釩渣硫酸溶解試驗研究

白王敏　李存國　鄭康豪　李貴　郭昕　賀鵬

摘 要：釩屬貴重金屬，我國約60%的釩化合物以釩渣為原料生產。釩渣礦物顆粒結合致密，有價元素賦存復雜。釩渣鈉化焙燒生產方式對大氣污染嚴重，對周圍生態環境造成極大危害。該文針對當前釩渣生產方式存在的缺點，對釩渣進行直接硫酸酸溶浸出試驗研究，獲得了釩渣硫酸溶解的最佳實驗條件：硫酸濃度2 mol/L、液固比5、浸出反應溫度70℃、反應時間2 h、磨礦細度70%最佳。

關鍵詞：釩渣 酸溶 影響因素

中圖分類號：TQ135 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）07（a）-0097-02

釩是一種極為重要的工業原料，廣泛應用于鋼鐵、化工、航空航天、電子等領域，釩的氧化物已成為化學工業中最佳催化劑之一，有“化學面包”之稱[1]。釩在自然界中分布相當分散，一般不會形成單獨礦床，主要是同金屬礦，如鐵、鈦、銅、鉛、鈾、鉬、鋅、鋁礦等共生，或與粘土礦、磷礦或油類礦共生。典型的共生礦為釩鈦磁鐵礦，世界上已經探明的釩資源儲量有98%共生于釩鈦磁鐵礦，其中釩品位較低，通常V2O5含量為0.2%～1.4%，但它在世界上儲量最大，超過400億t，是提取釩的主要原料，一般將其冶煉成鐵水后氧化吹煉得到釩渣作為生產釩產品的主要原料[1-3]。目前，國內外主要采用鈉化焙燒法提釩。其方法工藝能耗大、V提取率低且釩渣中伴生的有價金屬Cr、Mn、Ti沒有得到回收利用，造成資源浪費并污染環境。同時該法會排出大量的Cl2、SO2等有害氣體，對環境造成污染，對人體的健康造成危害[4-8]?；谝陨线@些釩渣生產方式的缺點，該文對釩渣直接硫酸溶解進行試驗研究，以期為釩渣的綠色回收提供科學依據。

1 實驗方法

釩渣酸溶實驗在250 mL的錐形瓶中進行，每次浸出所取釩渣樣品為10 g，浸出過程中反應溫度通過水浴鍋加熱控制，反應一定時間后進行固液分離，對所得濾渣烘干，稱重。

2 結果與討論

2.1 硫酸濃度對釩渣酸溶浸出的影響

首先在反應溫度70 ℃、液固比5、反應時間1 h、磨礦細度-200目含量為70%、攪拌速度300 rpm的條件下，考察硫酸濃度對釩渣硫酸浸出實驗的影響，結果見表1。實驗結果表明，隨著硫酸濃度的提高，釩渣的酸蝕率升高；但當硫酸濃度達到2 mol/L后，再提高硫酸濃度，釩渣酸蝕率提高較少，故釩渣硫酸酸溶浸出以硫酸濃度2 mol/L較佳。

2.2 反應溫度對釩渣酸溶浸出的影響

在硫酸濃度2 mol/L、液固比5、反應時間1 h、磨礦細度-200目含量70%、攪拌速度300 rpm條件下，考察反應溫度對釩渣硫酸酸溶浸出實驗的影響，結果見表2。實驗結果表明，隨著反應溫度的升高，釩渣酸蝕率顯著提高，故提高溫度有利于釩渣的硫酸酸溶浸出。

2.3 磨礦細度對釩渣酸溶浸出的影響

在硫酸濃度2 mol/L、液固比5、反應時間1 h、反應溫度70 ℃、攪拌速度300 rpm條件下，考察磨礦細度對釩渣硫酸酸溶浸出實驗的影響，結果見表3。實驗結果表明，隨著磨礦細度（-200目的百分含量）的增大，釩渣酸蝕率增大，磨礦細度-200目含量為70%時，釩渣酸蝕率最高。故釩渣硫酸酸溶浸出以磨礦細度70%為較佳。

2.4 攪拌速度對釩渣酸溶浸出的影響

在硫酸濃度2 mol/L、液固比5、反應時間1 h、反應溫度70 ℃，磨礦細度-200目含量70%條件下，考察攪拌速度對釩渣硫酸酸溶浸出實驗的影響，結果見表4。實驗結果表明，隨著攪拌速度的增大，釩渣酸蝕率增大，攪拌速度為300 rpm時，釩渣酸蝕率最高。故釩渣硫酸酸溶浸出以攪拌速度300 rpm為較佳。

2.5 反應時間對釩渣酸溶浸出的影響

在硫酸濃度2 mol/L、液固比5、攪拌速度300 rpm、反應溫度70 ℃、磨礦細度-200目含量70%的條件下，考察不同的反應時間對釩渣硫酸酸溶浸出實驗的影響，結果見表5。實驗結果表明，延長反應時間，釩渣的酸蝕率大致呈增大的趨勢。當反應時間為2 h時，釩渣酸蝕率最大，故釩渣酸溶浸出以反應時間2 h為最佳。

3 結語

針對釩渣鈉化焙燒環境污染嚴重的特點，對釩渣進行硫酸溶解浸出實驗，獲得了釩渣硫酸溶解的最佳條件為硫酸濃度2 mol/L、液固比5、浸出反應溫度70 ℃、反應時間2 h、磨礦細度-200目含量70%。

參考文獻

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[2] 黃道鑫.提釩煉鋼[M].北京：冶金工業出版社，2000：11-12.

[3] 崔可忠.釩及其在黑色冶金中的應用[M].北京：科學技術出版社，1989：37-41.

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[5] 郭昕，王玲，鄭康豪，等.釩渣提釩工藝研究進展[J].中國礦業，2016（25）：435-437.

[6] 李蘭杰，陳東輝，白瑞國，等.釩渣中釩鉻提取技術研究進展[J].礦產綜合利用，2013（2）：7-11.

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