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【新刊速览】梁精龙:钙化焙烧-微波酸浸对钢渣中钒铁浸出的影响

时间:2023-05-18 来源: 浏览:

【新刊速览】梁精龙:钙化焙烧-微波酸浸对钢渣中钒铁浸出的影响

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钙化焙烧-微波酸浸对钢渣中钒铁浸出的影响
梁精龙,邵雪莹,王乐,李相臣
(华北理工大学冶金与能源学院现代冶金技术教育部重点实验室, 河北 唐山 063000)

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摘 要  

为研究含钒钢渣钙化焙烧参数对提钒效率的影响,以来自河北承德的含钒钢渣为原料、CaO为焙烧添加剂,利用微波设备加热酸浸,考察了焙烧温度、时间及配钙比对V、Fe元素浸出的影响规律,并揭示了其作用机制。热力学计算表明,在700~1 100 ℃范围内,尖晶石相已经氧化分解。试验结果表明,在不同的焙烧温度下,V元素的浸出率从36.96%提高到40.56%;当延长焙烧时间至5 h后,浸出率反而下降,这是因为随着长时间的氧化焙烧,生成了难溶解的硅酸盐相;当焙烧温度为1 000 ℃、时间为3 h、配钙比为8%时,V元素的浸出率最高可达50.06%,同条件下Fe元素的溶出率为19.89%。试验不仅有效回收了钒资源,而且抑制了杂质元素的溶出。

02

关 键 词  

钙化焙烧; 钢渣; 微波; 酸浸; 钒浸出率

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引 言 

钒因具有较高的抗拉强度、硬度和抗疲劳性等物理性能被广泛应用于冶金、材料、化工等领域。世界上至今没有发现独立存在的钒矿,钒主要与钒钛磁铁矿、石煤、钒钾铀石等金属矿共生。中国的钒钛磁铁矿资源最为丰富,而含钒钢渣产于钒钛磁铁矿的炼钢过程。为从钢渣中有效回收钒并解决钢渣堆放造成的土地污染问题,目前主要有钠化焙烧提钒、钙化焙烧提钒、直接焙烧提钒以及纯湿法提钒等工艺。工业上主要应用钠化以及钙化提钒工艺。然而,钠盐作为焙烧添加剂在焙烧过程中易产生腐蚀气体,如Cl 2 、HCl等,这些气体对设备腐蚀严重,对环境造成污染,且钠盐价格昂贵,增加了提钒工艺成本。此外,该工艺对钒含量低、钙含量高的钢渣具有局限性。对钙含量较高的钢渣,钙化焙烧提钒工艺更可取,其主要流程为使用CaO、CaCO 3 等钙盐与钢渣充分混合后焙烧,再经酸浸生成钒氧根离子,并对浸出液进行净化除杂,最后通过沉钒煅烧即可得到V 2 O 5 ,但浸出过程中产生的微溶CaSO 4 会抑制钒的浸出,降低钒的浸出率。浸出过程对提高钙化焙烧酸浸提钒的转化率至关重要。
为此,本文对高钙低钒钢渣采用钙化焙烧工艺后的浸出工艺进行了优化。为进一步提高钒的浸出率,选择了微波加热设备代替传统水浴加热,微波加热是利用不同物料吸波特性的不同使物体自身发热,是一种内部加热方式,具有体积加热、选择性加热、均匀加热和非热效应等特点。本试验以焙烧温度、时间及配钙比作为变量进行单因素试验,浸出条件保持一致,通过试验发现使用微波加热设备可以在能耗更小的情况下达到与普通钙化酸浸提钒相似的效果。研究结果可为钙化焙烧微波加热酸浸高效提钒提供理论基础。

04

精 选 图 表  

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结  论 

通过对钢渣与CaO添加剂钙化焙烧、微波设备加热酸浸的过程研究,在固定的浸出条件下,考察了焙烧条件对V、Fe元素浸出率的影响,得出以下主要结论:
(1)V浸出率随着焙烧温度的升高先升高后降低,在1 000 ℃时达到最大;而Fe的溶出整体较平稳,在700~1 100 ℃温度区间内,FeO氧化为Fe 3 O 4 与Fe 2 O 3 ,钒铁尖晶石与铁酸镁相开始分解,结合SEM图像表明此时生成了钒酸钙。
(2)焙烧时间过短,分子间反应不充分,适当延长焙烧时间可以增加V的浸出率和Fe的溶出率,当焙烧时间为3 h时,V的浸出率为43.84%,达到最大值。
(3)钙含量过高易生成更为致密的CaSO 4 ,包裹住其他元素从而影响V的浸出效果,当焙烧温度为1 000 ℃、时间为3 h、配钙比为8%时,V浸出可达50.06%,且此时Fe的溶出率仅有19.89%。在微波加热下,采用较短的浸出时间就可与传统钙化酸浸提钒效果相似,相对来说节约了成本。

来源:《中国冶金》2023年第4期

END

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