【新刊速覽】梁精龍：鈣化焙燒-微波酸浸對(duì)鋼渣中釩鐵浸出的影響
中國(guó)冶金
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鈣化焙燒-微波酸浸對(duì)鋼渣中釩鐵浸出的影響
(華北理工大學(xué)冶金與能源學(xué)院現(xiàn)代冶金技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 河北 唐山 063000)
為研究含釩鋼渣鈣化焙燒參數(shù)對(duì)提釩效率的影響，以來(lái)自河北承德的含釩鋼渣為原料、CaO為焙燒添加劑，利用微波設(shè)備加熱酸浸，考察了焙燒溫度、時(shí)間及配鈣比對(duì)V、Fe元素浸出的影響規(guī)律，并揭示了其作用機(jī)制。熱力學(xué)計(jì)算表明，在700~1 100 ℃范圍內(nèi)，尖晶石相已經(jīng)氧化分解。試驗(yàn)結(jié)果表明，在不同的焙燒溫度下，V元素的浸出率從36.96%提高到40.56%；當(dāng)延長(zhǎng)焙燒時(shí)間至5 h后，浸出率反而下降，這是因?yàn)殡S著長(zhǎng)時(shí)間的氧化焙燒，生成了難溶解的硅酸鹽相；當(dāng)焙燒溫度為1 000 ℃、時(shí)間為3 h、配鈣比為8%時(shí)，V元素的浸出率最高可達(dá)50.06%，同條件下Fe元素的溶出率為19.89%。試驗(yàn)不僅有效回收了釩資源，而且抑制了雜質(zhì)元素的溶出。
釩因具有較高的抗拉強(qiáng)度、硬度和抗疲勞性等物理性能被廣泛應(yīng)用于冶金、材料、化工等領(lǐng)域。世界上至今沒(méi)有發(fā)現(xiàn)獨(dú)立存在的釩礦，釩主要與釩鈦磁鐵礦、石煤、釩鉀鈾石等金屬礦共生。中國(guó)的釩鈦磁鐵礦資源最為豐富，而含釩鋼渣產(chǎn)于釩鈦磁鐵礦的煉鋼過(guò)程。為從鋼渣中有效回收釩并解決鋼渣堆放造成的土地污染問(wèn)題，目前主要有鈉化焙燒提釩、鈣化焙燒提釩、直接焙燒提釩以及純濕法提釩等工藝。工業(yè)上主要應(yīng)用鈉化以及鈣化提釩工藝。然而，鈉鹽作為焙燒添加劑在焙燒過(guò)程中易產(chǎn)生腐蝕氣體，如Cl
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、HCl等，這些氣體對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，對(duì)環(huán)境造成污染，且鈉鹽價(jià)格昂貴，增加了提釩工藝成本。此外，該工藝對(duì)釩含量低、鈣含量高的鋼渣具有局限性。對(duì)鈣含量較高的鋼渣，鈣化焙燒提釩工藝更可取，其主要流程為使用CaO、CaCO
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等鈣鹽與鋼渣充分混合后焙燒，再經(jīng)酸浸生成釩氧根離子，并對(duì)浸出液進(jìn)行凈化除雜，最后通過(guò)沉釩煅燒即可得到V
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O
5
，但浸出過(guò)程中產(chǎn)生的微溶CaSO
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會(huì)抑制釩的浸出，降低釩的浸出率。浸出過(guò)程對(duì)提高鈣化焙燒酸浸提釩的轉(zhuǎn)化率至關(guān)重要。
為此，本文對(duì)高鈣低釩鋼渣采用鈣化焙燒工藝后的浸出工藝進(jìn)行了優(yōu)化。為進(jìn)一步提高釩的浸出率，選擇了微波加熱設(shè)備代替?zhèn)鹘y(tǒng)水浴加熱，微波加熱是利用不同物料吸波特性的不同使物體自身發(fā)熱，是一種內(nèi)部加熱方式，具有體積加熱、選擇性加熱、均勻加熱和非熱效應(yīng)等特點(diǎn)。本試驗(yàn)以焙燒溫度、時(shí)間及配鈣比作為變量進(jìn)行單因素試驗(yàn)，浸出條件保持一致，通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)使用微波加熱設(shè)備可以在能耗更小的情況下達(dá)到與普通鈣化酸浸提釩相似的效果。研究結(jié)果可為鈣化焙燒微波加熱酸浸高效提釩提供理論基礎(chǔ)。
通過(guò)對(duì)鋼渣與CaO添加劑鈣化焙燒、微波設(shè)備加熱酸浸的過(guò)程研究，在固定的浸出條件下，考察了焙燒條件對(duì)V、Fe元素浸出率的影響，得出以下主要結(jié)論：
(1)V浸出率隨著焙燒溫度的升高先升高后降低，在1 000 ℃時(shí)達(dá)到最大；而Fe的溶出整體較平穩(wěn)，在700~1 100 ℃溫度區(qū)間內(nèi)，F(xiàn)eO氧化為Fe
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O
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與Fe
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O
3
，釩鐵尖晶石與鐵酸鎂相開(kāi)始分解，結(jié)合SEM圖像表明此時(shí)生成了釩酸鈣。
(2)焙燒時(shí)間過(guò)短，分子間反應(yīng)不充分，適當(dāng)延長(zhǎng)焙燒時(shí)間可以增加V的浸出率和Fe的溶出率，當(dāng)焙燒時(shí)間為3 h時(shí)，V的浸出率為43.84%，達(dá)到最大值。
(3)鈣含量過(guò)高易生成更為致密的CaSO
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，包裹住其他元素從而影響V的浸出效果，當(dāng)焙燒溫度為1 000 ℃、時(shí)間為3 h、配鈣比為8%時(shí)，V浸出可達(dá)50.06%，且此時(shí)Fe的溶出率僅有19.89%。在微波加熱下，采用較短的浸出時(shí)間就可與傳統(tǒng)鈣化酸浸提釩效果相似，相對(duì)來(lái)說(shuō)節(jié)約了成本。
來(lái)源：《中國(guó)冶金》2023年第4期
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3.
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