轉(zhuǎn)爐釩渣氧壓浸出的基礎(chǔ)研究.pdf

1、釩鈦磁鐵礦冶煉過程中產(chǎn)生的釩渣，是提釩的主要原料，占所有原料的88％。本文提出以氧壓浸出工藝處理轉(zhuǎn)爐釩渣，與目前工業(yè)上采用的焙燒-浸出工藝相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)采用直接一步浸出取消了之前的焙燒預(yù)處理工藝，縮短了工藝流程;(2)不需要添加堿金屬鹽添加劑，使物料用量大為減小;(3)避免了焙燒過程中Cl2、HCl、CO2等有害氣體的排放;(4)降低了反應(yīng)能耗;(5)釩的綜合回收率有所提高，與傳統(tǒng)的焙燒-浸出工藝相比，渣中的釩含量降低至0.

2、6％以下。
　　本文研究了不同溫度下釩渣氧壓浸出過程的電位-pH圖變化趨勢，進(jìn)行了釩渣氧壓浸出的單因素及正交實(shí)驗(yàn)，分析了釩渣浸出過程中的動力學(xué)規(guī)律，得出以下結(jié)論:
　　(1)通過熱力學(xué)計(jì)算，繪制出溫度60℃、100℃、150℃、200℃，氧分壓0.5MPa條件下的V-H2O系、Ti-H2O系、Fe-H2O系、V-Ti-H2O系、V-Fe-H2O系電位-pH圖。由圖可知，可溶性的V3+、VO2+、VO2+穩(wěn)定區(qū)包含在TiO2及

3、Fe3+、Fe2+的穩(wěn)定區(qū)范圍內(nèi)。從熱力學(xué)角度來說，氧壓浸出過程能夠使釩、鈦較好的分離，但不能夠使釩、鐵分離，浸出液還需進(jìn)一步凈化。
　　(2)進(jìn)行釩渣氧壓浸出單因素實(shí)驗(yàn)，通過XRD、XRF、SEM、EDX等手段對浸出液及浸出渣進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在溫度140℃、浸出時(shí)間120～150min、氧分壓0.5MPa、液固比15∶1～20∶1、攪拌速率500rpm、粒度-0.075～+0.055mm、初酸濃度150～200g/L條件

4、下，釩的浸出率＞96％，渣中釩含量＜0.6％;鈦的浸出率＜10％，渣中TiO2含量為26％～31％。
　　根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選取溫度、初酸濃度、液固比、浸出時(shí)間、攪拌速率5個(gè)因素進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，確定釩渣氧壓浸出的優(yōu)化工藝條件為:初酸濃度200g/L、液固比20∶1、溫度140℃、浸出時(shí)間120min、攪拌速率500rpm、氧分壓為0.5MPa、粒度范圍-0.075～+0.055mm。
　　(3)釩渣氧壓浸出的動力學(xué)研究表明:

5、氧壓浸出過程中，粒度對釩浸出率的影響較小，初酸濃度、攪拌速率、溫度的影響較大，符合“未反應(yīng)核收縮模型”的外擴(kuò)散控制的動力學(xué)過程，其反應(yīng)活化能Ea=11.84kJ/mol，表觀反應(yīng)級數(shù)n=0.92133，并進(jìn)一步得出不同浸出條件下的動力學(xué)方程。
　　不同粒度條件下的動力學(xué)方程為: k=0.00491+0.0008843 exp[-(r+0.06261)2/0.001395]。
　　不同溫度條件下的動力學(xué)方程為:lgk=-0.6