钒渣中有价元素Fe、Mn、V、Cr和Ti选择性氯化及高值化基础研究
发布时间：2021-02-11 02:32
钒渣富含V、Cr、Ti、Fe、Mn等多种有价元素,是由钒钛磁铁矿经过高炉冶炼和转炉提钒过程产生。钒渣主要由尖晶石相（（Fe,Mn）（Cr,V）2O4、Fe2.5Ti0.5O4）和橄榄石相（Fe,Mn）2SiO4)组成,属于典型的复杂包裹型体系。现有工艺主要通过氧化焙烧的方法处理钒渣中的钒和铬,并且取得卓有成效的工业应用,而对其他元素较少利用。同时,V和Cr的高价氧化物是有毒物质,存在环境污染的潜在可能。因此,本论文提出选择性氯化方法,探索全部回收钒渣中有价金属元素（V、Cr、Ti、Fe和Mn）并制备高值化产品的新途径。根据钒渣中有价金属元素（Fe、Mn、V、Cr和Ti）的存在形态和价值,采用NH4C1氯化钒渣,热力学计算表明在0-1000℃条件下,钒渣中的Fe和Mn可以被氯化氢氯化,V、Cr和Ti不被氯化,可实现钒渣中有价元素的选择性氯化。考察了反应温度、反应时间、熔剂NaCl和NH4Cl-钒渣质量比对Mn和Fe氯化率的影响。在最佳氯化工艺条件下,铁的氯化率为72%,锰的氯化率为95%。利用固体氯化剂NH4Cl在高于230℃开始分解、低于112℃时重新聚合的特点,实现了对过量NH4Cl...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１从钒钛磁铁矿中提炼得到钒渣工艺流程图??典型的钒渣化学组成为（质量百分数）：１３．５２－１９．０３％?Ｖ２Ｏ３、１１．８０－１８．６０％??
Ｆｅ２Ｓｉ〇４相的熔点为１２０５°Ｃ，是钒渣的主要矿相，在提钒炼钢工艺中，铁橄榄??石相最后凝固，将尖晶石相包裹其中。硅酸盐相与尖晶石相互不溶解，呈不??规则颗粒状填充于尖晶石颗粒之间，成为钒渣主要的粘结相，图２－２（ａ）为橄??榄石包裹尖晶石相包裹型矿相结构，并且图２－２（ｂ）表明尖晶石相中钛、铬和??钒元素分布不均匀［８］。粘结相越少，包裹尖晶石程度越少，越容易后期破坏尖??晶石相提钒。虽然产生钒渣的目的是为了提取钒钛磁铁矿中的钒，但是钒渣??中有价元素铁、锰、钛和铬的含量也是非常高的。??Ｈ?－?．．．??■■■〉??丨一一馨：??？?＿?＿?＿?＿＿｜？＿＿１＿丨啪彎?＿丨１＿１?ｍｔ?？ｎｍｕ０？．?？■＞■■＜？？■?？＊？？??（ａ）?（ｂ）??图２－２?（ａ）钒渣元素分布图（ｂ）尖晶石元素含置分布图ｌ８ｌ??钒渣经数次提取ｖ２ｏ５之后，遗弃的废渣（即提取钒尾渣）中乂２〇５含量??约在１．５％?（质量分数）左右，钒含量较高。每年约有数百万吨含钒废渣直接??排放，大量废渣堆积如山，不仅造成钒资源的浪费，且占用大量土地，污染??环境。仅有研究采用加压成型－钠化焙烧工艺对此废渣进行钒的再提取，但该??工艺钒提取率＜４０％［９
图２－３氧化法从钒渣中制备Ｖ２〇５的流程图??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Preparation of V2O5 from converter slag containing vanadium[J]. Chong Han,Liang Li,He Yang,Xiang-Xin Xue. Rare Metals. 2018(10)
[2]NaCl-KCl熔盐体系中Cr2+在W电极上的电化学行为[J]. 刘威,肖赛君,王振. 过程工程学报. 2017(01)
[3]Vanadium extraction from vanadium-bearing titanomagnetite by selective chlorination using chloride wastes（FeClx）[J]. 郑海燕,孙瑜,卢金文,董建宏,章苇玲,沈峰满. Journal of Central South University. 2017(02)
[4]A novel process for comprehensive utilization of vanadium slag[J]. Li-ying Liu,Tao Du,Wen-jun Tan,Xin-pu Zhang,Fan Yang. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2016(02)
[5]钒渣无焙烧浸出液中钒铁萃取分离[J]. 张莹,张廷安,吕国志,刘卓林. 东北大学学报(自然科学版). 2015(10)
[6]KCl-NaCl和KCl-NaCl-MgCl2熔体粘度的实验研究[J]. 李迅,林如山,叶国安,胡晓丹,何辉. 中国测试. 2015(09)
[7]Effect of desliming on the magnetic separation of low-grade ferruginous manganese ore[J]. Sunil Kumar Tripathy,P.K.Banerjee,Nikkam Suresh. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2015(07)
[8]钒钛磁铁矿提钒尾渣浸取钒[J]. 邓志敢,魏昶,李兴彬,徐红胜,李旻廷,李存兄,樊刚. 中国有色金属学报. 2012(06)
[9]亚熔盐法钒渣高效清洁提钒技术[J]. 郑诗礼,杜浩,王少娜,张懿,陈东辉,白瑞国. 钢铁钒钛. 2012(01)
[10]攀枝花钒钛磁铁矿非高炉冶炼技术评价[J]. 邹建新. 轻金属. 2011(05)
博士论文
[1]基于氯化预提钒技术的钒钛磁铁矿综合利用工艺的基础研究[D]. 孙瑜.东北大学 2016
[2]红土镍矿综合利用制备尖晶石铁氧体基础及工艺研究[D]. 高建明.北京科技大学 2016
[3]以废旧电池为原料制备钴镍铁氧体的研究[D]. 许会道.河南师范大学 2015
[4]熔融态钒渣直接氧化提钒新工艺的基础研究[D]. 宋文臣.北京科技大学 2015
[5]高性能MnZn铁氧体材料的制备及机理研究[D]. 聂建华.华中科技大学 2004
硕士论文
[1]Ti-Cr-V系储氧合金的制备及改性研究[D]. 祁豆豆.太原理工大学 2017
[2]V-5Cr-5Ti合金的第一性原理研究[D]. 杨彪.西南科技大学 2015
[3]钒渣钙化焙烧机理的研究[D]. 赵博.东北大学 2014
[4]V2O5自还原直接合金化冶炼含钒钢工艺研究[D]. 王伟祥.武汉科技大学 2012
本文编号：3028378
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１从钒钛磁铁矿中提炼得到钒渣工艺流程图??典型的钒渣化学组成为（质量百分数）：１３．５２－１９．０３％?Ｖ２Ｏ３、１１．８０－１８．６０％??
Ｆｅ２Ｓｉ〇４相的熔点为１２０５°Ｃ，是钒渣的主要矿相，在提钒炼钢工艺中，铁橄榄??石相最后凝固，将尖晶石相包裹其中。硅酸盐相与尖晶石相互不溶解，呈不??规则颗粒状填充于尖晶石颗粒之间，成为钒渣主要的粘结相，图２－２（ａ）为橄??榄石包裹尖晶石相包裹型矿相结构，并且图２－２（ｂ）表明尖晶石相中钛、铬和??钒元素分布不均匀［８］。粘结相越少，包裹尖晶石程度越少，越容易后期破坏尖??晶石相提钒。虽然产生钒渣的目的是为了提取钒钛磁铁矿中的钒，但是钒渣??中有价元素铁、锰、钛和铬的含量也是非常高的。??Ｈ?－?．．．??■■■〉??丨一一馨：??？?＿?＿?＿?＿＿｜？＿＿１＿丨啪彎?＿丨１＿１?ｍｔ?？ｎｍｕ０？．?？■＞■■＜？？■?？＊？？??（ａ）?（ｂ）??图２－２?（ａ）钒渣元素分布图（ｂ）尖晶石元素含置分布图ｌ８ｌ??钒渣经数次提取ｖ２ｏ５之后，遗弃的废渣（即提取钒尾渣）中乂２〇５含量??约在１．５％?（质量分数）左右，钒含量较高。每年约有数百万吨含钒废渣直接??排放，大量废渣堆积如山，不仅造成钒资源的浪费，且占用大量土地，污染??环境。仅有研究采用加压成型－钠化焙烧工艺对此废渣进行钒的再提取，但该??工艺钒提取率＜４０％［９
图２－３氧化法从钒渣中制备Ｖ２〇５的流程图??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Preparation of V2O5 from converter slag containing vanadium[J]. Chong Han,Liang Li,He Yang,Xiang-Xin Xue. Rare Metals. 2018(10)
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[7]Effect of desliming on the magnetic separation of low-grade ferruginous manganese ore[J]. Sunil Kumar Tripathy,P.K.Banerjee,Nikkam Suresh. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2015(07)
[8]钒钛磁铁矿提钒尾渣浸取钒[J]. 邓志敢,魏昶,李兴彬,徐红胜,李旻廷,李存兄,樊刚. 中国有色金属学报. 2012(06)
[9]亚熔盐法钒渣高效清洁提钒技术[J]. 郑诗礼,杜浩,王少娜,张懿,陈东辉,白瑞国. 钢铁钒钛. 2012(01)
[10]攀枝花钒钛磁铁矿非高炉冶炼技术评价[J]. 邹建新. 轻金属. 2011(05)
博士论文
[1]基于氯化预提钒技术的钒钛磁铁矿综合利用工艺的基础研究[D]. 孙瑜.东北大学 2016
[2]红土镍矿综合利用制备尖晶石铁氧体基础及工艺研究[D]. 高建明.北京科技大学 2016
[3]以废旧电池为原料制备钴镍铁氧体的研究[D]. 许会道.河南师范大学 2015
[4]熔融态钒渣直接氧化提钒新工艺的基础研究[D]. 宋文臣.北京科技大学 2015
[5]高性能MnZn铁氧体材料的制备及机理研究[D]. 聂建华.华中科技大学 2004
硕士论文
[1]Ti-Cr-V系储氧合金的制备及改性研究[D]. 祁豆豆.太原理工大学 2017
[2]V-5Cr-5Ti合金的第一性原理研究[D]. 杨彪.西南科技大学 2015
[3]钒渣钙化焙烧机理的研究[D]. 赵博.东北大学 2014
[4]V2O5自还原直接合金化冶炼含钒钢工艺研究[D]. 王伟祥.武汉科技大学 2012
本文编号：3028378
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