發(fā)布時間：2020-07-30 17:49

【摘要】：紅格釩鈦磁鐵礦是一種伴生有釩、鉻、鐵、鈦等資源的多金屬礦。由于現(xiàn)有技術(shù)尚不足以同時充分提取多種有價金屬,紅格南礦區(qū)的高鉻型釩鈦磁鐵礦一直處于限制開發(fā)的狀態(tài)。依托現(xiàn)有兩步法提釩流程,可將鉻元素氧化進入釩渣,再在后續(xù)的濕法提釩過程中進行釩、鉻分離,達到同時回收釩、鉻的目的。鑒于目前少有針對含釩、鉻鐵水氧化過程以及高鉻型釩渣(釩鉻渣)物理化學(xué)性質(zhì)的研究,釩、鉻元素同時提取回收的基礎(chǔ)理論研究亟待加強。本文以FeOx-Si O2-MnO-Ti O2-VOx-CrOx-MgO渣系為研究對象,通過建立渣中變價元素的價態(tài)計算熱力學(xué)模型,并結(jié)合X射線光電子能譜(XPS)研究V、Cr、Fe的主要價態(tài)及其影響因素。理論計算表明釩鉻渣中釩的主要價態(tài)為+3、+4價,鉻的主要價態(tài)為+3價,鐵的主要價態(tài)為+2價;XPS結(jié)果表明,釩的主要價態(tài)為+3、+5價,鉻的主要價態(tài)為+3價,鐵的主要價態(tài)為+2、+3價。氧勢是對V、Cr、Fe價態(tài)影響最明顯的因素,隨著氧勢的增加V、Cr、Fe的價態(tài)均增加;而渣中V2O3、Cr2O3含量的變化不會對V、Cr、Fe的價態(tài)產(chǎn)生明顯的影響。工業(yè)提釩條件下的2log()OP經(jīng)計算約在-13~-10 atm之間,此時釩以+3價為主,其次是+5價;鉻以+2價為主;鐵以+2價為主,其次是+3價。本文建立了基于共存理論的鉻、釩在渣金間平衡分配的熱力學(xué)模型。同時,為了避免鐵水中碳元素對實驗結(jié)果的影響,采用固體純鐵和釩鉻渣平衡的間接實驗方法進行了平衡實驗。理論和實驗結(jié)果均表明:w(FeO)增加有利于LCr、LV增加;w(Si O2)增加會導(dǎo)致LCr、LV降低;w(Cr2O3)、w(V2O3)增加會分別導(dǎo)致LCr增加和LV增加;溫度低于1653 K的時候Cr、V的分配比保持在較高水平。log(LCr)、log(LV)的值均在2~3.2之間。因此,提高渣中FeO含量,控制渣中的w(Cr2O3)在5~6%且w(V2O3)在9%~11%之間,降低的Si O2含量;同時,氧化過程中的反應(yīng)溫度不高于1653 K,將有利于增大提釩鉻過程Cr、V的分配比。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TF841.3;TF791
【圖文】：

n≤9)表示的同族氧化物。在 V2O4和 V2O5之間，9、V5O9、V6O11和 V6O13等多種中間態(tài)氧化物。工5，其中 V2O5尤為重要。釩具有優(yōu)良的力學(xué)性質(zhì)和的應(yīng)用于冶金領(lǐng)域。釩作為合金元素可以細化合度，從而提高鋼的硬度、強度、韌性等性能。同化劑、染色劑、超級電容器的電極材料。周期表上釩的相臨元素，與釩的性質(zhì)相似。鉻可能態(tài)。不同價態(tài)鉻鹽的水溶液可呈現(xiàn)不同的顏色，呈黃色。單質(zhì)鉻具有極高的熔點，質(zhì)地堅硬，作為時提高鋼的耐熱性和強度，用于制造飛機引擎及常鍍鉻在金屬表面上用以防銹。[1, 2]鉻化合物具有毒的六價鉻離子。若鉻渣露天堆放，受雨雪淋浸水或進入河流、湖泊中，污染水環(huán)境，以多種形存場必須采取鋪地防滲和加設(shè)棚罩。

圖 2.2 目前的釩鈦磁鐵礦提釩的工藝; B: 鐵水; C: 高爐渣; D: 鈦精礦; E: 釩渣; F:半鋼; G:鋼水2 Current technique route of recovery of vanadium in V-Ti matrate; B: Hot metal; C: BF slag; D: Titanium concentrate; E: VSemi-steel; G:Molten steel; a: Beneficiation礦中各種有價資源的回收程度不高。攀鋼煉鐵產(chǎn)2含量達 20%~29%，目前仍以每年 300 萬噸的速度。但由于高爐渣成分結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，目前的酸處化-低溫選擇性氯化技術(shù)、高溫碳化-選擇性分離碳二次污染物、雜質(zhì)去除難、成本高、效益低下、模推廣。[7]由于上述問題未得到解決,只能將含鈦積又帶來了占用場地和環(huán)境污染的問題。將其用，則會浪費其中寶貴的鈦資源。目前，在整個攀鋼40%左右，鉻基本未回收。

圖 2.3 CaO-SiO2-VOx體系不同價態(tài)釩的檢測思路Fig. 2.3 Chemical analysis of V with differert valence states in CaO-SiO2-VOxsystem渣樣在鉑坩堝中用氫氟酸-乙酸混合溶液溶解去除 CaO、SiO2雜質(zhì)。此時價態(tài)的釩化合物依然以固體形式存在。用熱鹽酸溶液保持 V原有價態(tài)不變變?yōu)?V2+、 V3+、V4+、V5+的離子態(tài)存在。從中取樣，使用甲�；诫苋躒5+，形成深紫色絡(luò)合物，使用分光光度法測定其含量。溶液中的 V3+使用法測定。取該溶液加入 FeCl2，將 V4+、V5+全部還原為 V3+，此時 V3+的無法使用示波極譜分析法分析，使用重鉻酸鉀電位滴定獲得溶液中 V3+的 V4+的濃度可由總釩含量-三價釩含量-五價釩含量得到。對于二價釩，在加入過量的高錳酸鉀，將所有的釩氧化到+5 價，過量的高錳酸鉀使用脲鈉溶液還原去除。五價釩的含量使用硫酸亞鐵銨進行氧化還原滴定，指代鄰氨基苯甲酸，得總釩含量，則二價釩含量減去 V3+、V4+、V5+便可以文獻[15]提出：在使用鹽酸溶液轉(zhuǎn)浸 V 離子的過程中由于離子轉(zhuǎn)化浸出過，會影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

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