浅析含钒钢渣湿法提钒生产工艺与发展前景
钒是一种稀有、柔软而黏稠的过渡金属，它的矿物形态一般与其它金属的矿物混合在一起，一般被用于材料工程中作为合金成分，把钒掺进钢里制成钒钢，可使钒钢结构比普通钢更紧密、更有韧性、弹性，机械强度更高。目前全球钒渣、氧化钒、钒铁的主要产地是南非、中国、俄罗斯、美国、澳大利亚、新西兰和日本等七国。南非、俄罗斯和中国一直是三个最大的产钒国，除美国和日本从石油残渣和电厂飞灰中提取钒外，其他各国都是从矿石冶炼过程中提取钒[1]。
中国钒工业的崛起主要得益于攀枝花钒钛磁铁矿的开发利用，目前国内各工厂钒的提取工艺基本相同，均是采用钒渣钠法焙烧、多钒酸铵沉淀焙烧法生产V2O5。具体工艺为钒钛磁铁矿原矿经选矿得到的含钒铁精矿送入烧结、炼铁工序，得到含钒铁水经提钒转炉生产钒渣（含V2O5平均15%）。钒渣经过添加氯化钠或碳酸钠进行钠法焙烧、水浸取、多钒酸铵沉钒等过程获得多钒酸铵，最后经反射炉熔化得到片状V2O5[2]。
本文在此介绍一种钢渣提钒新生产工艺——湿法提钒工艺，并从生产工艺、资源能源利用、经济技术指标、污染物排放等方面与传统钠法焙烧工艺进行比较，分析探讨湿法提钒工艺的发展前景。
1、湿法提钒工艺概况
湿法提钒工艺是以含钒钢渣为原料，而不是传统钠法焙烧生产工艺使用的经提钒转炉生产的标准钒渣，该含钒钢渣是钒钛磁铁矿经过炼钢转炉生产钢水后废弃的钢渣，该钢渣中V2O5平均含量仅为4%。该钢渣的成分见下：
湿法提钒工艺是将钢渣直接酸浸—净化—沉钒—熔化制得片状五氧化二钒，不同于传统钠法工艺需要焙烧，为了区别传统工艺，本文将该新工艺称为湿法提钒工艺。具体工艺流程叙述如下：
①含钒钢渣预处理
含钒钢渣经原料预处理，磨细达到所需粒径并除去所夹带的铁后，送入酸浸工段。
②酸浸
酸浸工段是该生产工艺的核心。含钒钢渣在蒸汽保温的条件下，用一定浓度的硫酸溶液（添加助浸剂）进行两段逆流酸浸浸取，使钢渣中的钒（也包括其他杂质）融入酸浸液中。浸渣采用两段浸取，每段浸取又分为三级，确保工艺的连续性。第一段通过控制pH在4左右，使钒以钒酸钙沉淀的形态留入渣中，而大部分的铁、铬、锰、硅、磷、硫等杂质被浸出以离子态进入上清液，其中大部分的铁以硫酸亚铁形式存在上清液中，铬在硫酸亚铁的还原作用下主要以六价铬存在于上清液中。经固液分离，底流（钒酸钙以及其它不溶物）进入第二段酸浸阶段，而大部分的铁、铬、锰、硅、磷、硫等杂质随上清液而分离。上清液通过加入氨水使铁以黄铵铁矾（NH4Fe3(SO4)2(OH)6）形态沉淀析出，黄铵铁矾利用真空带式过滤机压滤回收，然后送烧结厂综合利用。沉黄铵铁矾后的废水返回配酸槽配酸回用。
第二段酸浸同样在蒸汽保温条件下用硫酸浸取，通过控制浸出液pH为1左右，钒被浸出进入上清液，并以三价和五价形态共存，同时第一次酸浸后未分离完的铁、铬等杂质也被浸出进入上清液。经固液分离去除不溶物，上清液送往萃前处理罐暂存。
③氧化
经固液分离后的酸浸液中钒以三价和五价形态存在，为了保证后序净化工段产品质量，
并满足生产工艺要求，酸浸液中三价钒必须预处理氧化成五价。氧化处理工序分三步：一、加入氧化剂将酸浸液中的低价钒氧化为高价钒（氧化剂可选择双氧水、次氯酸钠或臭氧等）；
二、调节溶液pH值，加入氨水调节溶液的pH值为1.5左右（在常温条件，pH值为1.5左右时氨不会与钒反应）；三、尽量降低酸浸液中固体悬浮物含量。
④萃取净化
由于萃取法具有提取金属回收率高、工序少、设备简单以及可以连续化操作等优点，故选择萃取装置分离、提纯浸出液。
氧化处理后的酸浸液经N235（三脂肪叔胺）+TBP（磷酸三丁脂）+磺化煤油萃取体系萃取，通过控制工艺参数，将酸浸液中钒萃取到有机相中；在萃取过程中由于三价铁等其他杂质含量相对较高而部分进入了萃取有机相，故需要对萃取有机相进行洗涤以除去杂质，同时也确保卸载后的有机相能够返回循环利用。经洗涤后的有机相用纯碱溶液进行反萃，反萃后溶液送往净化合格液罐，以备沉钒使用。
⑤沉钒、过滤
沉钒和传统钠法工艺一样采用在酸性条件下用铵盐沉钒法，蒸汽加热至90度以上、搅拌。在此条件下浸取液与硫酸铵反应，结晶出桔黄色的多钒酸铵(APV)沉淀，待多钒酸铵基本沉淀完全后，上清废液送往废水处理站处理。沉淀物经水洗、压滤机脱水后送往熔化工段，滤液及水洗液送废水处理站处理。
⑥熔化
熔化工段和传统钠法工艺一样，将多钒酸铵被送往反射熔化炉，在燃料（可用煤、重油、焦油、煤气等）加热下熔化分解，生成五氧化二钒、氨气和水蒸汽。熔化的五氧化二钒从炉门流出，由旋转粒化台（间接水冷）铸锭成薄片，然后装桶外运。
其生产工艺流程图如下：
图1 钢渣湿法提钒生产工艺流程图2、湿法提钒工艺与传统钠法焙烧工艺比较
2.1 生产工艺分析
湿法提钒工艺是利用钢渣直接酸浸—萃取提钒，该工艺具有针对原料适应性强，工艺可靠，原料中钒的高低价态均宜，成本低等优点。除此之外，湿法提钒与钠法焙烧工艺相比还具有以下特点：
（1）采用直接酸浸工艺，不采用焙烧工艺，在保证工艺技术可行的前提下，有效避免了焙烧钠盐而产生的Cl2、HCl等污染物，同时由于不需要建设回转窑而大大降低了设备投资。
（2）酸浸液采用萃取净化工艺。具备提取金属的回收率高、工序少、设备简单以及可以连续化操作等优点。
（3）浸出工序采用两段酸浸工艺，有效降低了酸耗成本，提高了钒的收率。
（4）浸出、净化、沉钒工序产生的废水混合后，通过沉淀黄铵铁矾除去杂质后返回浸出工序循环利用，不外排，节省了辅料用量和水消耗。
（5）该工艺不需要焙烧工艺，同时所用原料为炼钢后废弃的钢渣，而非提钒转炉专门生产的钒渣，原料成本低。生产过程主要辅料为硫酸，根据估算，采用该工艺生产的成本约3万元/吨·V2O5，而传统的钠法焙烧工艺的成本价为6万/吨·V2O5。可见，湿法提钒工艺生产五氧化二钒的单位产品成本较低。
2.2 资源综合利用
随着社会的发展，地球资源日益枯竭，有效保护资源、节约资源、充分利用资源显得尤其重要。湿法提钒工艺采用炼钢后废弃的含钒钢渣为原料，而非提钒转炉专门生产的钒渣，属于废弃物的综合利用，体现了资源综合利用要求。同时在该生产过程中，浸出工序产生的第一段浸出上清液、第二段浸出尾渣洗涤水，净化工序生产的萃余液、萃取洗涤水产生的废水，经黄铵铁矾除杂后返回浸出工序循环利用，既减少了新水消耗，回收洗液中钒产品，又可减少排污量。
2.3 技术指标对比分析
湿法提钒工艺与国内传统钠法焙烧工艺参考比较见下表：
由上表可见，湿法提钒工艺的钒回收率较传统的钠法焙烧略低，电耗、蒸汽等能源消耗与钠法焙烧持平，但是新水消耗也相对较低，运行费用仅为钠法焙烧的一半。
2.4 污染物排放分析
随着社会的进步，环保变得越来越重要，逐步成为了生产工艺发展的关键技术指标。湿法提钒工艺取消了钠法焙烧工序，有效杜绝了焙烧带来的Cl2、HCl、粉尘、SO2等大气污染物，减轻了大气污染。酸浸废水经回收黄铵铁矾后返回浸出工序循环利用，有效降低了废水的产生量和排放量，与传统钠法焙烧工艺相比更加体现了清洁生产。
另外五氧化二钒生产废水是提钒生产中的主要污染工序，该废水中含有六价铬、总钒等有毒重金属离子，同时还含有高浓度的氨（氨浓度约1.2～20g/L，平均3 g/L）。目前铬和钒等重金属离子的治理广泛采用硫酸亚铁还原——石灰乳中和法，可做到稳定达标排放。对废水中的高浓度氨治理由于运行费用较高，一直是该行业的难题。攀钢五氧化二钒车间废水采用五效蒸发器蒸氨工艺，氨被蒸出后经冷凝收集回用，氨去除率可达到99.99%，最终废水中氨浓度小于15mg/L。另外攀枝花金江化工厂和攀枝花柱宇钒钛公司采用负压蒸氨塔蒸氨技术，大大降低蒸汽用量，降低运行成本，氨去除率可达到98.2%～98.9%，可将废水中氨降到约400 mg/L，再利用折点氯化工艺将氨氧化分解，经环保监测部门监测，外排废水中氨小于14.2 mg/L，能达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准[4]。
3、结论
钢渣湿法提钒工艺钒回收率略低于钠法焙烧工艺，但使用的原料是炼钢的废弃含钒钢渣，而非提钒转炉生产的钒渣，属于废弃物的资源综合利用。钒作为一种重要的稀有资源，随着不断地开采利用日益减少，因此利用废弃的含钒钢渣提取钒，充分利用钒资源具有重要意义，这为湿法提钒工艺的发展前景奠定了基础。同时相对传统钠法焙烧工艺而言，湿法提钒工艺取消了回转窑，节省了大量的设备投资、运行费低、排放污染物少，具有广阔的发展潜力。
参考文献
[1] 周家琮，中国钒工业的发展，攀钢（集团）公司
[2] 中华人民共和国冶金工业部统编冶金工人技术理论培训教材《钒铁生产工艺》,1986.1
[3] 韩剑宏，等.钢铁工业环保技术手册[M].北京：化学工业出版社，2006.382
[4] 攀枝花市环境监测站．攀枝花市金江化工厂竣工环境保护验收监测报告，2005.11
[5] 攀枝花市环境监测站．攀枝花市柱宇钒钛有限公司3000t/a五氧化二钒项目竣工环境保护验收监测报告，2005.11
第34卷 第2期Vol 134 No 12 稀 有 金 属 CH I N ESE JOURNAL OF RARE MET ALS 2010年3月 Mar 12010 收稿日期:2009-09-19;修订日期:2009-10-15 作者简介:别 舒(1983-),女,江苏盐城人,硕士;研究方向:提取冶金及冶金物理化学3通讯联系人(E -mail:zhangyg@tsinghua .edu .cn ) 石煤提钒钠化焙烧与钙化焙烧工艺研究 别 舒1 ,王兆军1 ,李清海2 ,张衍国 23 (1.北京热华能源科技有限公司,北京100084;2.清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室,北京100084) 摘要:调研了石煤提钒钠化焙烧和钙化焙烧两种工艺的发展现状。高硅低钙含量的石煤宜采用钠化焙烧,高钙含量的石煤宜采用钙化焙烧,两种工艺各有所长。归纳了两种工艺下石煤提钒的最佳焙烧条件,得出最佳焙烧条件分别为:钠化焙烧温度区间800～850,焙烧时间2.0～ 2.5h,磨矿粒度106～180mm,氯化钠用量为矿石的10%～20%。钙化焙烧比钠化焙烧要高100℃,温度区间900～950℃,焙烧时间2～3h,磨 矿粒度106～180mm,石灰用量为矿石的6%～8%。两种焙烧都需要充足的氧化氛围,但钠化焙烧时氧气不宜过多。各最佳焙烧条件之间存在一定耦合关系,在生产实际中,宜针对不同石煤进行特定实验。最后,总结了石煤提钒的主要焙烧设备,其中流化床炉具有较好的发展前景。 关键词:石煤;钒;焙烧;最佳焙烧条件;流化床 doi:10.3969/j .issn .0258-7076.2010.02.023 中图分类号:TF841.3 文献标识码:A 文章编号:0258-7076(2010)02-0291-07 Rev i ew of Vanad i u m Extracti on fro m Stone Coa l by Roa sti n g Techn i que w ith Sod i u m Chlor i de and Ca lc i u m O x i de Bei Shu 1 ,W ang Zhaojun 1 ,L i Q inghai 2 ,Zhang Yanguo 23 (1.B eijing N o w va Energy Technology Co .,L td .,B eijing 100084,China;2.Key L aboratory for Ther m a l Science and Po w er Engineering of M inistry of Educa tion,Tsinghua U niversity,B eijing 100084,China ) Abstract:The devel opment of technol ogy on vanadiu m extracti on fr om st one coal by adding s odiu m chl oride and calciu m oxide was revie wed .St one coal with large a mount of silica and l ow in calciu m was suitable f or r oasting with s odiu m chl oride .St one coalwith large a mount of calciu m was suitable for r oasting with calciu m oxide .Both techniques had advantages .The op ti m u m additive dosage,r oast 2ing temperature and r oasting ti m e were concluded .W hen adding s odiu m chl oride,r oasting te mperature of 800～850℃,r oasting ti m e of 2.0～2.5h,granularity of 106～180mm,salt dosage of 10%～20%were f ound t o be the best conditi ons for r oasting .Compared with r oasting with s odiu m chl oride,r oasting te mperature of 900～950℃,r oasting ti m e of 2～3h,granularity of 106～180mm,calci 2u m oxide dosage of 6%～8%were the best conditi ons f or r oasting with calciu m oxide .Both techniques needed sufficient oxidizing at 2mos phere .W hen r oasting with s odiu m chl oride,it was by no means the more oxygen the better .There were coup ling relati onshi p s a 2mong different op ti m u m conditi ons .I n p ractical p r oducti on,s pecial experi m ents should be conducted for different kinds of st one coal .D ifferent r oasting furnaces were su mmarized that circulating fluidized bed (CF B )had more advantages than others .Key words:st one coal;vanadiu m;r oasting;op ti m u m conditi on;circulating fluidized bed 稀有金属元素钒,是一种重要的战略物资,因其具有优良的合金性能和催化作用,被广泛地应用于冶金、化工、机械、电子仪器仪表、汽车、船舶、轻工等国防尖端技术部门 [1] 。然而,钒没有可单独开采的富矿,总是以低品位与其他矿物共生。石煤是一种碳质页岩,是我国 一种独特的钒矿资源,其特点是发热量低、含有多种金属和非金属元素,一般石煤中含五氧化二钒约为0.5%～1.2%,在目前的技术经济条件下,品位达到0.8%以上的才具有工业开采价值 [2] 。 我国石煤资源分布于20多个省区,尤以湖南、湖北、江西、浙江等省含钒石煤资源丰富,目前国
(10)申请公布号 (43)申请公布日 2013.06.05C N 103131867 A (21)申请号 201310077492.X (22)申请日 2013.03.12 C22B 7/04(2006.01) C22B 3/08(2006.01) C22B 3/26(2006.01) C22B 34/22(2006.01) (71)申请人昆明理工大学 地址650093 云南省昆明市五华区学府路 253号 (72)发明人叶国华 童雄 路璐 何伟 (54)发明名称 一种含钒钢渣提钒的方法 (57)摘要 本发明涉及一种含钒钢渣提钒的方法，属选 矿、湿法冶金、资源综合利用领域。主要包括选矿 预处理、常温常压下不焙烧选择性分段酸浸、含钒 酸浸液的净化与富集三大步骤。本方法通过选矿 预处理、常温常压下不焙烧选择性分段酸浸、溶剂 萃取等单一工序的科学集成，构建常温常压下含 钒钢渣不焙烧酸浸提钒的新工艺，使钒总回收率 达80%以上，与传统工艺从含钒固废中提钒时总 回收率不足70%相比，新工艺提钒指标大幅提升。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书7页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书7页 附图1页(10)申请公布号CN 103131867 A *CN103131867A*
1/1页 1.一种含钒钢渣提钒的方法，其特征在于具体步骤包括如下： （1）将含钒钢渣破碎、磨矿后在按照常规工艺在磁场强度为0.08T ～0.25T 的条件下进行弱磁选，得到的磁性物质为磁性铁精矿，其余为磁选尾矿，然后将磁性铁精矿加水调整至矿浆浓度15～30wt%，在冲程6～14mm 、冲次280～440r/min 的条件下按照常规工艺进行重选，得到的比重大的物质为重选精矿，比重小的物质为重选尾矿； （2）在常温常压条件下进行Ⅰ段预浸除杂，将步骤（1）中得到的重选精矿在硫酸溶液中按照固液比1：1～6g/ml 混合并调整混合液的pH 值为3～4，在搅拌强度为100～500转/min 的条件下搅拌浸出0.5～6h ，经固液分离得到Ⅰ段浸渣和含铁酸浸液；在常温常压条件下进行Ⅱ段浸出提钒，将Ⅰ段浸渣在硫酸溶液中按照固液比1：1～6g/ml 混合并调整混合液的pH 值为0.3～2，经固液分离得到Ⅱ段浸渣和含钒酸浸液； （3）首先将步骤（2）中的含钒酸浸液按照常规工艺依次进行萃前氧化、酸度调节和萃取，萃取的上层清液为负载有机相，下层为萃取废液，上下层分离后将负载有机相进行洗涤除杂，在常温条件下，将负载有机相加入活性硫酸盐溶液中，按照相比O/A=1～6的条件下洗涤3～15min ，洗涤完毕后得到的上层清液为载钒有机相，下层为洗涤废液，将上下层分离，即可得到载钒有机相和洗涤废液，洗涤废液按常规工艺处理后返回浸出； （4）将步骤（3）中得到的载钒有机相按照常规工艺进行反萃，反萃后得到的上层液为卸载有机相，下层液为反萃液，卸载有机相返回萃取步骤使用，反萃液按照常规工艺进行铵盐沉钒，将铵盐沉钒得到的沉淀产品按照常规工艺进行煅烧分解，最终制得的精钒产品。 2.根据权利要求1所述的含钒钢渣提钒的方法，其特征在于：所述含钒钢渣产生于含钒铁水的炼钢过程，具体成分包括V 2O 5 1～5wt%，CaO 40%～60wt%，TFe 10%～25wt%。 3.根据权利要求1所述的含钒钢渣提钒的方法，其特征在于：所述含钒钢渣破碎、磨矿后的粒度为小于74μm 的占含钒钢渣的55wt%以上。 4.根据权利要求1所述的含钒钢渣提钒的方法，其特征在于：所述含钒酸浸液在萃取之前按照常规工艺进行萃前氧化是将含钒酸浸液中的钒离子全部氧化为5价，溶液颜色从蓝绿色变成棕黄色，酸度调节是调整含钒酸浸液pH 为1.0～2.5。 5.根据权利要求1所述的含钒钢渣提钒的方法，其特征在于：所述活性硫酸盐为硫酸钠或硫酸铵，浓度为0.2～0.8mol/L 。权 利 要 求 书CN 103131867 A
浅析含钒钢渣湿法提钒生产工艺与发展前景 钒是一种稀有、柔软而黏稠的过渡金属，它的矿物形态一般与其它金属的矿物混合在一起，一般被用于材料工程中作为合金成分，把钒掺进钢里制成钒钢，可使钒钢结构比普通钢更紧密、更有韧性、弹性，机械强度更高。目前全球钒渣、氧化钒、钒铁的主要产地是南非、中国、俄罗斯、美国、澳大利亚、新西兰和日本等七国。南非、俄罗斯和中国一直是三个最大的产钒国，除美国和日本从石油残渣和电厂飞灰中提取钒外，其他各国都是从矿石冶炼过程中提取钒[1]。 中国钒工业的崛起主要得益于攀枝花钒钛磁铁矿的开发利用，目前国内各工厂钒的提取工艺基本相同，均是采用钒渣钠法焙烧、多钒酸铵沉淀焙烧法生产V2O5。具体工艺为钒钛磁铁矿原矿经选矿得到的含钒铁精矿送入烧结、炼铁工序，得到含钒铁水经提钒转炉生产钒渣（含V2O5平均15%）。钒渣经过添加氯化钠或碳酸钠进行钠法焙烧、水浸取、多钒酸铵沉钒等过程获得多钒酸铵，最后经反射炉熔化得到片状V2O5[2]。 本文在此介绍一种钢渣提钒新生产工艺——湿法提钒工艺，并从生产工艺、资源能源利用、经济技术指标、污染物排放等方面与传统钠法焙烧工艺进行比较，分析探讨湿法提钒工艺的发展前景。 1、湿法提钒工艺概况 湿法提钒工艺是以含钒钢渣为原料，而不是传统钠法焙烧生产工艺使用的经提钒转炉生产的标准钒渣，该含钒钢渣是钒钛磁铁矿经过炼钢转炉生产钢水后废弃的钢渣，该钢渣中V2O5平均含量仅为4%。该钢渣的成分见下： 湿法提钒工艺是将钢渣直接酸浸—净化—沉钒—熔化制得片状五氧化二钒，不同于传统钠法工艺需要焙烧，为了区别传统工艺，本文将该新工艺称为湿法提钒工艺。具体工艺流程叙述如下： ①含钒钢渣预处理 含钒钢渣经原料预处理，磨细达到所需粒径并除去所夹带的铁后，送入酸浸工段。 ②酸浸 酸浸工段是该生产工艺的核心。含钒钢渣在蒸汽保温的条件下，用一定浓度的硫酸溶液（添加助浸剂）进行两段逆流酸浸浸取，使钢渣中的钒（也包括其他杂质）融入酸浸液中。浸渣采用两段浸取，每段浸取又分为三级，确保工艺的连续性。第一段通过控制pH在4左右，使钒以钒酸钙沉淀的形态留入渣中，而大部分的铁、铬、锰、硅、磷、硫等杂质被浸出以离子态进入上清液，其中大部分的铁以硫酸亚铁形式存在上清液中，铬在硫酸亚铁的还原作用下主要以六价铬存在于上清液中。经固液分离，底流（钒酸钙以及其它不溶物）进入第二段酸浸阶段，而大部分的铁、铬、锰、硅、磷、硫等杂质随上清液而分离。上清液通过加入氨水使铁以黄铵铁矾（NH4Fe3(SO4)2(OH)6）形态沉淀析出，黄铵铁矾利用真空带式过滤机压滤回收，然后送烧结厂综合利用。沉黄铵铁矾后的废水返回配酸槽配酸回用。 第二段酸浸同样在蒸汽保温条件下用硫酸浸取，通过控制浸出液pH为1左右，钒被浸出进入上清液，并以三价和五价形态共存，同时第一次酸浸后未分离完的铁、铬等杂质也被浸出进入上清液。经固液分离去除不溶物，上清液送往萃前处理罐暂存。 ③氧化 经固液分离后的酸浸液中钒以三价和五价形态存在，为了保证后序净化工段产品质量，
1 背景 1.1 钒的性质及应用 钒是高熔点金属之一，呈浅灰色。密度5.96克/厘米3。熔点1890±10℃，沸点3380℃，化合价+2、+3、+4和+5。其中以5价态为最稳定，其次是4价态。电离能为6.74电子伏特。有延展性，质坚硬，无磁性。具有耐盐酸和硫酸的本领，并且在耐气-盐-水腐蚀的性能要比大多数不锈钢好。于空气中不被氧化，可溶于氢氟酸、硝酸和王水。 我国是钒资源比较丰富的国家，钒矿主要分布在四川的攀枝花和河北的承德，大多数是以石煤的形式存在。 大约80%的钒和铁一起作为钢里的合金元素。只需在钢中加入百分之几的钒，就能使钢的弹性、强度大增，抗磨损和抗爆裂性极好，既耐高温又抗奇寒，在汽车、航空、铁路、电子技术、国防工业等部门，到处可见到钒的踪迹。此外，钒的氧化物已成为化学工业中最佳催化剂之一，有“化学面包”之称。其应用如下： （1）、用作合金元素，例如： 1）运用在医疗器械中的特别的不锈钢 2）运用在工具中的不锈钢 3）与铝一起作为钛合金物运用在高速飞机的涡轮喷气发动机中 4）含钒的钢经常被用在轴、齿轮等关键的机械部分中 （2）、在其它领域的应用： 1）钒吸收裂变中子的半径很小，因此被用在核工业中 2）在炼钢过程中钒被用来导致碳化物的形成 3）在给钢涂钛的时候钒往往被作为中介层 4）钒与镓的合金可以用来制作超导电磁铁，其磁强度可达175,000高斯 5）在制造缩苹果酸酐和硫酸的过程中钒被用来做催化剂 6）五氧化二钒（V 2O 5 ）被用来制做特殊的陶瓷作为催化剂 1.2 五氧化二钒及金属钒的制备方法 （1）工业上金属钒的制备方法: 工业上常以各种含钒矿石为原料制备钒。如在钒炉渣中加入NaCl，经空气
石煤提钒的工艺和设备（钒渣-五氧化二钒-三氧化二钒-金属钒-钒铁-钒铝合金-碳氮化钒-钒电池） 原创邹建新崔旭梅教授等 石煤提钒 石煤是一种由菌藻类低等生物在还原环境下形成的黑色劣质可燃有机页岩，多属于变质程度高的腐泥无烟煤或藻煤，具有高灰分、高硫、低发热量和结构致密、比重大，着火点高等特点。石煤中除含Si、C和H元素外，还含有V、Al、Ni、Cu、Cr等多种伴生元素。石煤矿的含钒品位各地相差悬殊，一般品位在0.13%～1.00%，以V2O5计含量低于0.50%的占60%。我国各地石煤中钒品位差异较大，在目前技术条件下，只有品位达到 0.8％以上才有开采价值。 1 石煤提钒工艺现状 我国的石煤提钒工业起步于70年代末期，此后经历了两次大的发展时期（即八十年代的初步发展期，以及2004年到现在的大发展期），至今已有四十多年的历史，含钒石煤提钒的生产技术和科学研究已有了较大发展。 总的来说，石煤提钒工艺技术可以归纳为两种代表性的类型：焙烧提钒工艺（火法提钒工艺）和湿法提钒工艺。 （1）火法焙烧湿法浸出提钒工艺 矿石经过高温氧化焙烧，低价钒氧化转化为五价钒，再进行湿法浸出得到含钒液体实现矿石提钒的工艺过程。 （2）湿法酸浸提钒工艺 含钒原矿直接进行酸浸，包括在较高浓度酸性条件下，甚至是加热加压、氧化剂存在的环境下，实现矿物中钒溶解得到含钒液体的工艺过程。 （3）焙烧工艺分类 传统食盐钠化焙烧-水浸-沉钒工艺、无盐焙烧-酸浸-溶剂萃取工艺、复合添加剂焙烧-
水浸或酸浸-离子交换工艺、钙化焙烧-酸浸出工艺。 （4）石煤提钒的技术改革 一方面是焙烧添加剂的多样化、焙烧设备的优化、浸出工艺的变化以及从含钒稀溶液中分离富集钒的方法的改进等几个方面；焙烧添加剂的多样化：食盐添加剂、低氯复合添加剂、无氯多元添加剂、无添加剂。焙烧添加剂的多样化，使得钒浸出率得到了提高，但总的来说钒的浸出率还是偏低。 另一方面为湿法提取钒工艺的改进。 （5）石煤提钒工艺制定 由于不同地区含钒石煤矿的物质组成、钒的赋存状态、钒的价态等差异很大，故选择含钒石煤提钒工艺技术流程应根据不同地区石煤的物质组成、钒的赋存状态、价态等特性进行全面考察并以含钒石煤矿中钒的氧化、转化、浸出作为制定合适提钒流程的依据。 （6）石煤提钒技术关键 石煤中钒的氧化、转化和浸出，即石煤中钒怎样才能进入溶液实现固液分离是石煤提钒技术关键。 2 石煤提钒工艺路线 火法根据焙烧过程添加剂的不同或焙烧机理的区别，分为：钠盐焙烧提钒工艺、空白焙烧提钒工艺、钙化焙烧提钒工艺等。湿法分为酸浸法和碱浸法。 （1）钠化焙烧工艺 a.1912年Bleeker发明用钠盐焙烧一水浸工艺提矿中的钒。 b.工艺流程为：石煤一磨矿一食盐焙烧一水浸一酸沉钒一碱溶一铵盐沉淀—偏钒酸铵热解一精V2O5。 c.以氯化钠为添加剂，均匀混合在破碎至一定细度的含钒石煤矿中，通过高温氧化焙烧，将多价态的钒转化为水溶性五价钒的钠盐，用工艺水直接浸取焙烧产物（即水浸），得到含钒浓度较低的浸取液，然后加入氯化铵沉钒制得偏钒酸铵沉淀，煅烧后得到V2O5，再将粗钒经碱溶、除杂、氯化铵二次沉钒得偏钒酸铵，热分解后得到纯度大于98%的V2O5产品。
钒及钒生产工艺 第一章钒的性质及应用 一、钒的性质： 钒是一种十分重要的战略物资，在钢铁、电子、化工、宇航、原子能、航海、建筑、体育、医疗、电源、陶瓷等在国民经济和国防中占有十分重要的位置。 常温下钒的化学性质较稳定，但在高温下能与碳、硅、氮、氧、硫、氯、溴等大部分非金属元素生成化合物。例如：钒在空气中加热至不同温度时可生成不同的钒氧化物。在180℃下，钒与氯作用生成四氯化钒（VCl4）；当温度超过800℃时，钒与氮反应生成氮化钒（VN）；在800～1000℃时，钒与碳生成碳化钒（VC）。 钒具有较好的耐腐蚀性能，能耐淡水和海水的侵蚀，亦能耐氢氟酸以外的非氧化性酸（如盐酸、稀硫酸）和碱溶液的侵蚀，但能被氧化性酸（浓硫酸、浓氯酸、硝酸和王水）溶解。在空气中，熔融的碱、碱金属碳酸盐可将金属钒溶解而生成相应的钒酸盐。此外，钒亦具有一定的耐液态金属和合金（钠、铅、铋等）的腐蚀能力。 钒有多种氧化物。V2O3和V2O4之间，存在着可用通式V n O2n-1(3≤n≤9)表示的同族氧化物，在V2O4到V2O5之间，已知有V3O5、V3O7、V4O7、V4O9、V5O9、V6O11、V6O13等氧化物。工业上钒氧化物主要是以V2O5、V2O4和V2O3
形式存在，特别是V2O5和生产尤为重要。它们的主要性质列于下表： 二、钒的应用 三、五氧化二钒的性质 V2O5是一种无味、无嗅、有毒的橙黄色或红棕色的粉末，微溶于水（质量浓度约为L），溶液呈黄色。它在约670℃熔融，冷却时结晶成黑紫色正交晶系的针状晶体，它的结晶热很大，当迅速结晶时会因灼热而发光。V2O5是两性氧化物，但主要呈酸性。当溶解在极浓的NaOH 中时，得到一种含有八面体钒酸根离子VO43-的无色溶液。它与Na2CO3
钒资源简介 地质锤钒是属于高熔点稀有金属，银灰色，熔点为1919.2±2℃，沸点为3000-3400℃。它以钒铁、钒化合物和金属钒的形式广泛应用于冶金、宇航、化工和电池等行业。自然界中，钒很少形成独立的矿物，主要赋存于钒钛磁铁矿、磷酸盐岩、含铀砂岩和粉砂岩中，此外还有大量的钒赋存于铝土矿和含碳物质中（如石油、煤）。 1、全球钒资源分布 现在已探明的钒资源储量绝大部分赋存于钒钛磁铁矿中。根据美国地质调查局不完全统计，截止2010年，全球钒金属储量超过1360万吨，主要分布在中国（510万吨）、俄罗斯（500万吨）、南非（350万吨）等国家，此外还有澳大利亚、美国、加拿大、新西兰等国家。目前国际市场上主要的钒供应国为中国、南非和俄罗斯。 表1 世界钒金属产量和储量（数据来自美国地质调查局报告，2010）
e表示估计 2、中国钒资源分布 中国钒资源非常丰富，是全球钒资源大国。中国主要分布在四川、湖南、广西、甘肃、湖北、河北等省份（表2）。我国钒矿资源主要有两种形式，即钒钛磁铁矿和含钒石煤。 表2 中国分地区钒基础储量（数据来自国土资源部，2009年）
钒钛磁铁矿主要分布在四川攀枝花西昌地区和河北承德地区。攀枝花地区的钒资源相当丰富，已探明的钒钛磁铁矿储量近100亿t，V205储量为1578万t，约占全国钒钛磁铁矿储量的55％，世界储量的11％；河北承德地区，高铁品位钒钛磁铁矿(铁含量大于30％， V 2O 5 含量大于0.7％)已探明储量2.6亿t，其中保有储量2.2亿t；低铁品位钒钛磁铁矿(铁 含量大于10％，V 20 5 含量大于0．13％)已详细勘查确定的储量为29.6亿吨，总共约占全国 钒钛磁铁矿储量的40％。 含钒石煤主要分布在我国湖南、广西、湖北等省。 3、钒生产工艺 3.1 钒钛磁铁矿生产工艺 目前有以下三种： 1．吹炼钒渣法。在转炉内或用雾化法吹炼生铁水，得到含V 20 5 12％～16％的钒渣和半钢。
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910158661.X (22)申请日 2019.03.04 (71)申请人 昆明理工大学 地址 650093 云南省昆明市五华区学府路 253号 (72)发明人 刘树根 余硕 祝星 谢刚 杨妮 王学谦 (51)Int.Cl. C22B 7/04(2006.01) C22B 34/22(2006.01) (54)发明名称 一种利用过氧化氢强化酸浸含钒钢渣焙砂 提钒的方法 (57)摘要 本发明涉及一种利用过氧化氢强化酸浸含 钒钢渣焙砂提钒的方法，属于含钒钢渣焙砂资源 化利用技术领域。本发明将含钒钢渣焙砂破碎得 到含钒钢渣焙砂粒；将含钒钢渣焙砂粒与稀硫酸 混合均匀得到混合浆液A，混合浆液A在温度为25 ~60℃条件下酸浸5~10min得到混合浆液B； 在温度为25~60℃条件下，在混合浆液B中加入过氧化 氢和蒽醌二磺酸钠强化浸出30~90min得到含钒 酸浸液。本发明采用过氧化氢协同蒽醌二磺酸钠 酸浸提钒时，可明显提高钒的浸出率，酸用量相 对较低， 浸出时间大为缩短。权利要求书1页 说明书4页CN 109777964 A 2019.05.21 C N 109777964 A
1.一种利用过氧化氢强化酸浸含钒钢渣焙砂提钒的方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）将含钒钢渣焙砂破碎得到含钒钢渣焙砂粒； （2）将步骤（1）的含钒钢渣焙砂粒与稀硫酸混合均匀得到混合浆液A，混合浆液A在温度 为25 ~60℃条件下酸浸5 ~ 10min得到混合浆液B； （3）在温度为25 ~60℃条件下，在步骤（2）的混合浆液B中加入过氧化氢和蒽醌二磺酸钠 强化浸出30 ~90min得到含钒酸浸液。 2.根据权利要求1所述利用过氧化氢强化酸浸含钒钢渣焙砂提钒的方法，其特征在于： 步骤（2）中稀硫酸的浓度为10 ~25%，含钒钢渣焙砂粒与稀硫酸的质量比为1:(3 ~ 7)。 3.根据权利要求1所述利用过氧化氢强化酸浸含钒钢渣焙砂提钒的方法，其特征在于： 步骤（3）中过氧化氢的加入量为步骤（2）含钒钢渣焙砂粒质量的15% ~75%。 4.根据权利要求1所述利用过氧化氢强化酸浸含钒钢渣焙砂提钒的方法，其特征在于： 步骤（3）中蒽醌二磺酸钠的加入量为0 ~0.02 mol/L。 5.根据权利要求4所述利用过氧化氢强化酸浸含钒钢渣焙砂提钒的方法，其特征在于：步骤（3）中蒽醌二磺酸钠的加入量大于0 mol/L时，在强化浸出过程中通入氧气。 6.根据权利要求5所述利用过氧化氢强化酸浸含钒钢渣焙砂提钒的方法，其特征在于： 氧气通入量为0.01 ~0.04L/min。 权 利 要 求 书1/1页 2 CN 109777964 A
含钒铁矿石提钒途径选择 钒是钢中的重要合金元素, 它可提高钢的韧性, 细化结晶粒度, 改善耐磨性能及热硬度, 因而广泛用于多种合金钢中。我国钒资源十分丰富, 含钒铁矿以攀枝花和西昌地区蕴藏最多, 另外, 还有马鞍山和承德。从含钒铁矿石提钒的途径有多种, 按其在炼钢流程中的前后可分为 1、前提钒法又称直接法, 即由精矿提钒。 2、中提饥法又称间接法, 即由铁水吹钒渣, 再由钒渣提钒。 3、后提钒法即由铁水炼钢, 再由含钒钢渣提钒。 从含钒铁矿石提钒的流程归纳如下图 一、前提饥法之一—钠化焙烧 本法使用含V2O5 0.75~0.8的铁精矿, 用芒硝或纯碱作附加剂, 在回转窑内氧化焙烧, 水浸提钒。该法虽然工艺流程短, 回收率比较高,达70~75. 但消耗高, 生产能力仅为间接法的十四分之一。因此不适合大规模生产。该法的原材料和能源消耗列于表。
所产铁尾矿可供炼铁用, 但不大受欢迎。 本法优点是钒回收率较钠化焙烧法更高。厂小产量大, 劳动生产率高, 单耗低, 产品纯度高。在有条件的地方可以推广采用。 二、前提饥法之二—钠化球团 本法是用细磨的纯净铁矿粉, 加芒硝或纯碱造球, 在竖窑中氧化焙烧, 水浸提钒。浸出采用固定床逆流浸洗, 设备简单。国内有承德钢铁厂已进行半工 业试验, 国外有芬兰奥、木两厂工业生产, 达到的指标列于表2： 本法优点是钒回收率较钠化焙烧法更高。规模小产量大, 劳动生产率高, 单
耗低, 产品纯度高。 三、中提饥法—钒渣法 本法是将含钒铁矿在高炉中炼得的含钒铁水用铁矿粉或空气氧化, 得到含。一的钒渣, 再用焙烧水浸法提钒。采用此工艺的有南非的摇包法和通用的转炉双联法, 以及马鞍山的槽炉法, 攀钢的雾化炉法。本法优点是, 在用铁水炼钢之前将钒富集于钒渣中, 可使以后的水法提钒效率提高。缺点是, 增加了中间环节, 系统回收率较低。另外, 如果吹饥安排得不好, 会对炼钢有影响, 同时增加了吹钒渣的设备投资和使操作复杂化。但这两个间题要全面衡量增加吹钒设备投资, 可以减少水法提钒设备投资和生产消耗增加吹钒操作, 可以提高水法提钒效率和产量。况且在安排得当时,吹钒可以对炼钢起预备精炼的作用, 对炼钢反而有利。 目前生产钒渣的有攀钢、承钢、马钢,以攀钢规模最大。攀钢用“低硅加喷吹, 解决了高钦炉渣高炉冶炼的困难, 为攀枝花矿炼铁提钒创造了条件。用钒渣水法提钒的以锦州为主, 峨眉、南京正在试车投产, 上海也将由用精矿转为用钒渣。本工艺比较成熟, 目前达到的技术经济指标也较好见表比西德电冶金公司的回收率约低, 现正通过安 装电收尘器等措施逐步提高。 间接法的总回收率比直 接法低。如苏联丘索夫厂从 精矿到钒铁的总回收率大致 如高炉转炉又化、冶我国的 生产实际比这个数还要低, 据“攀枝花共生矿综合利用 科研成果汇展览资料汇编” 提供的资料, 由精矿到钒渣 的回收率只有。前几年由于 对提钒不重视, 铁水 只有一提钒, 有时因操作不 当, 使生成的钒渣不能收集 而又丢失掉。因此, 尽管目 前钒渣法的总回收率低一些, 但进一步提高吹钒率、氧化 率和收得率是一大有潜力 由表可以看出, 关于本 法生产钒的成本, 钒渣占黑 五氧化二钒成本的, 而除饥渣以外的成本仅为元, 占总成本的。现在每吨钒渣按计定价达元之多, 这是从年以来屡次涨价造成的。钒渣定价高, 似乎可以刺激生产厂的积极性, 这只是问题的一个侧面。由于钒渣价高, 收入增多, 掩盖了生产厂的经营管理间题。据了解, 有的钢厂去年八大指标中有七项远远没有完成, 唯独上缴利润这项指标完成得好, 这就是一个例证。钒渣价高的另一个原因是, 提钒前后的铁水与半钢的价差太大, 每吨竟达元, 一吨钒渣需铁水别吨, 就需元之多, 这就等于把钒渣的利润转给炼钢了。目前我国钒渣、钒铁价格都比国际市
含钒石煤提钒工艺研究 2008级材料冶金2班郭宇行学号200811103018 一导言 我国有丰富的钒资源，除钒钛磁铁矿外，还有一低品位单一钒矿资源，即作为钒的单独矿床开采的含钒碳质页岩，俗称石煤。石煤既是一种含碳氢少，发热量低，灰分高的劣质煤，也是一种低品位多金属矿石，其中最具有商业意义的金属元素是钒。钒在石煤中价态分析结果表明【1】，绝大部分地区石煤中的钒都是以酸碱不溶的V( Ⅲ)和V( 1 V)为主，这就是在石煤提钒过程中需要采用氧化焙烧使低价钒变为V( V) 的原因。我国石煤中钒的总储量为钒钛磁铁矿中钒总量的6—7倍，超过世界上各国钒储量的总和【2】。因此，以石煤为原料生产钒制品在我国具有良好的发展前景。 二钒的性质、用途及赋存状态 钒的原子序数23、原子50.94，是一种过渡元素。熔点1890±1 0℃，沸点为3380℃,密度为4.6 g／c m。金属钒呈银白色，质软，可塑性好，在室温下不氧化，在高温下空气中可燃烧，抗腐蚀能力较强【3】。目前，钒主要应用于生产合金钢和化工催化剂等，在其它领域的应用也在不断扩展。我国各地石煤中钒品位差异较大，在目前技术条件下，只有品位达到0．8％以上才有开采价值【4】。含钒石煤的物质组成较复杂，钒的赋存状态和赋存价态因地各异，但大部分是以类质同象形式赋存于云母类及高岭石等黏土矿物中，部分取代硅氧四面体复网层和铝氧八面体单网层中的 A l(Ⅲ)；其次是以有机物形式和离子吸附形式赋存的；极少以钒石榴石、砷硫钒铜矿等钒矿物形式存在【5】。 三提钒工艺 3．1 传统工艺 钠盐焙烧一水浸工艺提取钒矿中的钒，这种沿用近百年的传统工艺的基本原理是以氯化钠为添加剂，通过焙烧将多价态的钒转化为水溶性五价钒的钠盐，再对钠化焙烧产物直接水浸，可得含有钒及少量杂质的浸取液，然后加入铵盐沉得粗钒，再将粗钒经碱溶、除杂并用铵盐二次沉钒得偏钒酸铵，热分解可得纯度大于98％的五氧化二钒，工艺流程如图1所示。 某些提钒工艺采用复合添加剂焙烧，以减少N a C 1 的添加量【6,7】，本文将这类工艺也归为传统工艺。钠化焙烧工艺的优点在于【8】：传统石煤提钒工艺的优点在于：工艺流程较简单，工艺条件不苛刻，设备不复杂，投资较少，基建时间较短等。但是，其明显缺点是：1金属回收率低，不到4 5 %；2环境污
对石煤火法和湿法提钒优缺点的浅见 对石煤提钒(五氧化二钒)火法和湿法技术优缺点的浅见 目前含钒石煤提钒在工艺上存在火法和湿法两大路线。 1.火法提钒技术(焙烧法) 火法是对矿石进行高温氧化焙烧再湿法浸出提钒的技术，是石煤提钒最早出现的技术，在工业上包括加盐焙烧(包括低盐焙烧)、空白焙烧和钙化焙烧三种焙烧方式，此外还有复合添加剂焙烧，但复合添加剂焙烧属于上述焙烧方式在配方上的局部改进。 加盐焙烧技术，在焙烧过程中产生大量的氯化氢、氯气，若不吸收将造成极其严重的废气污染，若吸收处理，一则吸收处理成本高，二则废气污染转化为废水污染，此外，由于焙烧时添加食盐(工业盐)，在此后的过程中造成液体中盐含量高，影响生产过程工艺水的循环利用，一般循环利用率在40%左右，每生产一吨五氧化二钒，通常不得不排放300吨左右的废水(处理费用很高，目前工厂均未处理)，因此多省对新建企业提出不能采用该技术。 空白焙烧技术由于对矿石的选择性强，只在个别企业采用。 钙化焙烧技术，可以解决加盐焙烧技术的废气污染问题，而且在焙烧过程中对矿石中的硫还有较好的固硫作用，目前在国内有数家企业采用，此外，该项技术有利于工艺水的循环利用，水循环利用率可以达到90%以上。但采用该项技术需预先对矿石做好工艺提取实验，必要的时候可以采用以石灰(或石灰石)为主的复合添加剂(决不添加食盐)，在设备配套的情况下，钒总收率可以超过加盐焙烧技术，生产成本可以低于加盐焙烧技术，但投资比加盐焙烧技术要高点。 2.湿法提钒技术(强酸浸出提钒技术) 湿法提钒技术，指对矿石不进行焙烧而采用较高浓度的酸对矿石中的钒进行浸出，酸，通常为硫酸，但有些技术单位混配盐酸，甚至价格高、危险性、腐蚀性很强的氢氟酸，还常常添加一些氧化剂，浸出过程通常在加热加压情况下进行，若不加压，代价是提高氧化剂用量或采用氧化性更强的氧化剂，当然付出的是高成本。该技术的优点是无
中国钒工业的发展 周家琮 攀钢（集团）公司 1.中国钒工业概述 中国是世界上主要的产钒大国。目前全球钒渣、氧化钒、钒铁的主要产地是南非、中国、俄罗斯、美国、澳大利亚、新西兰和日本等七国。1999年世界钒产量如图1所示。从80年代以来，南非、俄罗斯和中国一直是三个最大的产钒国，随着澳大利亚Windimurra钒项目的达产，可能会占据世界钒产量9%的份额，也将成为主要的产钒国之一。除美国和日本从石油残渣和电厂飞灰中提取钒外，其他各国都是从矿石冶炼过程中提取钒。 说明: 图中数据（除中国外）主要参考美国地质调查局(USGS)公布的统计资料，未包括澳大利亚WindimuraV2O5（99年底投产）生产情况。 攀钢是中国最大的钒生产商，按V2O5产量计算，攀钢生产的钒原料占全国的74%左右，占世界18%左右，图2是中国钒原料生产情况。承德钢铁公司是中国另一个主要钒生产商，近年来其生产规模也在不断扩大。 中国钒工业的崛起主要得益于攀枝花钒钛磁铁矿的开发利用。随着1972攀钢雾化提钒投产，中国钒从无到有，从1980年开始由一个钒的进口国，变成钒的出口大国。目前攀钢钒产品的年销售收入达到4.07亿元，出口创汇达3200万美元/年（1998年达到6500万美元），成为攀钢仅次于钢铁的第二支柱产业。本文将以攀枝花钒的开发利用为重点，报告中国钒工业的发展历程。
图2. 中国钒原料生产情况 从世界来看，钒在钢铁工业中的消费量占其总量的85%，其余应用于含钒的钛合金和化学工业。在钢铁工业中，钒的消费分布如图3所示，高强度低合金钢（包括输气油管线钢在内）占55%左右，特殊钢（包括工具钢在内）占45%左右。 国内每年消费各种钒原料约2860吨（按金属钒计）。其中，90%用于钢铁工业，其余10%用于催化剂、钛钒合金、颜料等领域。在钢铁工业中有1500吨左右用于特殊钢冶炼，1100吨左右用于普通钢铁厂中冶炼高强低合金钢。近年来，建筑含钒钢筋用钒明显上升。除攀钢使用FeV80外，其他中国钢铁厂都以FeV50或其它形式使用钒。 国际上通常用钒消耗强度表示钢铁业钒的应用水平。钒消耗强度按每生产1000吨钢所消耗钒的公斤数表示。从80年代以来，世界钒消耗强度已从30kg/1000t升至1998年的50kg/1000t，增加了67%。今后，随着对强度高、重量轻的钢材需求的增加，钒消耗强度还会进一步增加。而中国目前钒消耗强度仅为20~25kg/1000t，其差距是显而易见的。潜力也是巨大的。 可见，中国钒的生产已处于世界前列，但钒的应用范围、规模和水平却并不先进，与产钒大国的地位很不相称。扩大低合金钢的应用是钢铁产品结构升级、体现钢铁工业技术水平的重要标志。因此，大力推广包括含钒钢在内的低合金钢、 调整钢铁产其他：4500吨
五氧化二钒的生产工艺 用钒渣生产五氧化二钒的基本原理：由钒渣的物相结构可知，钒在钒渣中是以三价V 离子状态存在于尖晶石物相中，同时，钒渣中还含有硅酸盐玻璃体、金属铁等物相，从钒渣中提钒主要是将低价钒氧化成五价钒，使之生成溶解于水的钒酸钠，再用水浸出到溶液中使钒与固相分离，然后再从溶液中沉淀出钒酸盐，使钒与液相分离，最终将钒酸盐转化成五氧化二钒。钒渣的氧化焙烧是将钒渣破碎到一定粒度，与钠盐混合后在氧化气氛加热炉内加热，使钒完成氧化并转化为可溶性钒酸钠的钠化过程。水溶钒转化程度的高低，直接影响到钒的回收率。 传统的以苏打为主作为添加剂的钒渣生产五氧化二钒的工艺流程主要有原料预处理（包括钒渣破碎、粉碎、配料、混料）、氧化焙烧、熟料浸出、沉钒及熔化五个工序。流程图如下： 钒渣苏打 片状五氧化二钒 1、原料预处理：包括钒渣破碎、球磨、除铁、配料、混料等。原料预处理是将钒 渣破碎到一定的粒度后再与一定比例的钠盐添加剂混合均匀的过程，钒渣破碎是将大块钒渣经破碎机和球磨机粉碎到一定粒度的粉末状态。它提高了钒渣的比表面积，保证钒渣在氧化焙烧过程中能充分氧化。为避免金属铁在氧化焙烧过程中放出打料热量致使炉料粘结，钒渣要磁选除铁。为了提取钒渣中的钒，使之变为溶解于水的钒酸钠，因此要配入一定量的钠盐添加剂，以苏打为主。 2、焙烧：焙烧转化率是熟料中转化为可溶钒的钒量占全钒的比例。影响焙烧转化
率的因素很多，除了与钒渣的结构和化学成分有关外，还与钒渣的粒度、添加剂的种类、添加剂的用量、焙烧温度、焙烧时间等多种因素有关。目前焙烧的设备采用回转窑，回转窑的炉温多控制在800°左右。 3、浸出：钒渣经焙烧后称为熟料，熟料的浸出通常是水浸，水浸是将熟料中的可溶性钒酸钠溶解到水溶液的过程。浸出方式有连续式和间歇式两种。影响浸出率的因素包括熟料粒度、熟料可溶钒含量、液固比、浸出温度、浸出时间、搅拌、浸出方式等。目前我公司采用的间歇方式进行浸出。 4、沉钒：沉钒方法有水解沉钒法和铵盐沉淀法。为制取高品位的五氧化二钒，需采用铵盐沉淀法。目前采用酸性多钒酸铵沉淀法，将净化后的碱性溶液在搅拌下缴入硫酸中和，当钒酸钠溶液PH值在5左右，加入铵盐，再用硫酸调节PH值在2.5左右，在加热、搅拌可结晶出橘黄色多钒酸铵，操作简单、沉钒结晶速度快，铵盐消耗量低，产品纯度高。 5、片状五氧化二钒的制取：五氧化二钒的工业产品，大部分是用于冶金行业，因此要以片状为主，酸性铵盐沉钒饿产物多钒酸铵中含有大量的硫酸钠，在过滤过程中要进行洗涤，用1%浓度的氨水溶液，洗涤后得到“黄饼”。从“黄饼”到片状五氧化二钒要经过脱水、脱铵和熔化三个步骤，最后在包装成桶。
石煤提钒工艺研究现状 石煤是我国储量巨大的钒矿资源，但大多数为低品位云母类及高岭土类粘土矿物，开发利用较为困难。石煤提钒工艺多种多样，浸出是石煤选矿中最为主要的分选方法，文章简单叙述了几种应用较为广泛的石煤提钒工艺，并分析了各自的优缺点及其优化改良。此外，介绍了相关新工艺，并对工艺进一步发展提出了看法。 标签：石煤；提钒；浸出；工艺 石煤是一种无机成分含量远超于有机成分的劣质“煤炭”，其主要性质[1，2]表现为：灰分高、燃烧值低、伴生元素种类多，因此石煤常作为有价元素的低品位多金属矿被提取利用。其中V2O5含量大于0.8%的石煤，可作为钒矿资源利用[3，4]。由于类质同像等原因，石煤中的钒通常以V（Ⅲ）与V（Ⅳ）等较低价态存在于层状硅酸盐矿物中，或以四次配位的钒氧四面体取代硅氧四面体或铝氧四面体，或以六次配位钒氧八面体取代铝氧八面体，属于难溶解物质。 目前，石煤提钒的应用常规工艺是先焙烧后浸出，即先破坏石煤的矿物结构，并将钒氧化成V（V）的可溶性钒酸盐，然后通过浸出，使其由固相转为液相，并从溶液中提取精钒[5]。目前种类繁多的石煤提钒工艺大致可分为火法-湿法联合提钒工艺与全湿法提钒工艺两大类。根据文献资料分析，文章主要综述了石煤浸出的工艺条件以及各自的优缺点，另外还介绍了相关的新工艺，并对此提出了看法。 1 火法-湿法联合提钒工艺 1.1 传统工艺 传统工艺为钠化焙烧水浸工艺，是高温条件下，由于金属氧化物的存在，氯化钠加速分解，产生活性氯和Na2O，活性氯与低价钒作用产生中间产物VOCl3，VOCl3高温条件下发生分解，反应生成可溶于水的钒酸钠盐[6]。传统工艺的基本流程为氯化钠焙烧→水浸出→酸沉粗钒→碱溶铵盐沉钒→热解脱氨制得精钒。该工艺的优点是工艺适用条件范围广，投资回收期短；其缺点是废气污染严重、回收率低、废液离子复杂。 传统工艺的焙烧一水浸的钒回收率仅45%-55%，究其原因是焙烧时V（V）与石煤中的钙、铁等反应生成如Fe（VO3）2、Fe（VO3）3、Ca（VO3）2等化合物及焙砂中有未完全氧化的V（IV）的化合物，它们均不溶于水，但溶于酸。因此邓庆云[7]等人提出了NaC焙烧一水浸一水浸渣酸浸——901树脂吸附提钒，钒总回收率达73%，比传统工艺提高25%以上。 石煤钠化焙烧提钒工艺缺点突出，但优势也很明显。如普适性强，成本低，钒浸出率高，并且浸出液中杂质含量少，钒易回收，废水也易处理和循环使用。
国内石煤提钒工艺现状分析及面临问题 邹晓勇 （吉首大学化工学院副教授，吉首市诚技科技开发有限公司总经理，湖南省） 邹晓勇，男，41岁 从事石煤提钒新技术研究十多年，在石煤提钒领域发表论文十多篇； 主持研发的钙化焙烧低酸浸出离子交换法提钒技术已实现规模化工业运行两年多； 采用该项技术的石煤提钒项目已获得国内多个省市环保部门的项目批复。 石煤提钒，通常指以含钒碳质页岩、含钒煤矸石等为原料提取钒化合物的工业过程。 我国的石煤提钒工业起步于70年代末期，此后经历了两次大的发展时期，即八十年代的初步发展期，以及2004年到现在的大发展期。石煤提钒工业经过三十年的发展，在钒行业已经具有较重要的地位，产量估计已经达到钒总产量的40%左右。在工业行业里，石煤提钒是个较年轻的行业，在工艺、设备方面仍然处于较落后的状况，仍然存在较大的技术和经济提升空间。 1 石煤提钒工艺现状 经过三十年的发展，石煤提钒工艺发展为两大工艺路线，即火法焙烧湿法浸出提钒工艺和湿法酸浸提钒工艺。火法焙烧湿法浸出提钒工艺，指的是矿石经过高温氧化焙烧，低价钒氧化转化为五价钒，再进行湿法浸出得到含钒液体实现矿石提钒的工艺过程；湿法酸浸提钒工艺，指的是含钒原矿直接进行酸浸，包括在较高浓度酸性条件下，甚至是加热加压、氧化剂存在的环境下，实现矿物中钒溶解得到含钒液体的工艺过程。 1.1火法焙烧湿法浸出提钒工艺 火法焙烧湿法浸出提钒工艺，根据焙烧过程添加剂的不同或焙烧机理的区别，分为加盐焙烧提钒工艺、空白焙烧提钒工艺、钙化焙烧提钒工艺等。 1.1.1加盐焙烧提钒工艺 1976年，湖南冶金研究所与岳阳新开公社合作进行石煤提钒的试验研究并建厂生产。焙烧设备选用安化钒厂的平窑，并对之进行了改进。到1979年，石煤加盐氧化钠化焙烧—水浸—水解沉粗钒—粗钒碱溶精制—精钒的传统工艺流程己经形成，此工艺也就是行业传统上说的“钠法焙烧、两步法沉钒工艺”或“加盐焙烧提钒工艺”。