钒铬还原渣煅烧-酸浸法制备氧化铬试验研究.pdf

年第 期总第 期铁 合 金.:./.基金项目 国家重点研发计划(项目编号:)作者简介 王小江 男 年出生高级工程师主要研究方向为钒钛资源综合利用:.收稿日期 钒铬还原渣煅烧酸浸法制备氧化铬试验研究王小江(攀钢集团钒钛资源股份有限公司 四川攀枝花)摘 要 钒渣提钒废水处理过程产生钒铬还原渣 采用煅烧酸浸法制备氧化铬考察了马弗炉煅烧钒铬还原渣盐酸浸出煅烧产物分离钒铬工艺条件 在 下煅烧钒铬还原渣 可将其中的低价钒氧化成五价钒但三价铬不会被氧化 煅烧产物经盐酸在液固比、.、条件下浸出 滤渣中的 含量超过 关键词 钒铬还原渣 煅烧 盐酸浸出 氧化铬中图分类号./文献标识码 文章编号()(.).前言钒钛磁铁矿共生有金属元素铬经转炉吹炼得到的钒渣富集了钒和铬 钒渣经钠化焙烧、水浸得到含()和()的浸出液 工业上采用铵盐沉钒从浸出液中分离出绝大部分钒但是沉钒废水仍含有浓度范围为./的()和./的()由于缺乏有效的方法从沉钒废水中分离钒铬通常以焦亚硫酸钠还原废水钒铬再调节废水 值形成钒铬还原渣 钒铬还原渣的钒含量 铬含量 因此从钒铬还原渣中进一步分离回收钒、铬对提升资源利用效率具有重要意义近年来从钒铬还原渣中分离回收钒铬的方法主要包括氧化碱浸法、煅烧碱浸法和酸浸氧化水解法三类 氧化碱浸法利用钒铬电极电位差异将()和()氧化成()而()不被氧化再碱浸使大部分钒进入溶液而铬则留在渣中 煅烧碱浸法通过煅烧使铬转变为性质稳定的 而钒则在后续碱浸时进入浸出液被提取 为了获得纯度较高的钒、铬产品中南大学和中科院过程工程研究所分别开发的钒铬分离工艺可以获得纯度为.的 产品 为进一步提升钒铬收得率和产品纯度酸浸氧化水解法利用()、()和()均溶于硫酸的特性将钒铬提取至溶液后逐步分离回收钒铬钒、铬的收得率可分别达到.和.且和产品纯度较高从上述钒铬还原渣的处理方式来看第一类方法受钒铬还原中硅质胶体的影响固液分离较为困难同时此类工艺多关注钒的提取第二类方法流程短但同时采用煅烧和碱浸的生产成本比较高第三类方法得到的钒铬产品纯度高但工艺流程长本研究从钒铬资源利用高值化的角度出发以钒铬还原渣为原料利用钒、铬氧化物稳定性差异制备氧化铬为钒铬还原渣资源化利用提供了新的途径 实验部分.原料钒铬还原渣来自攀枝花某钒厂其主要化学成分见表 分析见图 由表 中钒铬还原渣的化学组成以及 图可知此渣属于典型的无定形状态其物相为无定型的氢氧化铬 此外钒还原渣含有沉钒过程中产生的大量硫酸钠表 钒铬还原渣成分.成分含量/.图 钒铬还原渣 图.试剂及设备主要试剂:盐酸为分析纯实验用水均为去离子水主要设备:马弗炉、电子天平、.数显水浴锅、循环水式多用真空泵、电动搅拌器和梅特勒托利多 型实验室 计.试验原理钒铬还原渣经高温煅烧后得到氧化铬低价钒被氧化成五价钒 由于氧化铬性质极其稳定难溶于盐酸而五价钒能够溶于盐酸 同时盐酸更容易除去煅烧熟料中的杂质从而提升氧化铬品位因此选择用稀盐酸分离煅烧熟料中的钒和铬.试验方法钒铬还原渣先在烘箱 下烘干至恒重取出冷却至室温 每次称取 钒铬还原渣混匀将物料置于刚玉坩埚中然后放入已设置温度的马弗炉内煅烧达到设定的煅烧时间后取出煅烧熟料冷却后待用 称取 煅烧熟料于 烧杯中按液固比 加入去离子水后置于水浴锅内搅拌搅拌速度设定为 搅拌过程中加入盐酸调节 至设定值搅拌一定时间后过滤分离滤渣烘干后分析钒和氧化铬含量.分析与检测采 用 (锐 影)衍 射 仪(荷 兰 公司)分析钒铬还原渣、煅烧熟料和氧化 铬 物 相 采 用 分 析 仪(美 国 公司)分析溶液中钠、铬和氯等元素含量采用硫酸亚铁铵滴定法检测溶液中钒浓度 结果与讨论.钒铬还原渣煅烧反应影响因素钒铬还原渣煅烧温度和时间对氧化铬质量的影响结果如图 所示 由图 可以看出煅烧温度由 增加至 后在较佳的稀盐酸浸出条件下所得的氧化铬产品中铬品位明显上升温度再提升后铬品位增幅平缓煅烧 后铬品位提升幅度不大 结合文献分析可知高温条件下原先在较低煅烧温度下形成的 可分解为和 使绝大部分的钒进入酸浸液从而提升了氧化铬品位 因此选择钒铬还原渣煅烧温度为 考虑煅烧效率选择较佳的煅烧时间为 铁 合 金 年 图 煅烧时间和温度对铬产品质量的影响.煅烧熟料浸出影响因素.浸出 值对氧化铬含量的影响煅烧物料经不同 的稀盐酸在液固比 温度为 下浸出 后所得到的 质量情况如图 所示 由图 可以看出稀盐酸浸出煅烧熟料时随着 值降低氧化铬中钒含量不断降低当 值降至.时氧化铬中钒含量达到低点 值继续降低后氧化铬中钒含量上升主要与钒在低 值下易形成絮状物有关 因此煅烧熟料浸出 值选择控制在.图 浸出 值对氧化铬质量的影响.浸出温度对氧化铬含量的影响在液固比、浸出时间 的条件下浸出温度对氧化铬的影响如图 所示 由图 可以看出氧化铬中铬含量随浸出温度升高而缓慢升高从 升至 时氧化铬含量由.增加至.再持续提高温度对提升氧化铬品位不明显 因此煅烧熟料浸出温度选择 图 浸出温度对氧化铬质量的影响.浸出时间对氧化铬含量的影响在液固比、浸出温度 的条件下浸出时间对氧化铬的影响如图 所示 由图 可以看出氧化铬中铬含量随浸出时间的延长而增加浸出时间从 增加至 时氧化铬含量由.增加至.持续增加浸出时间有利于提升氧化铬质量但考虑到浸出效率煅烧熟料浸出时间选择 图 浸出时间对氧化铬质量的影响.酸浸液和氧化铬成分煅烧熟料在液固比、.、浸出温度 和浸出时间 条件下浸出得到的酸浸液和煅烧后制备的氧化铬成分见表 表 浸出液和氧化铬成分.成分浸出液/(/).氧化铬/.第 期王小江 钒铬还原渣煅烧酸浸法制备氧化铬试验研究 从表 可知酸浸液中含有较高浓度的钒但铬含量很低表明盐酸可以溶解煅烧熟料中的钒但对铬几乎没有破坏能力因此稀盐酸浸出时铬损失较低稀盐酸浸出后再经后续工序制备得到的氧化铬 分析结果见图 氧化铬物相与煅烧熟料物相比较表明煅烧熟料经稀盐酸浸出后原料中原有的硫酸钠溶解进入酸浸液中酸浸得到的产物物相是单一的 图 煅烧产物和氧化铬 图.结语钒铬还原渣煅烧盐酸浸出制取氧化铬的较优条件为:煅烧温度 、煅烧时间 、稀盐酸浸出 .、液固比、浸出温度 和浸出时间 钒铬还原渣煅烧过程中低价钒被氧化成高价钒稀盐酸对钒的浸出选择性好使得酸浸过程中钒被浸取进入溶液氧化铬纯度可达到 以上参考文献 郭超张洋乔珊等.钒铬还原渣碱浸提钒工艺及其动力学.过程工程学报():.:.():.彭浩郭静李港等.强化钒铬还原渣中钒和铬的浸出.钢铁钒钛():.杨合毛林强薛向欣.煅烧碱浸法从钒铬还原渣中分离回收钒铬.化工学报():.:.蒋霖伍珍秀.钒铬还原渣富氧焙烧碱浸提钒工艺研究.现代化工():.杨康田学达杨用龙等.碱法浸出某含钒铬泥中的钒.矿冶工程():.:.():.:.铁 合 金 年