釩鉻濾餅中釩鉻的浸出及分離回收研究.pdf

1、釩和鉻是重要的戰(zhàn)略資源，廣泛應(yīng)用于鋼鐵、冶金、石油化工和航空航天等領(lǐng)域。目前工業(yè)上釩和鉻的濕法冶煉工藝主要為焙燒-浸提法，主要包括鈉化焙燒、鈣化焙燒以及無鹽焙燒等。在焙燒過程中存在著能耗大、釩氧化轉(zhuǎn)化率低、污染重等問題，需要對工藝進行改進和優(yōu)化。
　　由于含釩鉻資源的來源、性質(zhì)以及品位的差異，使得其冶煉工藝各具特色。本文以攀枝花某鋼鐵廠的釩鉻濾餅為研究對象，基于化工過程強化方法和非線性動力學(xué)理論，研究了釩鉻濾餅的濕法浸出過程，并對

2、釩的浸出動力學(xué)行為進行了分析，探究了溶液中釩和鉻的回收方法，得到如下結(jié)論：
　　①電場強化釩鉻濾餅濕法浸出實驗研究。釩鉻濾餅中釩和鉻主要以Fe(Cr,V)2O4，VOSO4，Cr2(SO4)3等低價形式存在，在堿性條件下難以直接溶出。加入電場后，反應(yīng)介質(zhì)中的H2O或OH-在電場的作用下失去電子，生成具有強氧化性的·OH等活性粒子，將低價釩氧化為高價的可溶性釩酸鹽，實現(xiàn)釩的選擇性高效浸出。在電場強化過程中，釩的浸出率由62.6%提高

3、到91.7%，鉻的浸出率低于7%。
　　② H2O2氧化釩鉻濾餅濕法浸出實驗研究。熱力學(xué)分析表明，在浸出過程中加入H2O2作為氧化助浸劑實現(xiàn)釩和鉻的氧化浸出是可行的，并且釩更容易被氧化。在浸出過程中，NaOH用量和H2O2用量對釩和鉻的浸出率影響最大，反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間次之，在最優(yōu)條件下釩和鉻的浸出率分別為98.6%和86.5%。
　?、垅C鉻濾餅濕法浸出過程中釩的浸出動力學(xué)行為研究。對比分析了四種不同條件下釩的浸出動力學(xué)行為

4、，結(jié)果表明，浸出過程中釩的氧化反應(yīng)是決速步驟，其浸出過程模型符合縮芯模型中的表面化學(xué)反應(yīng)控制模型。在非氧化性體系，釩鉻濾餅中的低價釩不易被浸出，計算得到釩浸出反應(yīng)的表觀反應(yīng)活化能為16.58 kJ/mol，加入電場后，其反應(yīng)的表觀活化能降低為8.10 kJ/mol。H2O2作為氧化劑，可以同時氧化釩和鉻。電場和H2O2的耦合使用可以大幅度提高釩的浸出率，降低釩浸出反應(yīng)的表觀活化能。
　　④三聚氰胺吸附釩離子行為研究。三聚氰胺分子含

5、有三個自由的氨基和三個含孤對電子的氮原子，對釩離子具有較快的吸附速率，在短時間內(nèi)可以達到飽和吸附容量。三聚氰胺對釩的吸附率和吸附容量主要受溶液初始pH值和三聚氰胺用量的影響。吸附熱力學(xué)行為分析表明，三聚氰胺吸附釩離子的過程既有化學(xué)吸附，又有物理吸附，其吸附等溫線符合Freundlich吸附等溫模型和Langmuir吸附等溫模型，吸附動力學(xué)過程符合擬二級動力學(xué)方程。
　?、萘蛩徙U沉鉻行為研究。利用硫酸鉛與鉻酸鉛溶度積的差異，實現(xiàn)硫酸