轉(zhuǎn)爐釩渣制備v2o5清潔工藝的研究

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1、萬方數(shù)據(jù)分類號(hào)UDC密級(jí)學(xué)位論文轉(zhuǎn)爐釩渣制備V205清潔工藝的研究作者姓名:張菊花指導(dǎo)教師:顧松青教授張力副教授東北大學(xué)材料與冶金學(xué)院申請學(xué)位級(jí)別:博士學(xué)科類別:工學(xué)學(xué)科專業(yè)名稱:有色金屬冶金論文提交日期:2014年7月論文答辯日期:2014年lO月學(xué)位授予日期:2014年10答辯委員會(huì)席:畢詩文月評(píng)閱人:東北大學(xué)2014年10月萬方數(shù)據(jù)AThesisinNon—ferrousMetallurgyCleanerProcessforPreparationofV205fromConverterVanadiumSlagByZhangJuhuaSupe

2、rvisor:ProfessorGuSongqingAssociateprofessor:ZhangLiNortheasternUniversityOctober2014萬方數(shù)據(jù)獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明,所呈交的學(xué)位論文是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的。論文中取得的研究成果除加以標(biāo)注和致謝的地方外,不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果,也不包括本人為獲得其他學(xué)位而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說明并表示謝二£L恧。學(xué)位論文作者簽名:灸灞釣日期:∞壚、7-3學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者和指導(dǎo)教師完全了解東北

3、大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定:即學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤,允許論文被查閱和借閱。本人同意東北大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索、交流。作者和導(dǎo)師同意網(wǎng)上交流的時(shí)間為作者獲得學(xué)位后:半年口一年口一年半口兩年口學(xué)位論文作者簽名:?長氧禮簽字日期:為f眵'/口·17導(dǎo)師簽名:殛老摹音簽字日期:≯心fo._1萬方數(shù)據(jù)東北大學(xué)博士學(xué)位論文摘要轉(zhuǎn)爐釩渣制備V205清潔工藝的研究摘要轉(zhuǎn)爐釩渣是生產(chǎn)五氧化二釩的主要原料。傳統(tǒng)的釩渣生產(chǎn)氧化釩采用鈉化焙燒.水浸工藝,但該工藝污染環(huán)境嚴(yán)重、釩回收率低、提釩尾

4、渣難以利用。一些新興技術(shù)如亞熔鹽提釩、直接酸浸提釩、鈣化焙燒提釩等,提釩效果好,但工藝尚不成熟。本論文在前人研究的基礎(chǔ)上,突破了酸性含釩溶液化學(xué)沉淀凈化的技術(shù)瓶頸,開發(fā)出一條完整的釩渣清潔制備五氧化二釩的工藝路線,包括鈣化焙燒、稀硫酸浸出、化學(xué)沉淀除雜、銨鹽沉釩、沉釩母液中錳回收、沉釩母液循環(huán)及提釩尾渣利用六大單元。文中對每一單元進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。首先對釩渣原料的工藝礦物學(xué)進(jìn)行研究,確定了釩渣的化成成分、物相組成,V、Fe、Ca、Si、Mn等主要元素的賦存狀態(tài)、嵌布粒度,探討釩渣結(jié)構(gòu)對釩提取的影響規(guī)律,為釩渣焙燒和浸出提供理論基礎(chǔ)。對釩渣鈣化焙

5、燒進(jìn)行了熱力學(xué)分析,明確了焙燒過程中可能進(jìn)行的反應(yīng)及反應(yīng)限度。研究焙燒過程對釩浸出率的影響規(guī)律,以及焙燒條件對釩渣中物相變化及釩的賦存狀態(tài)的影響規(guī)律。研究表明:釩渣中鐵橄欖石氧化在400~550oC范圍內(nèi)進(jìn)行,溫度高于600oC以后釩鐵尖晶石開始氧化,600~850oC之間釩的氧化反應(yīng)和鈣化反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。低于500oC的焙燒起始溫度對釩浸出率影響不大,焙燒升溫速率對釩浸出率影響明顯,升溫速率從4oC·min"1降低至2oC·min一,最佳焙燒保溫溫度由800oC升高至850oC,釩浸出率提高約7%。提高CaO加入量可促進(jìn)Mn、Fe、Mg的釩酸鹽

6、轉(zhuǎn)化為焦釩酸鈣Ca2V207,增大釩浸出率。在最佳焙燒參數(shù)下,焙燒熟料中釩浸出率可達(dá)93.31%。采用TG.DSC對釩渣等溫氧化和非等溫氧化動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。等溫氧化動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)表明:在400~500oC范圍內(nèi),釩渣氧化過程受界面反應(yīng)控制;650~850oC范圍內(nèi),氧化過程受氣體通過固體產(chǎn)物層的擴(kuò)散控制。非等溫氧化過程中升溫速率為5oC.min‘1和10oC·min。1時(shí),氧化反應(yīng)受3級(jí)化學(xué)反應(yīng)控制;升溫速率3oC.mino時(shí)釩鐵尖晶石和輝石氧化在608-959oC發(fā)生重疊,氧化反應(yīng)受3/2級(jí)化學(xué)反應(yīng)控制。釩渣粒度為+250gm和120~250p

7、,m時(shí),釩渣氧化過程受擴(kuò)散控制,隨釩渣粒度減小,釩渣氧化過程轉(zhuǎn)變?yōu)榉磻?yīng)控制。鈣化焙燒后熟料中釩采用稀硫酸浸出提取,對浸出過程中可能發(fā)生的反應(yīng)的熱力學(xué)函數(shù)進(jìn)行計(jì)算,分別繪制了25、55和100。C下的V-H20、Fe.H20、A1.H20、Si.H20ITT萬方數(shù)據(jù)東北大學(xué)博士學(xué)位論文摘要及Ca、Mg、Mn.H20的E-pH圖。熱力學(xué)分析表明:釩渣焙燒熟料中除Fe203、Fe2Ti05和CaCr04外,其他礦物與硫酸的反應(yīng)容易進(jìn)行;Ca、Mn、Mg極易進(jìn)入溶液中;Fe、Al、Si在浸出液中濃度與浸出酸度密切相關(guān)。在較優(yōu)浸出條件下,釩浸出率超過91

8、%,此時(shí)雜質(zhì)Ca、Mn、Mg、A1、Si、P的浸出率也達(dá)到10%---30%。由于酸浸選擇性差,釩浸出液中Ca、Mn、Mg、A1、Si濃度較高,影響沉

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