论文部分内容阅读
钒是十分重要的战略性矿物资源。钢中添加一定质量的钒就可以提高钢的强度和韧性,例如结构钢中加入质量分数为0.1%的钒,钢的强度就可以提高1020%,结构重量可减轻1525%,成本可降低810%。我国90%左右的钒都应用于钢铁工业。钒钢具有强度大,韧性、耐磨性及耐蚀性好等特点,广泛应用于输油（气）管道、建筑、桥梁、钢轨和压力容器等工程建设中。在新型清洁提钒工艺技术中,钙化转炉钒渣经过焙烧、硫酸浸取后形成含钒浸取液,钒浸取液的制取是清洁提钒工艺中的重要工序之一,含钒浸取液中含有一定量的磷。磷是钢铁生产过程中的有害物质,它会降低钢材的焊接性能、可塑性、冷弯性、韧性等,进而影响钢材产品质量。研究有效的除磷工艺技术,提高钒终产品的纯度和质量,对促进钒产业的可持续发展具有重要意义。本文实验所用的原料为攀钢转炉钒渣钙化焙烧渣,其中V元素的质量分数为4.57 wt%,P元素的质量分数为0.29 wt%。同时,钒渣中还含有大量的Fe、Si、Ti、Mn等杂质元素;钒渣中的V主要以Fe VO4尖晶石相存在,而P主要以焦磷酸二氢钙和磷酸钙的形式存在。钙化转炉钒渣经硫酸浸取后,浸出液中的P元素主要以PO43-形式存在,同时还含有少量的P3O105-和多聚磷酸盐。采用化学沉淀法对钙化转炉钒渣酸浸液进行除磷实验,重点研究了除磷剂的种类、投加量、反应条件对除磷效果的影响。实验确定了不同种类除磷剂的除磷效率,以及最佳的除磷条件。实验结果表明,硅酸钙（CaSiO3）和硫酸铝（Al2（SO4）3·18H2O）在酸性含钒浸取液除磷,除磷率只有78%和64.13%,除磷后含钒浸取液中的磷浓度还是很高。聚合硫酸铁除磷的最佳条件为:n（Fe/P）=1.0,T=50℃,t=60 min,除磷率达到了88.76%,含钒浸取液中的磷含量可从783 mg/L降低至88 mg/L,具有较好的除磷效果。采用聚合硫酸铁和硫酸铝复合除磷时,利用Al3+促进酸性钒浸出液中钒磷杂多酸水解为PO43-,再利用Al3+、Fe3+和OH-、PO43-之间的络合共沉淀以及含铁的羟基络合物的吸附作用,实现高效除磷。在温度为50℃,反应时间为60 min,n（Fe:Al:P）=0.6:0.4:1时含钒浸取液中的磷含量可从874 mg/L降低至79 mg/L,除磷率可以达到91.09%。采用XRD、FT-IR等仪器对除磷后的沉淀物进行分析表征,确定了铁盐、铝盐除磷机理。铁盐、铝盐沉淀物的XRD图谱上都没有出现明显的特征峰,说明除磷沉淀物中几乎全部为无定形结构的分子,即除磷过程中起关键作用的是Fe3+和OH-、PO43-之间的络合共沉淀方式和含铁的羟基络合物（Fe-OH）的吸附作用,它们能够吸附大量磷酸根,生成无定型结构的金属磷酸盐,实现除磷目的。