《北京科技大学学报》：红热钒渣吹氧氧化后碱浸提钒

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1994.01.00M 第16卷第1期 北京科技大学学报 Vol.16 No.1 19942 Joural of University of Science and Technology Beijing Fb.1994 红热钒渣吹氧氧化后碱浸提钒* 李宏王万军李景捷王欣周荣章 北京科技大学治金系，北京100083 摘要红热钒渣吹氧氧化仅10min左右，经碱浸压煮提钒，钒浸出率可达90%以上.吹氧过程中， 增添CaO,控制合适的MgO与钒渣的重量比，减小供氧速率，可获得高的Cee·/Ce·碱浸时， 钒浸出率主要随Cre·/CF。,的增大而升高，保温时间、浸出温度、Na,CO和NaOH的加人比、渣 水质量比对钒浸出率都有影响，碱浸压煮时充氧和水洗残渣也可以提高钒的总浸出率. 关键词钒，工艺，吹氧，浸出 中图分类号TF803,TF841.3 Extracting Vanadium with Alkaline Leaching after Blowing Oxygen to Hot Vanadium Slag Li Hong Wang Wanjun Li Jingjie Wang Xin Zhou Rongzhang Department of Metallurgy,USTB,Beijing 100083.PRC ABSTRACT The hot V slag were first oxidized only 10 odd min.with blowing oxygen and then were alkaline leached,the leaching ratio of V come up to 90%.Higher Cr./C can be obtained in case of increasing the addition of CaO into V slag,weight ratio of Mgo and slag is controlled in optimum range,and decreasing the rate of oxygen supply in blowing oxygen process.Leaching ratio of V increases major with the increases of Cr/Cr.Holding time, leaching temperature,the addition ratio of Na,CO,and NaOH,and the weight ratio of slag and water influence the leaching ratio of V.The total leaching ratio of V increases'with the oxygenation during V slag alkaline autoclave leaching and during residuel slag water leaching. KEY WORDS vanadium,technology,blowing oxygen,leaching 现行钒渣法生产V,O,的过程有许多弊处，如铁水提钒时不能加熔剂造渣，以免其后炼 钢困难；所得钒渣因渣铁混杂，破碎除铁时损失钒约20%；高温钒渣需降至常温处理，而 氧化焙烧又须加热至1000℃左右等.为解决这些问题，笔者提出“红热钒渣吹氧氧后碱浸 提钒”新工艺设想，即钒渣与铁水分离后，利用其高温，用氧气喷枪吹氧，并补足碱性熔 剂，使渣中钒氧化为5价态并生成稳定的钒酸盐，终渣以液态倾出，冷却后磨细，在碱液中 193-05-20收稿第一作者男38岁讲师硕士 ·中日政府间合作铁水提嫁项目

第 1 卷 第6 1期 1 9 94 年 月 2 北 京 科 技 大 学 学 报 Jo mu a l Uo i f n e v s i r yt o S a f e n ce a d n T Ce h no l o y g e i B j i n g V o l . 1 6 N o . l E由 . 1 9 9 4 红热钒渣 吹氧氧化后碱浸提钒 ` 李 宏 王 万 军 李景 捷 王 欣 周 荣章 北京科技大学冶金系 , 北京 1仪刃8 3 摘要 红热钒渣 吹氧氧化仅 10 I n n l 左右 , 经碱浸压煮提钒 , 钒浸出 率可达 如% 以上 . 吹氧过 程中 , 增添 O 五0 , 控制合适的 M 夕 与钒渣的重量 比 , 减小供氧速率 , 可 获得高 的 C eF 3十 / C F 。 2 、 . 碱浸时 , 钒浸 出率主 要 随 C F 。 +3 / C F 。 +2 的增大而升高 . 保温时间 、 浸出温度 、 N a Z ( X〕 3 和 N 血O H 的 加人 比 、 渣 水质量 比对钒浸 出率都有影 响 . 碱浸压煮时充 氧和 水洗残渣也可 以提高钒 的总浸 出率 . 关键词 钒 , 工艺 , 吹氧 , 浸 出 中图 分类号 T F 劝3 , T F 84 1 . 3 xE t r a ct ing Va na d i um w it h lA k a line eL a hic ng a fte r B l o w ing O x yg e n to H o t Va na d i um S l a g iL 1 1〕 19 Wd ng Wd nj un iL iJ n 亩ie 体魂ng Xi n Z h ou R on gz ha 叼 众p art ~ t o f M e t al l u 耳卿 , U S T B , 段石ing l (刃8D 3 , P R C A B S T R A C T hT e h o t V s l a g wer ifrs t o x id i左沮 o ul y 1 0 o d d imn . 俪t h b l o 期n g o x y g e n a n d t h en ~ a 玫a il n e lo hc 已 , het 肠ch 吨 ar iot of V co lne uP ot 90 % . iH g h e r 味+,/ 味 +2 ca n be o b at in de in ca se o f in ~ in g t h e a d d it i o n o f aC O i n ot V s l a g , we ig h t ar it o o f M gO a n d s al g 15 co n otr l de in o Pt in lu m ar gn e , a dn d ~ in g t h e ar et o f o x y g en s u P Pl y i n b lo iw n g o x y g en p or ~ . L 乏 ch in g ar iot of V m c 氏纷LS 留 1l l a」o r iw ht t l l e in c l℃ a s es of C e3F 十 / C =eF 二 H o ld ins t in 盟 , ale ch ign te m P aer t毗 , ht e a d d iit o n ar it o o f Na 厂0 3 a dn Na O H , a n d ht e 、 ig h t ar t io o f s al g a dn aw etr inl u en ce t h e ale c h in g ar ti o o f V . hT e ot at l l服ch in g ar t io o f V in Q叱a s es ` iw ht t he o x y g en a it o n d u n n g V s l a g a lk a il n e a u ot d a ve 鹿ch in g a dn d u inr g esr kl uel s al g aw et r 魄ch ign . K E Y WO R I石 v a n a d i um , t eC h no lo g y , b l o iw gfl o x y g en , Ica hc ign 现行 钒渣法 生 产 V Z O S 的过 程有许多 弊处 . 如 铁水 提 钒 时不 能 加 熔 剂 造 渣 , 以 免 其后 炼 钢 困难 ; 所 得钒 渣 因渣 铁混 杂 , 破碎 除铁 时损 失 钒 约 20 % ; 高 温 钒 渣 需 降至 常温 处理 , 而 氧 化焙 烧又 须加 热 至 1 0 0 ℃ 左 右等 . 为解决 这些 问题 , 笔 者提 出 “ 红热 钒渣 吹 氧 氧 后 碱 浸 提 钒 ” 新工 艺设想 , 即钒渣 与铁 水分 离 后 , 利 用 其 高 温 , 用 氧 气 喷枪 吹 氧 , 并 补 足 碱 性 熔 剂 , 使渣 中钒氧 化 为 5 价态 并 生成稳 定 的钒 酸盐 , 终 渣 以 液态倾 出 , 冷 却后 磨 细 , 在碱 液 中 l 卯3 一 05 一 20 收稿 第一作者 男 38 岁 讲师 硕士 * 中 日政府 间合作铁水提稼项 目 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1994. 01. 004

Vol.16 No.1 李宏等：红热钒渣吹氧氧化后碱浸提钒 ·15. 压煮浸出钒，得到的钒酸钠溶液冷却沉淀水合钒酸钠去精制V,O,母液调整后再返回使 用·根据这一新工艺设想，本研究先以固态钒渣为模拟对象，就红热钒渣吹氧氧化和其后碱 浸压煮提钒两过程进行了实验，对有关影响因素及其依存关系进行了探索· 1实验装置及方法 试验在竖式碳化硅发热体炉内进行.反应容器为刚玉坩埚，直径S0mm,高为120mm, 外套石墨坩埚保护.测温采用Pt-Pt/Rh10热电偶，端点顶在石墨坩埚底部，试样组成为 钒渣、化学试剂CO和Mg0、含钒生铁小块(Y=0.22%).钒渣主要成分(%)为：V-8.38; TFe-43.3l;SiO2-11.11;TiO2-5.84;Mn0-5.93;Mg0-3.60;Ca0-0.85.试验时先将Ca0. MgO与钒渣混匀，然后模拟渣、铁混杂状态，将其与铁块分层装入·试样在600℃左右装 人炉内，随炉升温至1300℃，保温0.5h使固体样内部温度均匀，然后断电、吹氧.吹氧管 选用双孔（直径为1mm)氧化铝管.试验做12次，其工况条件为：钒渣加入量取280g和340g 二水平；生铁加入量为42.5~120g;C0加入量取0、20g和40g三水平；Mg0加入量取0、 14.4g和28.8g三水平；供氧速率取5和10L/min二水平；吹氧时间为6~15min.处理后 渣冷却、粉碎至<0.071mm,再取样分析. 碱浸试验在GD-05型高压釜内进行，试验时先称取氢氧化钠及碳酸钠并在水中溶解后 兑人釜中；再称取钒渣，用水冲人釜内，水量共为250mL.然后压盖升温并搅拌，至试验温 度后保温.高压釜内搅拌棒为上下冲击式，频率取60次/min.作充氧试验时，在80℃把 氧气瓶与高压釜连通送氧，待釜内表压达实验选定值时断开，达到保温时间，即将釜体从炉 中抽出，放在水中冷却，开盖倒出，分离固体和液体.液体立刻取样分析，固体则放入150L, 水中，置于磁力搅拌器上搅拌5i,然后过滤干燥，取样分析.钒浸出率1，为液体分析结 果计算值，即碱浸出率；'、为根据干燥后残渣分析结果，由浸出前后渣中铁的比值计算得 到的总浸出率， 碱浸试验分3组，第-一组条件是：渣水质量比为01，NaOH与水的质量比为0.35，试验 温度为200℃，保温时间为0.5h;第二组除上述条件之外，充氧使表压增加至3.04×10Pa;第 三组采用正交试验设计法安排，按混合水平表头L1g(6×3)设计：Na,CO,与NaOH质量比 取0、0.333、0.889、2、5.333和0六水平；Na02与水质量比取0.116、0.194和0.271三水 平；保温时间取0、15min和30min三水平；试验温度取423K、473K和523K三水平；充氧 压力取0、2(×10Pa)和4(×10Pa)三水平；渣水质量比取0.04、0.12和0.20三水平.第 一、第二组试验各做12次，原料为对应号的吹氧氧化钒渣.根据第一、第二组试验结果， 第三组选择其中n较高的3种渣，各取1/3均匀混合，作为试验原料· 2 实验结果 红热钒渣吹氧氧化过程中，固体料逐渐液化，流动性很好，渣液温度点测最高达1700℃ 以上.处理后渣成分(%)为：V4.59~6.07；TFe42.82~51.64;Fc03.59~18.51;Mn03.26~4.37 Ca00.80~8.50;Mg02.15~4.75;Si025.76~8.15;Ti023.03-5.60.Crer/Cfe为2.28~16.10

V 0 1 . 1 6 N 6 . 1 李宏等: 红热钒渣吹氧氧化后碱浸提钒 压煮 浸 出钒 , 得到 的钒 酸钠溶 液 冷却 沉 淀 水 合 钒 酸 钠 去 精 制 V )Q S , 母 液 调 整 后 再 返 回 使 用 . 根 据这 一新 工艺 设想 , 本研究先 以 固态钒 渣为模拟 对象 , 就 红热 钒渣 吹氧 氧化 和其 后碱 浸 压 煮提钒 两过 程进 行 了实验 , 对有 关影 响 因素及其依存关 系进行 了探 索 . 1 实验装置 及方 法 试验 在竖式 碳化 硅 发 热体 炉内进 行 . 反 应 容 器 为 刚 玉 增 涡 , 直 径 50 ~ , 高 为 120 n lm , 外套石墨 增涡保 护 . 测温 采用 R 一 R / R h lo 热 电偶 , 端 点 顶 在 石 墨 柑 祸底 部 . 试 样组 成 为 钒渣 、 化 学试剂 aC o 和 M夕 、 含钒 生铁小块 ( y 二 .0 2 % ) . 钒 渣主 要成分 ( % ) 为 : V 一 .8 38 ; T eF 一 43 . 31 ; 51 0 : 一 1 . 1 ; T IO Z一 .5 84 ; M nO 一 5 . 93 ; M四 一 3 . 60 ; aC O 一 .0 85 . 试验 时先将 aC o 、 M g O 与钒渣 混匀 , 然 后模 拟渣 、 铁混 杂状态 , 将 其与铁块 分 层 装 人 . 试 样 在 60( ) ℃ 左 右装 人 炉 内 , 随炉升 温至 1 30 ℃ , 保 温 .0 5 h 使 固体 样 内部温 度均 匀 , 然后 断 电 、 吹氧 . 吹 氧 管 选 用 双孔 (直径 为 1 ~ ) 氧 化铝管 . 试验做 12 次 , 其工况条件为 : 钒渣加人量取 2 80 9 和 3 40 9 二 水平 ; 生铁加 人量 为 42 .5 一 12 0 9 ; aC O 加 人量 取 O 、 20 9 和 40 9 三水 平 ; M g O 加人量 取 0 、 .14 4 9 和 28 .8 9 三水平 ; 供氧速 率取 5 和 10 L /~ 二水 平 ; 吹 氧 时 间为 6 一 巧 ~ . 处理 后 渣 冷却 、 粉 碎至 < .0 0 71 ~ , 再 取样分 析 . 碱浸试 验在 G D 一 05 型高压 釜 内进行 . 试验 时先 称取 氢 氧化钠 及 碳酸 钠 并 在 水 中溶 解 后 兑 人 釜 中; 再称 取钒渣 , 用 水冲入釜 内 , 水量 共 为 2 50 m L . 然后 压盖 升温 并搅拌 , 至 试 验 温 度 后 保温 . 高压 釜 内搅 拌棒 为上 下冲击 式 , 频率 取 60 次 /而n . 作 充 氧 试 验 时 , 在 80 ℃ 把 氧气瓶 与高压釜 连通送 氧 , 待釜 内表压 达 实验选 定值 时 断开 . 达 到保温 时间 , 即将釜体从炉 中抽 出 , 放在 水 中冷却 , 开盖倒 出 , 分离 固体和液体 . 液体立刻取样分析 , 固体则放人 150 In L , 水 中 , 置 于磁 力搅 拌器 上搅拌 5 ~ , 然后 过 滤 干 燥 , 取 样 分 析 . 钒 浸 出率 叮 、 为 液 体分 析 结 果计算值 , 即碱 浸 出率 ; 丫 、 为根据 干燥 后残 渣分析 结 果 , 由 浸 出前 后 渣 中铁 的 比 值计 算得 到 的总浸 出率 . 碱浸试 验分 3 组 . 第一 组条件是 : 渣 水质 量 比 为 0 . 1 , Na O H 与水 的质 量 比为 .0 35 , 试 验 温度 为 2 0 ℃ , 保温 时间 为 0 . 5 h ; 第二组除上述条件之外 , 充 氧使表压增加 至 3 . 04 x or 5 P a ; 第 三组 采用 正交试 验设计法 安排 , 按 混合 水平 表头 L 1 8 ( 6 x 3 “ ) 设 计 : aN 厂O : 与 aN 0 H 质 量 比 取 0 、 0 . 3 3 3 、 0 . 88 9 、 2 、 5 . 3 3 3 和 的 六 水 平 ; aN O : 与水 质 量 比取 0 . 1 16 、 0 . 1 94 和 0 . 2 7 1 三水 平 ; 保温 时间取 0 、 巧 n 卫 n 和 30 ~ 三水平 ; 试验 温度 取 4 23 K 、 4 73 K 和 523 K 三水 平 ; 充 氧 压 力 取 0 、 2 ( x l o , p a ) 和 4 ( x l o , p a ) 三水 平 : 渣 水 质 量 比 取 0 . 04 、 0 . 12 和 0 . 2 0 三水 平 . 第 一 、 第二 组 试验 各做 12 次 , 原料 为 对应号 的 吹 氧 氧 化 钒 渣 . 根 据第 一 、 第 二 组 试 验 结 果 , 第 三组选 择其 中 粉 v 较 高 的 3 种 渣 , 各 取 l / 3 均 匀混 合 , 作 为试验 原料 . 2 实验结果 红热 钒渣 吹氧氧 化过 程 中 , 固体 料 逐渐 液化 , 流 动性很 好 , 渣 液温 度点测 最高 达 1 7 0 ℃ 以 上 . 处理后渣成分 ( % ) 为 : V 4 . 59 一 6 . 0 7 ; T F e 4 2 . 8 2一5 1 . 64 ; F 的 3 . 5 9一 18 . 5 1; M nO 3 . 2 6 一 4 . 3 7 aC O 0 . 8 0 一 8 . 5 0 ; M g O Z . 15一 4 . 7 5 ; 5 10 2 5 . 7 6 一 8 . 1 5 ; T IO : 3 . 0 3一5 . 6 0 . C er 3· / C F e Z· 为 2 . 2 8一1 6 . 10

.16 北京科技大学学报 1994年No.1 碱浸试验结果示于表1.第三组碱浸试验原料经计算含V4.90%,C”/C=9.76. 表1碱浸试验结果 Tabel 1 Results of alkaline leaching 浸出液中V 残渣中V 残渣中Fe , nv 组别 (g/L) (%) (%) (%) (%) 1 03.53 0.56-6.23 43.45-54.87 0-70.02 0.30-89.25 2 0.014.57 0.20-6.42 48.35-57.41 0.21-89.10 0.36-96.51 3 1.8713.30 0.68-3.76 42.04~49.48 54.38-8899 55.88-92.16 3 讨论 3.1钒酸钙生成的热力学条件 根据所能查到的数据计算1,2，对渣中各组元在1500~1900K范围内生成各种钙、镁 盐的可能性进行了比较，由于钒酸镁生成的可 能性不大，所以五价态钒的稳定只能依赖于钒 酸钙的生成.3种钒酸钙生成反应和可能影响 其生成的其他反应的△G°-T之关系示于图1.由 80 113(3Ca0.v,0)(1) 图可见，CaOV,O,是最稳定的钒酸盐，其生成 Ca0·Si0,(1) 要受到CaO·MgO·SiO,生成反应的影响.因 此，在渣中有MgO存在的前提下，CaO的加入 -100 量应大于按化学计量生成CaO·V,O,所要求的 Ca0·Ti0,·si0(I) 量，以保证CaOV,O,的生成. 3.2渣中Ce/Ce,与处理时各工况条件的关系 172(2Ca0vp,1000·AN0,2s0,d 日-1w 钒渣中Ce/Ce是VO,生成情况的判据， Cao.v0,(1) 搞清它与处理时各工况条件的关系至关重要· -140 Ca0·Mg0·2S0,(1) 对试验数据进行回归分析，得到Ce/C与 各试验因素间的最佳关系式如下： -2+405×0×+3I -160 WM 1500 1700 1900 Cre ro. 、 T/K ×W-1068.48× (1) ro. W. 图1钙盐和钙镁盐生成反应△G°-T关系 (1)式R=0.8838>RmF=9.51>F%:式4： Fig.1 The AG-T relations on salt of cakia and W.为CaO加入量(g);W,为钒渣加人量(g); calci-manesia formation reaction W.为生铁加人量(g);W为MgO加入量(g;ro.为供氧速率(L/min.将(1)式改为(2)式形式： Ce/Ce,=2.22+4.05x (2) 费整+0n警-s(） 其中 (3) ro: 与实验结果对比示于图2.可见(1)式基本上反映了试验结果·

北 京 科 技 大 学 学 报 1望抖 年 N 6 . 1 碱 浸试 验结 果 示于 表 1 . 第 三组 碱浸 试验 原料 经计 算含 V .4 90 % , C cF 、 / cer Z, = .9 76 . 表 l 碱浸试验结果 1油b日 1 R e 刃 I七 of a l沁山此 l ea 喇吨 组 别 浸 出液 中 V ( g / L ) 残渣 中 V ( % ) 残渣 中 eF ( % ) 叮 、 ( uO/ ) (% ) O 一 3万3 0 . 0 1 一 4 5 7 1 . 87 一 1 3 . 30 0 . 56 一 6 2 3 .0 20 一 6 . 42 0 . 68 一 37 6 43 . 4 5 一 义名7 48 . 3 5 一 5 7 . 4 1 42 . 以 一 49 . 铭 O 一 70 . 02 0 . 2 1 一 89 . 10 义 . 38 一 88 . 9 0 3 0 一 8 92 5 0 . 36 一 96 . 5 1 5 5 . 88 一 9 2 . 1 6 3 讨 论 3 . 1 钒酸钙 生成 的热 力学条件 根据 所 能查 到 的数据计算 [ ’ , 2 ] , 对 渣 中各 组元 在 1 50 一 1 90 O K 范 围内 生成 各 种 钙 、 镁 盐 的可能 性进 行 了 比较 . 由于 钒酸 镁生 成 的可 能性 不 大 , 所 以 五 价态 钒 的稳定 只能 依赖于 钒 酸钙 的生 成 . 3 种 钒 酸 钙 生成 反应 和可 能影 响 其生 成 的其 他反 应 的△G 。 一 T 之关 系示于图 1 . 由 图可 见 , aC O · V 户 5 是 最稳定 的钒 酸盐 , 其 生成 要受 到 aC O · M g O · 5 10 : 生成 反应 的影 响 . 因 此 , 在渣 中有 M g O 存 在 的前提 下 , aC o 的加人 量 应大 于按 化学 计量 生 成 C a O · V p 。 所 要求 的 量 , 以 保 证 aC O · V p 、 的 生成 . 一 10 0 一 0 名一f 。。劝 3 . 2 渣中C cF · /C eF Z· 与处 理 时各工况条 件 的关系 钒渣 中 味 卜 /蛛 · 是 V Z O 。 生成 情况 的判 据 , 搞 清 它 与处 理 时 各 工况 条件 的 关系至 关重 要 . 对 试 验 数 据 进 行 回 归分 析 , 得 到 C cF . / C eF : · 与 各 试验 因素 间 的最 佳 关 系式如 下 : 一 14 0 备 一 2 · 22 + ` · 0 5 · 尝 · 尝 + 3 · ` , · · 会 杀 一 , 0 6 8 · ` 8 · (令) 2 一 16 0 1 7 0 0 T / K ( l ) 式 尺 一 0 . 5 8 3 5 > 、 号段 ) , ; 一 9 . 5 1 > 只毯 , 毋 ) . 式 中 : 城 为 aC g 加人 量 (g ) ; 哄 为钒渣 加 人量 ( g ) ; 图 1 瑰 . 钙盐和钙镁盐生成反应 △ G 七T 关 系 1 币比 △G o- T 代aI bo sn o n , 习t o f 口k 妇 an d 口侧 一 m an e 匆 fo mr a 由n “ , ct 沁 n WF 为生 铁加 人量 ( g ) ; w M为 M g O 加 入量 ( g ;) or , 为供 氧速 率 (L /而n) . / rcC = .2 2 2 + .4 05 x 其 中 一 尝 · 誉 + 0 刀7 ` · 杀 一 2 6 3 · 78 · (会) 2 将 ( l) 式 改 为 ( 2) 式形 式 : ( 2 ) ( 3 ) 与实 验结 果对 比示于 图 2 , 可 见 ( l) 式 基本 上反 映 了试验 结果

Vol.16 No.I 李宏等：红热钒渣吹氧氧化后碱浸提钒 .17. (I)式表明，增加CO与钒渣的加人比有利于Ce/Ce,提高；MgO与钒渣的加入比增加， 对Ce/Ce,的贡献是先升后降.W/ro.和W,/ro.的物理意义是相对于铁和渣的偏供氧强度 的倒数.它表明供氧强度小些有利于提高C“/C.式中没有供氧时间项，可知本实验条件 下供氧时间足够， 20r ·实验点 15 一计算值 100r 80 心 0 10 a￥60 。40 一计算值 ·80℃时充氧，氧压 。 20 墙加3.04×103Pa ·设充氧 0 -0.5 0n5 1.5 2.5 3.5 5 10 15 20 Cre Cre 图2红热钒渣吹氧氧化实验结果与计算结果的对比 图3钒浸出率与渣中C+/C+的关系 Fig.2 The coutrast of experimental results on blow ing Fig.3 The relations of V leaching ratio and oxygen to hot V slag and calculated results Cre/Cre in slag 3.3 碱浸时钒浸出率与渣中Cre,/Ce,的关系 考察第一、第二两组碱浸结果发现，渣中钒浸出率主要与C/C相关.不充氧浸出 时，钒浸出率与C。/Ce,的关系如下： n.=-39628+28.14×C-20260× 】3 516.88× (%) (4) Fe (4)式R=0.9473>RF=23.33>F8, 80℃时充氧使高压釜内氧压增加3.04×103P后升温浸出，钒浸出率与Cr/Ce之关 系如下： C-85.69× 113 1,=-298.86+5.96 、Cfe 33L.80× (%) (5) ()式R=0.9388>R8,F=19.81>F91. (7)、(8)两式与实验结果对比示于图3.由图可见，C"/C,越高则n,也越高，但 不充氧条件下仅靠碱浸，随C-/C,增加，”，增长太慢，因此必须辅以其他手段提高钒浸 出率， 3.4碱浸条件对钒浸出率的影响 根据正交试验结果，对钒浸出率与各试验因子的关系进行模拟研究，得到最优关系式： mv,=37.53+2.59×103·1·Tk-2.27·10-·t+1.22·104.T +292.86·WNcH-W-117.92·W(%) (6) (6)式R=0.8884>R,F=8.99>F,式中：t,为保温时间：T为试验温度；Wa为浸

V o l . 16 N O . 李宏 等 : 红热 钒渣吹 氧氧 化后碱浸提钒 ( )l 式 表 明 , 增 加 C a O 与钒 渣 的加入 比有 利 于 C , 一 。 1 · / C enF 提高 ; M g O 与 钒渣 的加 人 比 增 加 , 对 C eF +a/ 味 2· 的 贡献 是先 升后 降 . 哄 / l’o 、 和 哄 / or 、 的物 理 意 义 是 相 对于 铁和 渣 的偏 供 氧强 度 的倒 数 . 它表 明供 氧强 度小些 有利 于提 高 q 州 C ?eF 二 式 中没 有 供 氧时 间项 , 可 知本 实验条 件 下供 氧 时 间足 够 . 实验 点 — 计算值 云 10 0 80 ~ 10 岁 6 0 5 卜 洲犷 O 卜尸 1 . 一 0 . 5 0 . 5 1 . 5 X 增 加 3 . 04 x l 0 5 aP l 0 C份 · / C* : 15 20 n ǐ )Ifl 4 , 4 `, 套 户ù、 一, ó 一ó、曰 图 2 红热钒渣吹氧氧化实验结果与计 算结果 的对 比 峋 . 2 r n 犯 以扣恤以 of e x洲俪幽蒯 肥刘七 叨 bl ow 吨 o x y多” ot 械 V 由 g a川 。 山翔画枉月 吧刘七 图 3 钒浸 出率 与渣 中 味 3+ /味 2 十 的 关 系 瑰 . 3 1】比 犯h 幽胭 of V 如南呢 份血 傲 目 q 、 3· / C * : · in 5 1祀 3 . 3 碱浸 时钒浸 出率与渣 中 q : · / erC Z · 的关 系 考 察第 一 、 第 二 两组碱 浸结 果发 现 , 渣 中钒 浸 出率 主 要 与 C eF · / eCr Z , 相 关 . 不 充 氧 浸 出 时 , 钒浸 出率 与 几 3 / C * 卜 的关 系如 下 : 。 v . - - 39 6 . 2 8 一备一(刹 2 ` ’ 5 16一(哥) ’ ` ’ ( % ) ( 4 ) ( 4 ) 式 R 一 0 . 9 4 7 3 > 衅男 , F 一 2 3 . 3 3 > (F 80 ℃ 时充 氧使 高压 釜 内氧压 增加 系如下 : { “ ; ) .3 04 x lo ’ P a 后 升 温 浸 出 , 钒 浸 出 率 与 cer +s/ 味 +2 之 关 c _ 。 了氏 。 、 2 3 厂c eF 3 · 、 , , 3 “一 2 9 8 · 8 6 十 5 · ” 6 ` 斌才 一 ” 5 · “ 9 ` 长币护夕 3 3` · “ o x 又之耳厂夕 (% ) ( 5 ) ( 5) 式 尺 = 0 . 9 3 8 8 > R名男 , F = 19 . 8 1 > F (咒 ) · (7 ) 、 ( 8) 两式 与 实 验结 果对 比示 于 图 3 . 由 图可 见 , C eF 3 · / Cr e+, 越 高 则 叮 、 也 越 高 , 但 不充 氧条件 下仅 靠碱 浸 , 随 cer +l/ C ezF 十 增加 , 叮 、 增 长太 慢 , 因此必 须辅 以 其他 手 段 提 高 钒 浸 出率 . 3 . 4 碱浸条件对钒浸 出率 的影 响 根据 正交试 验结 果 , 对钒 浸 出率 与各试 验 因子 的关 系进行 模 拟研究 , 得 到 最优关系 式 : 叮v : = 3 7 · 5 3 + 2 · 5 9 x 10 一 , · t 、 · 双一 2 · 2 7 · 10 一 2 · t万+ 1 . 2 2 · 10 一 ` · 对 + 29 2 . 8 6 · w 从 ! H 一 w N I . 一 1 17 . 9 2 · 嵘 ( ;o ) ( 6 ) ( 6 ) 式 R 一 .0 8 8 4 > R偿 ) , F 一 8 . 9 > 双罗 . 牡 , . 式 中: : 、 为保温 时 间 ; 双 为试 验 温 度 ; 环气 c H 为浸

…18 北京科技大学学报 1994年No.1 液中Na,CO与水的质量比；Wa为浸液中NaOH与水的质量比；WsH为钒渣与水的质量 比.将(6)式变换为(7)式： 1v,=37.53+2.59×10-3x'(%) (7) 其中 x'=tk·Tk-8.74·t+4.69×10-2.T度+1.13×103.WcH·W -4.55×104·W (8) 与实验结果对比示于图4中，可见(6)式基本上反映了实验结果· (6)式表明，钒浸出率随保温时间的延长先升高后降低，随着实验温度的升高而升 高；配制浸出液时，同时加入NaCO,和NaOH且碱浓度高较为有利；渣水质量比增大，钒 浸出率显著降低， 3.5浸出时充氧与浸出后水洗残渣对钒浸出率影响 将，和v,进行比较，它们之间有如下关系： 1,=4.54%+1.23nv,;R=0.9943;F=871.46(9) 100r 它表明充氧浸出确有-一定的作用，并且随着 % Ce“/Ce的增大，v,增加更多. 880 碱浸出后水洗一遍残渣，钒的总浸出率提高， 370 ·实验点 % 一一计算值 第一组实验条件下，v,与有如下关系： 50 1v,=3.08%+123mv,;R=0.9964;F=1394.48(10) 60001000014000 1800022000 比较(9)、(10)两式，可知浸出时充氧作用 x' 的一部分可由碱浸出后水洗代替· 第二组实验条件下，1，与v,有如下关系： 图4正交试验结果与计算值的对比 Fig.4 The contrast of cross experiment 1'v,=2.85%+1.02mw,R=0.9940;F=819.25(11) results and caloulation results 对比(10)、(11)式可知，充氧浸出后再用水洗， 其洗出率要比不充氧浸出后水洗时的洗出率低 对比第一、第二组试验的总浸出率可得(12)式： 1'v,=4.76%+1.01n'v, R=0.9825 F=278.61 (12) 表明浸出时充氧，其总浸出率要高，根据计算，80℃时充氧，高压釜内氧压每增加10P,钒 总浸出率可提高1.7%左右. 对第三组试验的总浸出率和碱浸出率进行对比，可得(13)式： 1v,=7.37%+0.95y, R=0.9494 F=146.30 (13) 可知同一原料碱浸出率越高，浸后水洗时的洗出率越低， 4结论 (1)固态红热钒渣吹氧氧化和其后碱浸压煮提钒两段过程都是可实现的，吹氧仅10in 左右即完成氧化过程，终渣为液体，易于排出；碱浸压煮时，渣中钒浸出率可达90%以上·

北 京 科 技 大 学 学 报 1哭辫 年 N 6 . 1 液 中 Na Z C O 3 与水 的质 量 比; w 内 H 为 浸 液 中 Na O H 与水 的质 量 比; 叽 H 为钒 渣 与水 的质 量 比 . 将 ( 6) 式 变换为 ( 7) 式: 叮v 3 = 3 7 . 5 3 + 2 . 5 9 x 10 一 , x ’ (% ) ( 7 ) 其中 x ’ = t 、 · T 、 一 8 · 74 · 绪+ 4 . 6 9 x 10 一 , · 欢 + 1 . 13 x 10 ’ · w 碗 H . w , 一 4 . 5 5 x 10 一 4 · W晶 ( 8 ) 与实 验结果对 比示 于 图 4 中 , 可见 ( 6) 式基本上 反 映 了实 验结果 . ( 6) 式 表 明 , 钒 浸 出率随 保温 时 间 的延 长先 升 高后 降低 , 随着 实 验 温 度 的 升 高 而 升 高; 配制 浸 出液 时 , 同 时加人 Na 厂0 : 和 卜厄O H 且 碱浓 度高 较为有 利 ; 渣水 质量 比增 大 , 钒 浸 出率 显著降低 . 3 . 5 浸 出时 充氧与浸 出后水洗 残渣 对钒浸 出率 影 响 ’l es . 门U() 八UO J. é 心.且. 将 。% 和叭 , 进 行 比较 , 它们之间有 如下 关系 : 叮v Z = 4 · 5 4 % + l · 2 3 叮v , ; R = o · 9 9 4 3 ; F = 8 7 1 . 4 6 ( 9 ) 它 表 明充 氧 浸 出 确有 一 定 的作 用 , 并 且 随 着 C eF +,/ erC ·Z 的增大 , 。从 增 加 更多 · 碱浸出后水洗一遍残渣 , 钒的总浸 出率提高 . 第一 组 实验条件下 , 丫 v : 与 叭 . 有 如下关 系 : 叮 ’ v , = 3 · 0 8 % + l · 2 3叮v , ; R = O · 9 9 6 4 ; F = 1 39 4 · 4 8 ( 10 ) 比较 ( 9) 、 ( 10) 两式 , 可 知 浸 出 时 充 氧作 用 的一 部分可 由碱 浸 出后 水洗 代替 . 第二 组实验条 件下 , 。 v, : 与 ` , 有如 下关 系 : 叮 ` V户 2 · 8 5 % + l · 0 2叮v Z ; R = o · 9 9 4 0 ; F = 8 19 · 2 5 ( 11 ) 岁 8 0 君 70 · 实 验 点 — 计 算值 50 L se - 6 0 0 0 10 0 0 0 14 0 0 0 1 8 0 0 0 22 00 0 图 4 正交试验结果与计算值的对 比 瑰 . 4 1飞比 口n恤以 of a 代眨` “ 伴垃搜峨 吧如招 日回 脚卜山位刃 肥刘招 对 比 ( 10 ) 、 ( 11) 式可 知 , 充 氧浸 出后 再用 水洗 , 其 洗 出率要 比不 充 氧浸 出后 水洗 时的洗 出率低 . 对 比 第一 、 第二组 试验 的总 浸 出率可得 ( 12) 式 : 叮 ` v Z = 4 · 7 6 % + l · 0 1叮 ` v 1 R = o · 9 8 2 S F = 2 7 8 · 6 1 表 明浸 出 时充氧 , 其 总浸 出率要 高 . 根据计算 , 80 ℃ 时充 氧 , 高压 釜 内氧压每 增加 总浸 出率 可提高 1 . 7 % 左 右 . 对第 三组 试验 的 总浸 出率 和碱 浸 出率进 行对 比 , 可得 ( 1 3) 式 : 叮 ’ v , = 7 · 3 7 % + 0 · 9 5 叮v , R = O · 9 4 9 4 F = 14 6 . 3 0 可 知同 一原料 碱浸 出率越 高 , 浸后 水洗 时 的洗 出率越低 . ( 1 2 ) 10 , aP , 钒 ( 13 ) 4 结 论 ( l) 固态 红热 钒渣 吹 氧氧化 和其后碱 浸压 煮提 钒 两段过程都是 可实 现 的 . 吹 氧仅 10 ~ 左 右 即完成 氧化 过程 , 终渣 为液 体 , 易于排 出; 碱浸 压 煮时 , 渣 中钒 浸 出率可 达 90 % 以 上

Vol.16 No.I 李宏等：红热钒渣吹氧氧化后碱浸提钒 .19. (2)热力学分析表明，高温下CaO·Mg0·2SiO2生成反应对CaO·V,O,生成不利.为 保证CaO·V,O,生成，应过量加人CaO. (3)处理后渣中C/Ce·随CO与钒渣加人比的增大、供氧强度的减小而增大，随 MgO与钒渣加人比的增大先升后降· (4)钒浸出率随渣中Ce/Ce,的增大、浸出温度的升高、碱浓度的增加、渣水质量比 的减小而升高，随保温时间延长先升后降， (5)配制浸出液同时加入Na,CO,和NaOH对钒浸出有利，压煮碱浸时充氧和水洗残渣 可以提高钒的总浸出率， 参考文献 1 Knacke O,Kubaschewski O,et al.Thermochemical Properties of Inorganic Substances.Second Edition. Benlin:Springer-Verlag Press,1991.28~30 2 Barin I,Knacke O.Thermochemical Properties of Inorganic Substances.Supplement.Berlin:Springer-Verlag Pes,1977.54-59 号号号4 BJ一丁型节能涂料 北京科技大学研制的BJ一I红外节能涂料，可提高各企业高温炉窑的寿命同时具有节 能、提高劳动生产率等优点，该涂料发射率在0.87~090之间，且随着温度而增强，使用 温度≤1500℃，悬浮性≥98%(24H),发气量<7mL/g,耐急热急冷，不剥落不开裂，园头 试样测试属1级，节能效果≥8%，同时增强炉衬寿命. 现已在炼油厂转化炉、治金厂、加热炉、机械工业热处理炉和民用炉等使用，取得较好 的效果， BJ一-I红外节能涂料，原料丰富、价格便宜、生产周期短、劳动效率高，将会产生很大 的经济与社会效益·

V OI . 16 N b . 李宏等 : 红热钒渣吹 氧氧化后碱浸提钒 ( 2) 热力 学分析 表 明 , 高 温下 aC O · M g O · 25 10 2 生 成 反 应 对 aC o · V {Q 。 生 成 不 利 . 为 保证 aC o · V户 、 生 成 , 应过量 加 人 aC .O ( 3) 处 理后 渣 中 eCr 3 · / eCr Z十 随 aC o 与钒渣加 人 比 的 增 大 、 供 氧 强 度 的减 小 而 增 大 , 随 M g o 与钒渣 加人 比 的增 大 先升 一 后降 . ( 4) 钒 浸 出率 随渣 中 eCr +s/ eCr +2 的增大 、 浸 出温度 的升 高 、 碱浓度 的增 加 、 渣水 质 量 比 的减小而 升高 , 随保 温 时间延 长先 升后 降 . ( 5) 配制 浸 出液 同时加人 Na ZC O 3 和 Na O H 对钒浸 出有利 , 压煮碱 浸 时充氧 和水洗残渣 可 以提高 钒 的总浸 出率 . 参 考 文 献 K n a c k e o , K u 卜巧 c h e锵ik o , et al 厂11祀 n T ` ` h 汀in ca l P or pe rt 治 of l n o 雌笋川 c S u 比 仍 11a 乏 . 女田n d E d i t i o n R 翔如 二 S p n n 罗r 一 垅r 】a g P n 乏洛 , 1卯 1 . 28 一 30 R 州n l , K na ck e 0 . J b e m加d 曰拍G习 P or pe rt 此 of 】n o gr an l c S u 吮扭n 。 万 . 5叩p le n r 泊 t . 价山刀 : S P n n 罗-r 、 ye] P I麟 , 197 7 . 义 一 59 B J 一 T 型节能 涂料 北京科技大 学研 制 的 B J 一 工 红外 节能 涂料 , 可 提 高 各 企 业 高 温 炉 窑 的 寿命 同 时 具有 节 能 、 提高 劳动 生产 率等 优点 , 该涂 料 发射率 在 0 . 8 7 一 .0 90 之 间 , 且 随着 温 度 而 增 强 , 使用 温 度 簇 1 50 0 ℃ , 悬 浮性 ) 98 % ( 24 H ) , 发气量 < 7 Il l L / g , 耐急热急 冷 , 不剥 落不 开裂 , 园头 试样测试 属 1 级 , 节 能效果 ) 8 % , 同 时增强 炉衬 寿命 . 现 已 在炼油 厂 转化 炉 、 冶金 厂 、 加热 炉 、 机械 工 业热处理 炉 和 民用炉等 使 用 , 取得 较 好 的效果 . BJ 一 I 红外节 能涂 料 , 原料 丰富 、 价 格便宜 、 生产 周期 短 、 劳动 效率 高 , 将 会 产 生 很 大 的经 济与社 会效益