钢渣湿法提钒酸浸工艺试验研究.doc

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1、钛白废酸浸出钢渣提钒酸浸工艺试验研究摘要：以攀钢钢渣和硫酸法钛白废酸为原料，利用正交试验方法，进行了钢渣湿法提钒酸浸工艺试验研究。研究结果表明，利用硫酸法钛白废酸浸出钢渣，钒浸出率可达76.43%～83.42%。关键词：钢渣，废酸，浸出率0引言攀钢含钒铁水转炉炼钢每年产生钢渣30余万吨，其钒含量较低，以V2O5计为1.2%～2.3%。由于钢渣中钙含量高（CaO约40%），采用传统的钠化焙烧-水法提钒工艺，不能有效地提取其中的钒，因此，大量的钢渣目前处于被废弃状态。如果能将这部分被废弃的钒回收，不仅会产生

2、较大的经济效益，对提高攀西地区丰富的钒资源的利用率也有很重要的意义。科研工作者曾对高钙含钒钢渣硫酸浸出提钒工艺和钠化焙烧-碳酸化浸出提钒工艺进行过研究。钢渣硫酸浸出提钒工艺虽然有钒浸出率高的特点，但耗酸量太大，成本过高，经济上不可行，因此，在探索试验之后没有进一步研究，该工艺尚未打通。钠化焙烧-碳酸化浸出提钒工艺通过实验室试验、半工业试验和工业试验的系列研究，打通了全流程，钒总收率为55%～60%[1]，该工艺物耗量大，生产成本比较高，适用于钒含量较高的原料。本研究采用钢渣废酸浸出提钒工艺进行钢渣提钒，

3、不同之处在于，浸出钢渣所用硫酸为硫酸法钛白废酸。与钠化焙烧-碳酸化浸出提钒工艺相比，钢渣废酸浸出提钒工艺具有回收率高、投资小、生产成本低等优点。该工艺特点是以废治废，即用废酸浸出废弃的钢渣回收钒，省去了硫酸成本，使该工艺经济上可行；用钢渣代替石灰处理废酸，节省了废酸治理成本；酸浸残渣石膏含量在70%以上，可以生产墙体材料，如石膏砌块、石膏轻质墙板等。笔者针对钢渣废酸浸出提钒的酸浸工艺进行了详细的研究，获得了酸浸温度、酸浸时间、液固比等工艺参数，钒浸出率达到76.43%～83.42%。1试验原理钢渣中的钒

4、主要以三价的形式存在于Ca3(Ti,V)2O7的物相中[1]，含钒化合物的分子式可简单地表示为Ca3V2O6。钢渣或焙烧钢渣废酸浸出过程中，大量的硫酸与钢渣中的CaO、FeO、Fe2O3、Al2O3和MgO等碱性氧化物发生反应而被消耗，仅有少量硫酸与钒化合物发生化学反应，使钒溶解后进入溶液。Ca3V2O6+12H++3SO42-+6H2O=3CaSO4↓+2[V(H2O)6]3+(1)[V(H2O)6]3++Fe3+=VO2++Fe2++5H2O+2H+(2)式（1）、（2）为钢渣直接酸浸时钒化合物溶解

5、的反应方程式；2试验材料和方法2.1试验材料（1）钢渣钢渣为攀钢集团钢城企业总公司生产的转炉钢渣，其主要化学成分见表1。表1攀钢转炉钢渣化学成分/%名称CaOMgOAl2O3TFeFeOSiO2TiO2V2O5P2O5TCrMnO钢渣37.2712.122.9420.8014.928.401.261.321.150.2441.12（2）废酸废酸来自于攀钢集团钛业分公司钛白粉厂，其主要化学成分见表2。表2攀钢钛业公司钛白粉厂废酸化学成分/g.l-1名称H2SO4SiO2Al3+Fe2+Fe3+Mg2+Mn

6、2+AsCa2+Ti废酸208.620.0771.5730.500.126.340.990<0.010.4402.612.2试验设备试验设备主要有DJ1C型增力电动搅拌器、双孔数显电热恒温水浴锅、SHB-III型循环水式多用真空泵等。2.3试验方法先量取一定量的废酸，放在搅拌器下搅动，然后将称量好的钢渣缓慢加入搅动着的废酸中，反应一段时间后停止搅拌，过滤洗涤。滤渣称重、取样；滤液计量、取样。3试验结果与讨论3.1探索试验进行了钢渣直接酸浸与焙烧后酸浸的酸浸效果探索试验，考查指标为酸浸残渣中的TV含量。试

7、验条件及结果见表3，其中，试验固定条件：钢渣粒度为-60目；酸浸温度85℃；硫酸浓度为20%（用分析纯配制）；搅拌。表3钢渣硫酸浸出探索试验条件及结果序号钢渣状态焙烧温度/℃酸浸时间/h液固比残渣TV/%终点pH1钢渣-43:10.453≈52钢渣-45:1<0.11.33焙烧钢渣95025:1<0.11.34焙烧钢渣102025:1<0.11.3由表3可以看出，在硫酸浓度为20%、液固比5:1、加热搅拌的试验条件下，无论钢渣是否焙烧，钢渣钒浸出率均可达到85%以上。而当液固比为3:1时，酸浸残渣中的T

8、V含量和反应终点酸浸液pH值较高，表明钒浸出率低，硫酸用量不够，含钒化合物反应不充分。因此，钢渣用20%的硫酸浸出时，合适的液固比在3:1～5:1之间。另外，还进行了钢渣酸浸时搅拌与不搅拌效果对比试验，试验条件及结果见表4。表4钢渣酸浸方式对比试验条件及结果序号浸出方式液固比酸浸时间终点pH1搅拌3:14h≈52不搅拌2.5:148h<0.5通过比较表4中两组数据可以看出，浸出反应在不搅拌的条件下，即使降低液固比，延长反应时间，其反应终点酸