鋼渣濕法提釩酸浸工藝試驗(yàn)研究.doc

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1、鈦白廢酸浸出鋼渣提釩酸浸工藝試驗(yàn)研究摘要:以攀鋼鋼渣和硫酸法鈦白廢酸為原料,利用正交試驗(yàn)方法,進(jìn)行了鋼渣濕法提釩酸浸工藝試驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明,利用硫酸法鈦白廢酸浸出鋼渣,釩浸出率可達(dá)76.43%~83.42%。關(guān)鍵詞:鋼渣,廢酸,浸出率0引言攀鋼含釩鐵水轉(zhuǎn)爐煉鋼每年產(chǎn)生鋼渣30余萬噸,其釩含量較低,以V2O5計(jì)為1.2%~2.3%。由于鋼渣中鈣含量高(CaO約40%),采用傳統(tǒng)的鈉化焙燒-水法提釩工藝,不能有效地提取其中的釩,因此,大量的鋼渣目前處于被廢棄狀態(tài)。如果能將這部分被廢棄的釩回收,不僅會(huì)產(chǎn)生

2、較大的經(jīng)濟(jì)效益,對(duì)提高攀西地區(qū)豐富的釩資源的利用率也有很重要的意義??蒲泄ぷ髡咴鴮?duì)高鈣含釩鋼渣硫酸浸出提釩工藝和鈉化焙燒-碳酸化浸出提釩工藝進(jìn)行過研究。鋼渣硫酸浸出提釩工藝雖然有釩浸出率高的特點(diǎn),但耗酸量太大,成本過高,經(jīng)濟(jì)上不可行,因此,在探索試驗(yàn)之后沒有進(jìn)一步研究,該工藝尚未打通。鈉化焙燒-碳酸化浸出提釩工藝通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、半工業(yè)試驗(yàn)和工業(yè)試驗(yàn)的系列研究,打通了全流程,釩總收率為55%~60%[1],該工藝物耗量大,生產(chǎn)成本比較高,適用于釩含量較高的原料。本研究采用鋼渣廢酸浸出提釩工藝進(jìn)行鋼渣提釩,

3、不同之處在于,浸出鋼渣所用硫酸為硫酸法鈦白廢酸。與鈉化焙燒-碳酸化浸出提釩工藝相比,鋼渣廢酸浸出提釩工藝具有回收率高、投資小、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。該工藝特點(diǎn)是以廢治廢,即用廢酸浸出廢棄的鋼渣回收釩,省去了硫酸成本,使該工藝經(jīng)濟(jì)上可行;用鋼渣代替石灰處理廢酸,節(jié)省了廢酸治理成本;酸浸殘?jiān)嗪吭?0%以上,可以生產(chǎn)墻體材料,如石膏砌塊、石膏輕質(zhì)墻板等。筆者針對(duì)鋼渣廢酸浸出提釩的酸浸工藝進(jìn)行了詳細(xì)的研究,獲得了酸浸溫度、酸浸時(shí)間、液固比等工藝參數(shù),釩浸出率達(dá)到76.43%~83.42%。1試驗(yàn)原理鋼渣中的釩

4、主要以三價(jià)的形式存在于Ca3(Ti,V)2O7的物相中[1],含釩化合物的分子式可簡單地表示為Ca3V2O6。鋼渣或焙燒鋼渣廢酸浸出過程中,大量的硫酸與鋼渣中的CaO、FeO、Fe2O3、Al2O3和MgO等堿性氧化物發(fā)生反應(yīng)而被消耗,僅有少量硫酸與釩化合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使釩溶解后進(jìn)入溶液。Ca3V2O6+12H++3SO42-+6H2O=3CaSO4↓+2[V(H2O)6]3+(1)[V(H2O)6]3++Fe3+=VO2++Fe2++5H2O+2H+(2)式(1)、(2)為鋼渣直接酸浸時(shí)釩化合物溶解

5、的反應(yīng)方程式;2試驗(yàn)材料和方法2.1試驗(yàn)材料(1)鋼渣鋼渣為攀鋼集團(tuán)鋼城企業(yè)總公司生產(chǎn)的轉(zhuǎn)爐鋼渣,其主要化學(xué)成分見表1。表1攀鋼轉(zhuǎn)爐鋼渣化學(xué)成分/%名稱CaOMgOAl2O3TFeFeOSiO2TiO2V2O5P2O5TCrMnO鋼渣37.2712.122.9420.8014.928.401.261.321.150.2441.12(2)廢酸廢酸來自于攀鋼集團(tuán)鈦業(yè)分公司鈦白粉廠,其主要化學(xué)成分見表2。表2攀鋼鈦業(yè)公司鈦白粉廠廢酸化學(xué)成分/g.l-1名稱H2SO4SiO2Al3+Fe2+Fe3+Mg2+Mn

6、2+AsCa2+Ti廢酸208.620.0771.5730.500.126.340.990<0.010.4402.612.2試驗(yàn)設(shè)備試驗(yàn)設(shè)備主要有DJ1C型增力電動(dòng)攪拌器、雙孔數(shù)顯電熱恒溫水浴鍋、SHB-III型循環(huán)水式多用真空泵等。2.3試驗(yàn)方法先量取一定量的廢酸,放在攪拌器下攪動(dòng),然后將稱量好的鋼渣緩慢加入攪動(dòng)著的廢酸中,反應(yīng)一段時(shí)間后停止攪拌,過濾洗滌。濾渣稱重、取樣;濾液計(jì)量、取樣。3試驗(yàn)結(jié)果與討論3.1探索試驗(yàn)進(jìn)行了鋼渣直接酸浸與焙燒后酸浸的酸浸效果探索試驗(yàn),考查指標(biāo)為酸浸殘?jiān)械腡V含量。試

7、驗(yàn)條件及結(jié)果見表3,其中,試驗(yàn)固定條件:鋼渣粒度為-60目;酸浸溫度85℃;硫酸濃度為20%(用分析純配制);攪拌。表3鋼渣硫酸浸出探索試驗(yàn)條件及結(jié)果序號(hào)鋼渣狀態(tài)焙燒溫度/℃酸浸時(shí)間/h液固比殘?jiān)黅V/%終點(diǎn)pH1鋼渣-43:10.453≈52鋼渣-45:1<0.11.33焙燒鋼渣95025:1<0.11.34焙燒鋼渣102025:1<0.11.3由表3可以看出,在硫酸濃度為20%、液固比5:1、加熱攪拌的試驗(yàn)條件下,無論鋼渣是否焙燒,鋼渣釩浸出率均可達(dá)到85%以上。而當(dāng)液固比為3:1時(shí),酸浸殘?jiān)械腡

8、V含量和反應(yīng)終點(diǎn)酸浸液pH值較高,表明釩浸出率低,硫酸用量不夠,含釩化合物反應(yīng)不充分。因此,鋼渣用20%的硫酸浸出時(shí),合適的液固比在3:1~5:1之間。另外,還進(jìn)行了鋼渣酸浸時(shí)攪拌與不攪拌效果對(duì)比試驗(yàn),試驗(yàn)條件及結(jié)果見表4。表4鋼渣酸浸方式對(duì)比試驗(yàn)條件及結(jié)果序號(hào)浸出方式液固比酸浸時(shí)間終點(diǎn)pH1攪拌3:14h≈52不攪拌2.5:148h<0.5通過比較表4中兩組數(shù)據(jù)可以看出,浸出反應(yīng)在不攪拌的條件下,即使降低液固比,延長反應(yīng)時(shí)間,其反應(yīng)終點(diǎn)酸

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