提釩尾渣是鋼鐵企業(yè)采用釩渣高溫鈉化焙燒工藝提釩后產(chǎn)生的尾渣,每年產(chǎn)生量近百萬(wàn)噸,其中富含釩、鉻、硅、鐵、鈉等有價(jià)組分。國(guó)內(nèi)外針對(duì)提釩尾渣利用的已有研究主要集中在鈉化焙燒再提釩、還原提鐵以及建筑材料應(yīng)用等三個(gè)方面,但存在僅針對(duì)單一組分回收、有價(jià)組分回收率低、尾渣利用不經(jīng)濟(jì)等問(wèn)題,目前大量堆存,不僅造成尾渣有價(jià)資源浪費(fèi),而且尾渣中的高堿、重金屬會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重影響。為實(shí)現(xiàn)提釩尾渣有價(jià)組分的綜合利用,本文基于尾渣中硅釩相互包裹的相結(jié)構(gòu)特征,采用堿法破壞硅釩包裹相,實(shí)現(xiàn)硅釩鉻組分的高效溶出,并基于相平衡規(guī)律實(shí)現(xiàn)了釩鉻硅的分離；釩鉻硅溶出后的尾渣富含鐵,可經(jīng)脫鈉后返回鋼鐵冶煉流程,也可經(jīng)流態(tài)化還原制成黑瓷原料�；谏鲜鲅芯克悸�,本文重點(diǎn)研究了提釩尾渣的物相結(jié)構(gòu)特征、提釩尾渣在堿介質(zhì)中的分解熱力學(xué)、宏觀動(dòng)力學(xué)及微觀機(jī)理,查明了提釩尾渣在堿介質(zhì)中的分解規(guī)律,結(jié)合硅釩鉻清潔分離相平衡以及富鐵尾渣的資源化利用方法的研究,建立了基于NaOH分解的提釩尾渣資源化利用新工藝。論文取得了如下創(chuàng)新性進(jìn)展：(1)查明了提釩尾渣中的主要元素分布規(guī)律。釩、鉻集中存在于含鐵相中,含鐵相彌散分布在錐輝石相(NaFeSi04...

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

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摘要
Abstract
第1章 提釩尾渣資源化利用研究現(xiàn)狀
    1.1 引言
    1.2 釩資源及利用概況
        1.2.1 釩資源概況
        1.2.2 釩渣提釩工藝現(xiàn)狀
    1.3 提釩尾渣有價(jià)組分回收利用現(xiàn)狀
        1.3.1 釩組分資源回收利用現(xiàn)狀
        1.3.2 鐵組分資源回收利用現(xiàn)狀
        1.3.3 鉻組分資源回收利用現(xiàn)狀
    1.4 提釩尾渣建筑材料資源化利用現(xiàn)狀
        1.4.1 利用提釩尾渣生產(chǎn)水泥
        1.4.2 利用提釩尾渣生產(chǎn)墻體磚
        1.4.3 利用提釩尾渣生產(chǎn)瓷磚
        1.4.4 提釩尾渣用于路面基層材料
    1.5 提釩尾渣釩鈦黑瓷資源化利用現(xiàn)狀
    1.6 提釩尾渣集熱涂料資源化利用現(xiàn)狀
    1.7 提釩尾渣其它資源化利用途徑
        1.7.1 利用提釩尾渣生產(chǎn)防氧化涂料
        1.7.2 利用提釩尾渣生產(chǎn)微晶玻璃
        1.7.3 利用提釩尾渣生產(chǎn)陶粒
        1.7.4 利用提釩尾渣制備橡膠填料
    1.8 提釩尾渣資源化利用應(yīng)注意的問(wèn)題
    1.9 提釩尾渣資源化回收利用研究思路
    1.10 本文研究?jī)?nèi)容
第2章 提釩尾渣表征及堿分解熱力學(xué)計(jì)算
    2.1 前言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 分析儀器
        2.2.2 實(shí)驗(yàn)藥品
        2.2.3 分析方法
    2.3 提釩尾渣礦物學(xué)分析
        2.3.1 提釩尾渣粒度分析
        2.3.2 提釩尾渣組成分析
        2.3.3 提釩尾渣物相組成分析
        2.3.4 提釩尾渣形貌及元素分布特性
        2.3.5 提釩尾渣中釩鉻價(jià)態(tài)分析
        2.3.6 錐輝石相分析
    2.4 提釩尾渣礦物分解熱力學(xué)
        2.4.1 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下反應(yīng)自由能及反應(yīng)焓的計(jì)算
        2.4.2 釩鉻在NaOH-H₂O中的溶解熱力學(xué)
        2.4.3 錐輝石相分解熱力學(xué)分析
        2.4.4 伴生組分氧化分解熱力學(xué)分析
    2.5 提釩尾渣TGA-DSC分析
    2.6 本章小結(jié)
第3章 提釩尾渣全堿度溶出規(guī)律研究
    3.1 前言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)用儀器及藥品
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)裝置
        3.2.3 實(shí)驗(yàn)方法
        3.2.4 分析方法
        3.2.5 NaOH-H₂O介質(zhì)理化性質(zhì)
    3.3 提釩尾渣在NaOH-H₂O體系中溶出規(guī)律研究
        3.3.1 提釩尾渣中釩在NaOH-H₂O體系中溶出規(guī)律
        3.3.2 提釩尾渣中鉻在NaOH-H₂O體系中溶出規(guī)律
        3.3.3 提釩尾渣中硅在NaOH-H₂O體系中溶出規(guī)律
    3.4 提釩尾渣在NaOH-O₂-H₂O體系中溶出規(guī)律研究
        3.4.1 提釩尾渣中釩在NaOH-O₂-H₂O體系中溶出規(guī)律
        3.4.2 提釩尾渣中鉻在NaOH-O₂-H₂O體系中溶出規(guī)律
    3.5 提釩尾渣在NaOH體系中浸出動(dòng)力學(xué)
        3.5.1 動(dòng)力學(xué)研究方法
        3.5.2 提釩尾渣在NaOH-O₂-H₂O體系中的浸出模型
        3.5.3 釩在NaOH-H₂O體系中的浸出動(dòng)力學(xué)
        3.5.4 鉻在NaOH-O₂-H₂O體系中的浸出動(dòng)力學(xué)
        3.5.5 硅在NaOH-H₂O體系中的浸出動(dòng)力學(xué)
    3.6 反應(yīng)機(jī)理分析
        3.6.1 反應(yīng)過(guò)程粒度變化
        3.6.2 反應(yīng)過(guò)程物相變化
        3.6.3 錐輝石分解規(guī)律
        3.6.4 反應(yīng)渣SEM分析
    3.7 本章小結(jié)
第4章 提釩尾渣鈉系清潔工藝研究
    4.1 前言
    4.2 亞熔鹽提釩工藝
        4.2.1 亞熔鹽溶出過(guò)程L₄(3²)正交實(shí)驗(yàn)
        4.2.2 單因素實(shí)驗(yàn)
    4.3 水熱提釩工藝
        4.3.1 水熱提釩過(guò)程L₉(4³)正交實(shí)驗(yàn)
        4.3.2 單因素實(shí)驗(yàn)
        4.3.3 釩濃度對(duì)提釩的影響
        4.3.4 硅濃度對(duì)提釩的影響
        4.3.5 水熱提釩循環(huán)實(shí)驗(yàn)
    4.4 釩鉻共提工藝
        4.4.1 堿濃度對(duì)釩鉻提取率的影響
        4.4.2 反應(yīng)溫度及時(shí)間對(duì)釩鉻提取率的影響
    4.5 本章小結(jié)
第5章 硅釩鉻清潔分離相平衡研究
    5.1 前言
    5.2 水鹽體系相平衡研究方法
        5.2.1 溶解度測(cè)定方法
        5.2.2 平衡固相測(cè)定方法
    5.3 實(shí)驗(yàn)方法
        5.3.1 實(shí)驗(yàn)用儀器及藥品
        5.3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        5.3.3 實(shí)驗(yàn)步驟
        5.3.4 分析方法
    5.4 NaOH-Na₃VO₄-Na₂SiO₃-H₂O體系脫硅研究
        5.4.1 NaOH-Na₂SiO₃-Ca(OH)₂-H₂O四元體系相平衡研究
        5.4.2 NaOH-Na₃VO₄-Na₂SiO₃-H₂O體系中脫硅(不沉淀釩)實(shí)驗(yàn)
        5.4.3 脫硅區(qū)域選擇及固相分析
        5.4.4 脫硅渣資源化利用研究
    5.5 NaOH-Na₃VO₄-Na₂SiO₃-H₂O體系脫硅后液分離釩研究
        5.5.1 NaOH-Na₃VO₄-H₂O三元體系相平衡數(shù)據(jù)
        5.5.2 硅濃度對(duì)Na₃VO₄結(jié)晶的影響
        5.5.3 Na₃VO₄結(jié)晶區(qū)域選擇及固相分析
    5.6 NaOH-Na₃VO₄-Na₂SiO₃-H₂O體系硅釩分離后液鉻分離研究
        5.6.1 NaOH-Na₂CrO₄-H₂O三元體系相平衡數(shù)據(jù)
        5.6.2 Na₂CrO₄結(jié)晶區(qū)間選擇及固相分析
    5.7 釩酸鈉晶體鈣化研究
        5.7.1 NaOH-Na₃VO₄-Ca(OH)₂-H₂O四元體系相平衡數(shù)據(jù)
        5.7.2 Na₃VO₄鈣化區(qū)間選擇
        5.7.3 Na₃VO₄鈣化固相分析
    5.8 本章小結(jié)
第6章 富鐵尾渣資源化利用研究
    6.1 前言
    6.2 實(shí)驗(yàn)部分
        6.2.1 實(shí)驗(yàn)用儀器及藥品
        6.2.2 實(shí)驗(yàn)裝置
        6.2.3 實(shí)驗(yàn)方法
        6.2.4 分析方法
    6.3 亞熔鹽富鐵尾渣常壓濕法加鈣脫鈉研究
        6.3.1 亞熔鹽富鐵尾渣礦物學(xué)分析
        6.3.2 亞熔鹽富鐵尾渣脫鈉研
    6.4 水熱提釩富鐵尾渣堿性水熱體系脫鈉研究
        6.4.1 水熱提釩富鐵尾渣礦物學(xué)分析
        6.4.2 水熱提釩富鐵尾渣脫鈉研究
        6.4.3 水熱提釩富鐵尾渣脫鈉機(jī)理分析
    6.5 富鐵尾渣流態(tài)化還原研究
        6.5.1 富鐵尾渣流態(tài)化性能研究
        6.5.2 最小流化速度選擇
        6.5.3 富鐵尾渣流態(tài)化還原研究
        6.5.4 富鐵尾渣中鈉含量對(duì)還原效果的影響
        6.5.5 富鐵尾渣物相形態(tài)對(duì)還原過(guò)程的影響
    6.6 富鐵尾渣流態(tài)化還原渣分析
    6.7 本章小結(jié)
第7章 提釩尾渣鈉系清潔工藝中試及評(píng)價(jià)
    7.1 前言
    7.2 提釩尾渣鈉系清潔工藝流程
        7.2.1 亞熔鹽提釩工藝流程
        7.2.2 水熱提釩工藝流程
        7.2.3 釩鉻共提工藝流程
    7.3 提釩尾渣鈉系清潔工藝METSIM能耗計(jì)算
        7.3.1 亞熔鹽提釩工藝流程模擬
        7.3.2 水熱提釩工藝流程模擬
        7.3.3 釩鉻共提工藝流程模擬
    7.4 提釩尾渣鈉系清潔工藝千噸級(jí)中試
        7.4.1 關(guān)鍵設(shè)備調(diào)研與選型
        7.4.2 千噸級(jí)示范工程的設(shè)計(jì)與建設(shè)
    7.5 提釩尾渣鈉系清潔工藝經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)
        7.5.1 計(jì)算基準(zhǔn)
        7.5.2 工藝物料消耗
        7.5.3 工藝物料消耗
    7.6 本章小結(jié)
第8章 結(jié)論與展望
    8.1 結(jié)論
    8.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
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