鈣化轉(zhuǎn)爐釩渣硫酸浸取液除磷工藝研究.pdf

1、釩是十分重要的戰(zhàn)略性礦物資源。鋼中添加一定質(zhì)量的釩就可以提高鋼的強度和韌性，例如結(jié)構(gòu)鋼中加入質(zhì)量分數(shù)為0.1％的釩，鋼的強度就可以提高10~20%，結(jié)構(gòu)重量可減輕15~25%，成本可降低8~10%。我國90%左右的釩都應用于鋼鐵工業(yè)。釩鋼具有強度大，韌性、耐磨性及耐蝕性好等特點，廣泛應用于輸油（氣）管道、建筑、橋梁、鋼軌和壓力容器等工程建設中。在新型清潔提釩工藝技術(shù)中，鈣化轉(zhuǎn)爐釩渣經(jīng)過焙燒、硫酸浸取后形成含釩浸取液，釩浸取液的制取是清潔

2、提釩工藝中的重要工序之一，含釩浸取液中含有一定量的磷。磷是鋼鐵生產(chǎn)過程中的有害物質(zhì)，它會降低鋼材的焊接性能、可塑性、冷彎性、韌性等，進而影響鋼材產(chǎn)品質(zhì)量。研究有效的除磷工藝技術(shù)，提高釩終產(chǎn)品的純度和質(zhì)量，對促進釩產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
　　本文實驗所用的原料為攀鋼轉(zhuǎn)爐釩渣鈣化焙燒渣，其中 V元素的質(zhì)量分數(shù)為4.57 wt%，P元素的質(zhì)量分數(shù)為0.29 wt%。同時，釩渣中還含有大量的Fe、Si、Ti、Mn等雜質(zhì)元素；釩渣中

3、的V主要以FeVO4尖晶石相存在，而P主要以焦磷酸二氫鈣和磷酸鈣的形式存在。鈣化轉(zhuǎn)爐釩渣經(jīng)硫酸浸取后，浸出液中的 P元素主要以PO43-形式存在，同時還含有少量的P3O105-和多聚磷酸鹽。采用化學沉淀法對鈣化轉(zhuǎn)爐釩渣酸浸液進行除磷實驗，重點研究了除磷劑的種類、投加量、反應條件對除磷效果的影響。實驗確定了不同種類除磷劑的除磷效率，以及最佳的除磷條件。
　　實驗結(jié)果表明，硅酸鈣(CaSiO3)和硫酸鋁（Al2(SO4)3·18H2O

4、）在酸性含釩浸取液除磷，除磷率只有78%和64.13%，除磷后含釩浸取液中的磷濃度還是很高。聚合硫酸鐵除磷的最佳條件為：n（Fe/P）=1.0，T=50℃，t=60 min，除磷率達到了88.76%，含釩浸取液中的磷含量可從783 mg/L降低至88 mg/L，具有較好的除磷效果。采用聚合硫酸鐵和硫酸鋁復合除磷時，利用Al3+促進酸性釩浸出液中釩磷雜多酸水解為PO43-，再利用Al3+、Fe3+和OH-、PO43-之間的絡合共沉淀以及含

5、鐵的羥基絡合物的吸附作用，實現(xiàn)高效除磷。在溫度為50℃，反應時間為60 min，n（Fe:Al:P）=0.6:0.4:1時含釩浸取液中的磷含量可從874 mg/L降低至79 mg/L，除磷率可以達到91.09%。
　　采用 XRD、FT-IR等儀器對除磷后的沉淀物進行分析表征，確定了鐵鹽、鋁鹽除磷機理。鐵鹽、鋁鹽沉淀物的XRD圖譜上都沒有出現(xiàn)明顯的特征峰，說明除磷沉淀物中幾乎全部為無定形結(jié)構(gòu)的分子，即除磷過程中起關(guān)鍵作用的是 Fe