , 并
( 0 :3 -3 . 1 ) 7 37 5
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得到 V0 产 品 。邴 桔 等 对该 方 法 进 行 了改 进 , 推出 了氧 化 焙 烧一 硫 酸 浸 出一 P o 24萃 取一硫 酸 反 萃一氨 水沉钒 —煅烧 的提 钒 工 艺流 程 , 过 高 温焙 通 烧破坏 云母 的结 构 , V 和 V 氧化 为 V , 与 使 ¨ ¨ 并
N3 2 5+异 戊 醇 +磺 化 煤 油 ) 然 后 用 N O 溶 液 3 , aH
等, 从而 降低铁钢 比和能耗 。因此 , 善炉 内冶金条 改 件, 提高 钒 回收率是发 展的重 点 。
1 2 湿 法提钒 .
级反 萃 取 , 质 量 浓 度 为 8 得 0—9 / 0gL的含 钒溶 液 , 热溶 液加氯 化铵搅 拌 , 再冷却 过滤 得偏钒 酸铵 , 终 最
在 4 %尿 素溶液 中浸取 1 , 提取 率高 达 7 % , 0 h钒 8 该 工艺 绿 色 环保 、 单 可 行 。L Z n 简 i eg用 LX 3作 I6
萃取剂 , 从硫酸浸取 的废催化剂溶液 中萃取出钒和 钼, 再用 N O a H反 萃 , 大部分 的钒 以钒 酸铵 的形 式析
入转 炉 , 以提 高 转 炉 钢渣 中 V 0 的含 量 。总 之 , 钒 的火法 冶炼能利 用钢厂 自有设 备 , 同时 回收铁 、 锰
1% 的硫 酸在 8 I下 连续 搅 拌 , 钒 以 4价 、 5 5c = 使 5价 形式 转入溶 液 。固液分 离后 , 溶液 经氧 化 、 中和 等预 处 理 , 用箱 式 萃 取 器 多 级 逆 流 萃 取 钒 ( 取 剂 为 采 萃
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究[] 稀有金属 ,0 7,1 5 6 0 7 . J. 2 0 3 ( ):7 - 5 6
湿法 提钒 一 般是 采 用酸 浸 、 碱浸 或加 盐 焙烧 酸 浸使 钒进入 溶液 , 液净化 后 经水解 沉 钒得 到 V 0 溶 产 品 。现 工艺 大多 因钢 渣性 质及 品位 的差异 而有所 差别 , 生 产 过 程 基本 相 似 , 但 都包 含 焙 烧 、 出 、 浸 净 化、 富集 、 钒 、 沉 煅烧 等 环 节 L 。选 择合 适 工 艺提 高 3 J 浸 出量及钒 回收率 是研究 的重 点 。如采 用矿浆 电解 技术 将浸 出 、 净化 、 电积 过程 整 合 , 宜低 钒 钢 渣 的 适 选 择 性 析 出 J 向含 钒 钢 渣 中添 加 SO 。 i 及 A 1 O 等酸性 氧化物 , 使钒 以 C V 结 构为 主物 相 析 a( O ) 出并 长大 , 品位 超过 1% , 是该 法 提 出 的钒 VO 5 但
I n aig Sela ig 2 0 , 4 2 9 -6 r m kn& t m kn , 0 7 3 ( ):49 . o c
胡建 峰对 石油精 炼废 催 化 剂 中钒 的提 取 , 出 了脱 提 油一 自然 氧化一水 热 浸出钒 和钼一 苛性钠 水热 浸 出
氧化 铝 的工艺 , 法避 免 了焙 烧带来 的环境 问题 , 该 而 且金 属 回收率 高 、 回收 时间短 , 成本 低 ¨ 。K zst ryz f o 研究 了尿素 浸取废 催 化 剂 中钒 的工 艺技 术 , 验 首 试 先将废 催化 剂球 磨 至 10— 5 m, 8 20 以液 固 比 1 : 01
[ ] D n a ci Y i g L i sa entcnq etrcv 6 ogYu h, uLa , i a h .Ac a h iu o— n n Lo l e oe
c vndu rm cn e e l J .SelR sac ,20 ,7 r aaim f ov ̄ rs g[ ] t eerh 0 5 6 o a e
含 钙高 , 杂质去 除 困难 J 。在 湿法 中 , 用 A 利 10 对 钢渣改 性 , 渣 中多相 分 布 的 钒 向钒 磷 酸钙 固溶 体 使