钒渣硫酸溶解试验研究

白王敏　李存国　郑康豪　李贵　郭昕　贺鹏

摘 要：钒属贵重金属，我国约60%的钒化合物以钒渣为原料生产。钒渣矿物颗粒结合致密，有价元素赋存复杂。钒渣钠化焙烧生产方式对大气污染严重，对周围生态环境造成极大危害。该文针对当前钒渣生产方式存在的缺点，对钒渣进行直接硫酸酸溶浸出试验研究，获得了钒渣硫酸溶解的最佳实验条件：硫酸浓度2 mol/L、液固比5、浸出反应温度70℃、反应时间2 h、磨矿细度70%最佳。

关键词：钒渣 酸溶 影响因素

中图分类号：TQ135 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）07（a）-0097-02

钒是一种极为重要的工业原料，广泛应用于钢铁、化工、航空航天、电子等领域，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[1]。钒在自然界中分布相当分散，一般不会形成单独矿床，主要是同金属矿，如铁、钛、铜、铅、铀、钼、锌、铝矿等共生，或与粘土矿、磷矿或油类矿共生。典型的共生矿为钒钛磁铁矿，世界上已经探明的钒资源储量有98%共生于钒钛磁铁矿，其中钒品位较低，通常V2O5含量为0.2%～1.4%，但它在世界上储量最大，超过400亿t，是提取钒的主要原料，一般将其冶炼成铁水后氧化吹炼得到钒渣作为生产钒产品的主要原料[1-3]。目前，国内外主要采用钠化焙烧法提钒。其方法工艺能耗大、V提取率低且钒渣中伴生的有价金属Cr、Mn、Ti没有得到回收利用，造成资源浪费并污染环境。同时该法会排出大量的Cl2、SO2等有害气体，对环境造成污染，对人体的健康造成危害[4-8]。基于以上这些钒渣生产方式的缺点，该文对钒渣直接硫酸溶解进行试验研究，以期为钒渣的绿色回收提供科学依据。

1 实验方法

钒渣酸溶实验在250 mL的锥形瓶中进行，每次浸出所取钒渣样品为10 g，浸出过程中反应温度通过水浴锅加热控制，反应一定时间后进行固液分离，对所得滤渣烘干，称重。

2 结果与讨论

2.1 硫酸浓度对钒渣酸溶浸出的影响

首先在反应温度70 ℃、液固比5、反应时间1 h、磨矿细度-200目含量为70%、搅拌速度300 rpm的条件下，考察硫酸浓度对钒渣硫酸浸出实验的影响，结果见表1。实验结果表明，随着硫酸浓度的提高，钒渣的酸蚀率升高；但当硫酸浓度达到2 mol/L后，再提高硫酸浓度，钒渣酸蚀率提高较少，故钒渣硫酸酸溶浸出以硫酸浓度2 mol/L较佳。

2.2 反应温度对钒渣酸溶浸出的影响

在硫酸浓度2 mol/L、液固比5、反应时间1 h、磨矿细度-200目含量70%、搅拌速度300 rpm条件下，考察反应温度对钒渣硫酸酸溶浸出实验的影响，结果见表2。实验结果表明，随着反应温度的升高，钒渣酸蚀率显著提高，故提高温度有利于钒渣的硫酸酸溶浸出。

2.3 磨矿细度对钒渣酸溶浸出的影响

在硫酸浓度2 mol/L、液固比5、反應时间1 h、反应温度70 ℃、搅拌速度300 rpm条件下，考察磨矿细度对钒渣硫酸酸溶浸出实验的影响，结果见表3。实验结果表明，随着磨矿细度（-200目的百分含量）的增大，钒渣酸蚀率增大，磨矿细度-200目含量为70%时，钒渣酸蚀率最高。故钒渣硫酸酸溶浸出以磨矿细度70%为较佳。

2.4 搅拌速度对钒渣酸溶浸出的影响

在硫酸浓度2 mol/L、液固比5、反应时间1 h、反应温度70 ℃，磨矿细度-200目含量70%条件下，考察搅拌速度对钒渣硫酸酸溶浸出实验的影响，结果见表4。实验结果表明，随着搅拌速度的增大，钒渣酸蚀率增大，搅拌速度为300 rpm时，钒渣酸蚀率最高。故钒渣硫酸酸溶浸出以搅拌速度300 rpm为较佳。

2.5 反应时间对钒渣酸溶浸出的影响

在硫酸浓度2 mol/L、液固比5、搅拌速度300 rpm、反应温度70 ℃、磨矿细度-200目含量70%的条件下，考察不同的反应时间对钒渣硫酸酸溶浸出实验的影响，结果见表5。实验结果表明，延长反应时间，钒渣的酸蚀率大致呈增大的趋势。当反应时间为2 h时，钒渣酸蚀率最大，故钒渣酸溶浸出以反应时间2 h为最佳。

3 结语

针对钒渣钠化焙烧环境污染严重的特点，对钒渣进行硫酸溶解浸出实验，获得了钒渣硫酸溶解的最佳条件为硫酸浓度2 mol/L、液固比5、浸出反应温度70 ℃、反应时间2 h、磨矿细度-200目含量70%。

参考文献

[1] 刘崇志.趣谈化学元素（四）[M].北京：冶金工业出版社，1992：33-34.

[2] 黄道鑫.提钒炼钢[M].北京：冶金工业出版社，2000：11-12.

[3] 崔可忠.钒及其在黑色冶金中的应用[M].北京：科学技术出版社，1989：37-41.

[4] 付自碧.钒钛磁铁矿提钒工艺发展历程及趋势[J].中国有色冶金，2011（6）：29-33.

[5] 郭昕，王玲，郑康豪，等.钒渣提钒工艺研究进展[J].中国矿业，2016（25）：435-437.

[6] 李兰杰，陈东辉，白瑞国，等.钒渣中钒铬提取技术研究进展[J].矿产综合利用，2013（2）：7-11.

[7] 李亮.从转炉钒渣中提取五氧化二钒的新工艺研究[D].东北大学，2013.

[8] Moskalyk RR，Alfantazi AM.Processing of vanadium：a review[J].Mineral Enginering，2003，16（9）：793-805.