鈣化轉(zhuǎn)爐釩渣硫酸浸取液除磷工藝研究.pdf

1、釩是十分重要的戰(zhàn)略性礦物資源。鋼中添加一定質(zhì)量的釩就可以提高鋼的強(qiáng)度和韌性，例如結(jié)構(gòu)鋼中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1％的釩，鋼的強(qiáng)度就可以提高10~20%，結(jié)構(gòu)重量可減輕15~25%，成本可降低8~10%。我國(guó)90%左右的釩都應(yīng)用于鋼鐵工業(yè)。釩鋼具有強(qiáng)度大，韌性、耐磨性及耐蝕性好等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于輸油（氣）管道、建筑、橋梁、鋼軌和壓力容器等工程建設(shè)中。在新型清潔提釩工藝技術(shù)中，鈣化轉(zhuǎn)爐釩渣經(jīng)過(guò)焙燒、硫酸浸取后形成含釩浸取液，釩浸取液的制取是清潔

2、提釩工藝中的重要工序之一，含釩浸取液中含有一定量的磷。磷是鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中的有害物質(zhì)，它會(huì)降低鋼材的焊接性能、可塑性、冷彎性、韌性等，進(jìn)而影響鋼材產(chǎn)品質(zhì)量。研究有效的除磷工藝技術(shù)，提高釩終產(chǎn)品的純度和質(zhì)量，對(duì)促進(jìn)釩產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
　　本文實(shí)驗(yàn)所用的原料為攀鋼轉(zhuǎn)爐釩渣鈣化焙燒渣，其中 V元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.57 wt%，P元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.29 wt%。同時(shí)，釩渣中還含有大量的Fe、Si、Ti、Mn等雜質(zhì)元素；釩渣中

3、的V主要以FeVO4尖晶石相存在，而P主要以焦磷酸二氫鈣和磷酸鈣的形式存在。鈣化轉(zhuǎn)爐釩渣經(jīng)硫酸浸取后，浸出液中的 P元素主要以PO43-形式存在，同時(shí)還含有少量的P3O105-和多聚磷酸鹽。采用化學(xué)沉淀法對(duì)鈣化轉(zhuǎn)爐釩渣酸浸液進(jìn)行除磷實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)研究了除磷劑的種類、投加量、反應(yīng)條件對(duì)除磷效果的影響。實(shí)驗(yàn)確定了不同種類除磷劑的除磷效率，以及最佳的除磷條件。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，硅酸鈣(CaSiO3)和硫酸鋁（Al2(SO4)3·18H2O

4、）在酸性含釩浸取液除磷，除磷率只有78%和64.13%，除磷后含釩浸取液中的磷濃度還是很高。聚合硫酸鐵除磷的最佳條件為：n（Fe/P）=1.0，T=50℃，t=60 min，除磷率達(dá)到了88.76%，含釩浸取液中的磷含量可從783 mg/L降低至88 mg/L，具有較好的除磷效果。采用聚合硫酸鐵和硫酸鋁復(fù)合除磷時(shí)，利用Al3+促進(jìn)酸性釩浸出液中釩磷雜多酸水解為PO43-，再利用Al3+、Fe3+和OH-、PO43-之間的絡(luò)合共沉淀以及含

5、鐵的羥基絡(luò)合物的吸附作用，實(shí)現(xiàn)高效除磷。在溫度為50℃，反應(yīng)時(shí)間為60 min，n（Fe:Al:P）=0.6:0.4:1時(shí)含釩浸取液中的磷含量可從874 mg/L降低至79 mg/L，除磷率可以達(dá)到91.09%。
　　采用 XRD、FT-IR等儀器對(duì)除磷后的沉淀物進(jìn)行分析表征，確定了鐵鹽、鋁鹽除磷機(jī)理。鐵鹽、鋁鹽沉淀物的XRD圖譜上都沒(méi)有出現(xiàn)明顯的特征峰，說(shuō)明除磷沉淀物中幾乎全部為無(wú)定形結(jié)構(gòu)的分子，即除磷過(guò)程中起關(guān)鍵作用的是 Fe