含钒尾渣NaOH 亚熔盐浸出提钒

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1、第11卷第5期过程工程学报Vol.11No.52011年10月TheChineseJournalofProcessEngineeringOct.2011含钒尾渣NaOH亚熔盐浸出提钒1,2,3112222李兰杰，陈东辉，白瑞国，郑诗礼，杜浩，王少娜，张懿(1.承德钢铁集团钒钛工程技术研究中心，河北承德067102；2.中国科学院过程工程研究所湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室，北京100190；3.东北大学材料与冶金学院，辽宁沈阳110004)摘要：研究了含钒尾渣NaOH亚熔盐法分解过程中主要反应因素对钒浸出率的影响规律

2、，获得了最佳工艺参数，并对反应机理进行了探讨.结果表明，反应温度、反应时间及碱渣质量比是最重要的反应因素，其影响程度为反应温度(T)>反应时间(t)>碱渣质量比(r)；含钒尾渣最佳浸出条件为：反应温度170℃，尾渣粒度−74µm，反应时间3h，碱渣质量比4:1及搅拌速度700r/min.在此条件下，钒浸出率高于90%.含钒尾渣亚熔盐浸出钒过程前期为化学反应控制，反应活化能为27.69kJ/mol，NaOH亚熔盐介质通过破坏含硅玻璃体包裹相(辉石相)实现含钒尾渣中钒的高效浸出.关键词：含钒尾渣；亚熔盐；钒回收；机理中图分类

3、号：TF841.3文献标识码：A文章编号：1009−606X(2011)05−0747−081前言钒尾渣中的有价金属元素如钒、硅、铁、钛、锰等，实现含钒尾渣的有价金属回收和资源化利用，成为迫切需钒的主要来源是含钒矿物，在65种主要含钒矿物要解决的重要课题.中，以钒钛磁铁矿最为典型，世界钒年产量的88%来自为解决钢铁企业含钒尾渣大量堆存及环境污染难[1,2]钒钛磁铁矿.钒钛磁铁矿含钒量(以V2O5计)0.2%∼题，国内外开展了大量的研究工作，已有研究主要集中[3]2.5%，且钒主要以FeO⋅V2O3尖晶石形式存在.用钒钛在

4、以下三方面：磁铁矿提钒的常用方法是将钒钛磁铁矿在高炉中冶炼(1)含钒尾渣提钒.含钒尾渣中钒含量为1%∼3%，出含钒生铁，通过选择性氧化铁水，使钒氧化后进入炉有提取价值，目前的提取方法主要有钠化焙烧法和酸浸渣，生成钒渣；再以钠盐(主要为Na2CO3)为添加剂，通法.钠化焙烧法主要是对原钠化焙烧的改进，如将钒渣[8]过焙烧将钒渣中多价态的钒转化为水溶性五价钒的钠粒度磨细至尖晶石粒径的2∼3倍以促进钒的溶出，或盐(Na2O⋅nV2O5)；再对钠化焙烧产物直接水浸，得到含对钠盐添加剂进行改进和优化(如添加钾盐、过氧化物[9]钒及

5、少量杂质的浸取液；除杂后调节溶液到一定pH值，等与钠盐混合物作为添加剂)等，以尽可能提高钒的提加入铵盐沉钒，制得偏钒酸铵或多钒酸铵，热分解得到取率、降低含钒尾渣的毒性，但均未在提钒效果上取得V2O5.钒渣经提钒后得到的终渣即为含钒尾渣.传统的实质性突破，钒提取率小于40%，且焙烧过程能耗高、钠化焙烧提钒技术钒回收率低，多次焙烧后仅为80%，经济性差.酸浸提钒过程是采用硫酸或氢氟酸在加压或且提钒过程三废污染严重，含钒尾渣排放量大，环境资常压条件下酸浸提钒，提取率可达80%，浸出时间短，[4,5]源负载极为沉重.但Fe,Al

6、,Ti等杂质也进入溶液，浸取液成分复杂，后续[10,11]含钒尾渣是钒渣钠化焙烧提钒后的尾渣，目前我国分离难度极大，且酸浸过程腐蚀强，对设备材质要钢铁行业年产含钒尾渣约60万t，并呈逐年上升趋势.求较高.含钒尾渣是一种可利用的资源，其中V2O5含量在(2)含钒尾渣提铁.目前采用的提铁方法主要有磁[6]1%∼3%，Fe2O3含量在40%∼45%，另外还含少量Mn,化焙烧、螺旋溜槽−磁选、浮选提铁、配料炼铁等.磁化Ti,Cr,Al等元素.含钒尾渣中的V,Fe,Cr,Ti等都是国家焙烧法是将尾渣水洗脱碱后采用还原法将其磁化焙烧

7、[12]紧缺战略性金属资源，作为废弃物处置是巨大浪费，亟进行磁选后炼铁，可较好地回收其中的铁，但产生大待资源化利用.但含钒尾渣含碱高(5%左右)，导致其利量碱性废水、残碱腐蚀焙烧设备，且工艺过程极其繁琐；用难度非常大，至今没有经济、环保、有效的处理方法，螺旋溜槽−磁选法可选出52%的铁精矿，但回收率仅为5+且其中毒性V等对人体健康危害极大，为国家重点控20%；浮选提铁是通过药剂的作用强化铁矿物的分离，[7]制的二类重金属，环境问题突出.因此，高效提取含但由于铁矿物在尾渣中大部分以固溶体的形式存在，即收稿日期：2011−0

8、9−05，修回日期：2011−09−26基金项目：国家高技术研究发展计划(863)基金资助项目(编号：2009AA064003)；国家自然科学基金重大项目资助(编号：51090382)作者简介：李兰杰(1983−)，男，山东省潍坊市人，博士研究生，冶金物理化学专业，E-mail:lilanjie20040014@16