釩鉻渣中變價(jià)元素價(jià)態(tài)分布規(guī)律及釩、鉻在渣金間分配行為的研究.pdf

1、紅格釩鈦磁鐵礦是一種伴生有釩、鉻、鐵、鈦等資源的多金屬礦。由于現(xiàn)有技術(shù)尚不足以同時(shí)充分提取多種有價(jià)金屬，紅格南礦區(qū)的高鉻型釩鈦磁鐵礦一直處于限制開發(fā)的狀態(tài)。依托現(xiàn)有兩步法提釩流程，可將鉻元素氧化進(jìn)入釩渣，再在后續(xù)的濕法提釩過程中進(jìn)行釩、鉻分離，達(dá)到同時(shí)回收釩、鉻的目的。鑒于目前少有針對(duì)含釩、鉻鐵水氧化過程以及高鉻型釩渣（釩鉻渣）物理化學(xué)性質(zhì)的研究，釩、鉻元素同時(shí)提取回收的基礎(chǔ)理論研究亟待加強(qiáng)。
　　本文以FeOx-SiO2-MnO

2、-TiO2-VOx-CrOx-MgO渣系為研究對(duì)象，通過建立渣中變價(jià)元素的價(jià)態(tài)計(jì)算熱力學(xué)模型，并結(jié)合X射線光電子能譜（XPS）研究V、Cr、Fe的主要價(jià)態(tài)及其影響因素。理論計(jì)算表明釩鉻渣中釩的主要價(jià)態(tài)為+3、+4價(jià)，鉻的主要價(jià)態(tài)為+3價(jià)，鐵的主要價(jià)態(tài)為+2價(jià)；XPS結(jié)果表明，釩的主要價(jià)態(tài)為+3、+5價(jià)，鉻的主要價(jià)態(tài)為+3價(jià)，鐵的主要價(jià)態(tài)為+2、+3價(jià)。氧勢是對(duì) V、Cr、Fe價(jià)態(tài)影響最明顯的因素，隨著氧勢的增加V、Cr、Fe的價(jià)態(tài)均增加

3、；而渣中V2O3、Cr2O3含量的變化不會(huì)對(duì) V、Cr、Fe的價(jià)態(tài)產(chǎn)生明顯的影響。工業(yè)提釩條件下的2log(PO)經(jīng)計(jì)算約在-13~-10 atm之間，此時(shí)釩以+3價(jià)為主，其次是+5價(jià)；鉻以+2價(jià)為主；鐵以+2價(jià)為主，其次是+3價(jià)。
　　本文建立了基于共存理論的鉻、釩在渣金間平衡分配的熱力學(xué)模型。同時(shí)，為了避免鐵水中碳元素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，采用固體純鐵和釩鉻渣平衡的間接實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了平衡實(shí)驗(yàn)。理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明：w(FeO)增加

4、有利于LCr、LV增加；w(SiO2)增加會(huì)導(dǎo)致 LCr、LV降低；w(Cr2O3)、w(V2O3)增加會(huì)分別導(dǎo)致 LCr增加和LV增加；溫度低于1653 K的時(shí)候Cr、V的分配比保持在較高水平。log(LCr)、log(LV)的值均在2~3.2之間。因此，提高渣中FeO含量，控制渣中的w(Cr2O3)在5~6％且 w(V2O3)在9%~11%之間，降低的 SiO2含量；同時(shí)，氧化過程中的反應(yīng)溫度不高于1653 K，將有利于增大提釩鉻過