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高钙高磷钒渣制备氧化钒工艺研究
付自碧
学位类型硕士
导师郑诗礼 ; 孙朝晖
2017-07
学位授予单位中国科学院研究生院
学位授予地点北京
学位专业化学工程
关键词高钙高磷钒渣 富氧焙烧 酸浸 深度除磷 氧化钒
摘要

现有的氧化钒生产工艺要求钒渣CaO含量小于2.5%,使得含钒铁水转炉提钒过程中不能加入氧化钙脱磷,导致铁水中的磷进入半钢,不利于高附加值洁净钢的生产,影响了提钒炼钢的综合经济效益。为减轻转炉提钒过程给炼钢带来的不利影响,提出了转炉提钒时加入适量氧化钙预脱磷的技术思路,但得到的高钙高磷钒渣尚无利用方法,制约了含钒铁水同时提钒脱磷技术的应用。针对高钙高磷钒渣利用问题,本论文提出“钙化焙烧-酸浸-溶液除磷-沉钒”工艺制备氧化钒。分析了高钙高磷钒渣的物相组成及主要元素分布,重点研究了降低钙化焙烧温度和酸性含钒溶液除磷的方法,形成了完整的高钙高磷钒渣制备氧化钒的工艺技术。取得如下重要结论:(1)查明了高钙高磷钒渣的物相赋存状态。高钙高磷钒渣主要由钒尖晶石相和铁橄榄石、硅酸钙、透辉石等硅酸盐相组成,含有少量的磷灰石和氧化铁。其中,钒元素主要赋存于钒尖晶石中;钙元素主要赋存于硅酸钙、透辉石和橄榄石中;磷元素主要赋存于磷灰石中。钒尖晶石粒径80%在45微米左右,比普通钒渣的钒尖晶石粒径大。(2)研究了钒渣焙烧过程反应行为和机理,发现富氧焙烧可有效降低钙化焙烧温度,并获得优化工艺参数。在焙烧温度870℃、进气氧含量13%~15%(工业回转窑未富氧时,氧含量一般为8%~10%)等条件下焙烧,钒转浸率为89%~90%。钙化熟料主要由钒酸钙、氧化铁、铁板钛矿和硅酸盐相组成,含有少量石英。钙化熟料最佳酸浸工艺参数为熟料粒度-0.096mm、酸浸pH=2.7~3.0、酸浸温度50~60℃和酸浸时间50~60min,在此条件下,钒转浸率为89%~90%。(3)提出并建立了硫酸锆深度除磷的新方法。发现采用锆盐、铁盐除磷均可实现酸性含钒溶液脱磷,但铁盐除磷钒损失较大。用硫酸锆除磷时,除磷率约为91.33%,钒收率约为99.57%;除磷前溶液存放时间长和钒浓度高不利于除磷;除磷渣主要物相为Zr(HPO4)2、ZrSiO4和Ca3Si2O7。(4)系统研究了各工艺参数对除磷后液酸性铵盐沉钒的影响规律,获得优化工艺条件,并获得合格产品。除磷后液在pH=1.9~2.1、加铵系数1.0~1.2等条件下进行酸性铵盐沉钒,沉钒率大于99%,产品满足五氧化二钒质量标准YB/T 5304-2011的要求。

语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/24355
专题研究所(批量导入)
推荐引用方式
GB/T 7714
付自碧. 高钙高磷钒渣制备氧化钒工艺研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2017.
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