唐紅建

（攀鋼集團(tuán)研究院 釩鈦資源綜合利用國(guó)家重點(diǎn)試驗(yàn)室，四川 攀枝花 617000）

釩渣鈉化焙燒—水浸提釩［1-3］工藝綜合回收率高，工藝成熟，在提釩工業(yè)應(yīng)用廣泛。但該工藝存在鈉鹽熔點(diǎn)低，焙燒時(shí)容易造成爐料結(jié)塊、粘爐、結(jié)圈，影響釩的轉(zhuǎn)化和設(shè)備的正常運(yùn)行；提釩尾渣中鈉鹽含量高，不能直接作為高爐冶煉原料，給提釩尾渣的綜合利用帶來(lái)困難［4］；鈉化焙燒過程中分解出的廢水廢氣嚴(yán)重污染環(huán)境［5］，腐蝕設(shè)備，限制了其進(jìn)一步發(fā)展。為此，攀鋼集團(tuán)研發(fā)了環(huán)境更為友好、原料可實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)的釩渣鈣化焙燒—硫酸浸出提釩［6］工藝，但該工藝在提高釩浸出率的同時(shí)，也使部分雜質(zhì)進(jìn)入溶液，增加了凈化工序難度。特別是磷的存在會(huì)對(duì)后期處理帶來(lái)極大的危害，尤其對(duì)沉釩影響極大，磷與釩會(huì)形成穩(wěn)定的絡(luò)合物H7［P（V2O5）6］，還會(huì)與 Fe3＋、Al3＋生成磷酸鹽沉淀，污染多釩酸銨（APV），影響五氧化二釩的質(zhì)量［7］，所以，在沉釩前必須去除浸出液中的磷。

目前，從含釩酸浸液中除磷的研究鮮有報(bào)道。試驗(yàn)研究了用除磷劑X從釩渣鈣化焙燒硫酸浸出液中去除磷，為從含釩酸浸液中除磷探求有效途徑，從而完善鈣化焙燒—酸浸提釩工藝，提高該工藝的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

1 試驗(yàn)部分

1．1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)用釩渣鈣化焙燒硫酸浸出液（pH＝2．5）的主要元素質(zhì)量濃度采用ICP-AES測(cè)定，結(jié)果見表1，其中P主要以磷酸根形式存在。

表1 酸性浸出液中主要元素質(zhì)量濃度 g／L

1．2 試驗(yàn)原理

試驗(yàn)用除磷劑X是一種多孔、高分散度的材料，比表面積大，對(duì)酸浸液中的磷酸根具有很強(qiáng)的吸附親和力。利用磷在該除磷劑表面粘附、架橋、表面沉淀作用，實(shí)現(xiàn)酸浸液中雜質(zhì)元素磷與有用元素釩的分離。同時(shí)，因酸浸液pH較低，可使除磷劑X中的部分離子溶解出來(lái)，與磷酸根離子生成羥基磷酸鈣等沉淀而析出。

1．3 試驗(yàn)方法

取含釩酸浸液100mL置于恒溫水浴鍋中的燒杯中，待恒溫水浴達(dá)到指定溫度后，加入一定量除磷劑X，攪拌反應(yīng)一段時(shí)間后，停止攪拌，過濾，用少量去離子水洗滌濾渣，取濾液測(cè)定磷和釩的質(zhì)量濃度，計(jì)算磷去除率（α）和釩損失率（β）。

式中：ρ0（P）—酸 浸 液 中 磷 質(zhì) 量 濃 度，g／L；ρ1（P）—濾液中磷質(zhì)量濃度，g／L；ρ0（V）—酸浸液中釩質(zhì)量濃度，g／L；ρ1（V）—濾液中釩質(zhì)量濃度，g／L。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2．1 除磷劑X加入量對(duì)除磷效果的影響

試驗(yàn)條件：初始pH＝2．5，反應(yīng)溫度為60℃，反應(yīng)時(shí)間為25min，攪拌速度為600r／min。除磷劑X加入量對(duì)除磷效果的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1 除磷劑X加入量對(duì)除磷效果的影響

從圖1看出，隨除磷劑加入量增加，磷去除率和釩損失率均升高。這可能是因?yàn)槌讋┰谖搅椎耐瑫r(shí)也吸附部分釩離子，造成釩的損失。除磷劑X加入量越大，吸附釩離子就越多，因此要控制除磷劑的加入量，使釩損失率控制在較低水平。綜合考慮，除磷劑X加入量選擇為10g。

2．2 反應(yīng)溫度對(duì)除磷效果的影響

試驗(yàn)條件：初始pH＝2．5，除磷劑X加入量為10g，反應(yīng)時(shí)間為30min，攪拌速度為600 r／min。反應(yīng)溫度對(duì)除磷效果的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 反應(yīng)溫度對(duì)除磷效果的影響

從圖2看出，隨溫度升高，磷去除率先升高后降低，釩損失率逐漸升高。原因可能是溫度升高，在熱力學(xué)上有利于除磷過程的進(jìn)行，但溫度過高會(huì)影響除磷劑X的吸附性能。綜合考慮，適宜的反應(yīng)溫度確定為60℃。

2．3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)除磷效果的影響

試驗(yàn)條件：初始pH＝2．5，除磷劑X加入量為10g，反應(yīng)溫度為60℃，攪拌速度為600 r／min。反應(yīng)時(shí)間對(duì)除磷效果的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)除磷效果的影響

從圖3看出，隨反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，磷去除率和釩損失率均升高。時(shí)間越長(zhǎng)，除磷效果越好，但磷反應(yīng)越充分，過程夾雜的釩也越多，導(dǎo)致釩損失量逐漸增多。綜合考慮，反應(yīng)時(shí)間確定為25min。

2．4 酸浸液pH對(duì)除磷效果的影響

試驗(yàn)條件：除磷劑X加入量為10g，反應(yīng)時(shí)間為25min，攪拌速度為600r／min，溫度為60℃。酸浸液pH對(duì)除磷效果的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 酸浸液pH對(duì)除磷效果的影響

酸浸液pH會(huì)影響溶液中磷與釩的存在狀態(tài)，進(jìn)而影響除磷效果。從圖4看出，隨酸浸液pH增大，磷去除率先升高后降低，這可能是因?yàn)檫m宜的pH改變了酸浸液中磷的存在形式，而此種形式的磷能更好地被除磷劑X吸附；同理，pH的改變也會(huì)影響酸浸液中釩的存在形式，不同狀態(tài)的釩被除磷劑吸附夾帶的能力不同，所以釩損失率先升高，后隨pH增大又降低，之后又升高。綜合考慮，確定酸浸液pH以2．25為宜。

2．5 穩(wěn)定性驗(yàn)證試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，確定從釩渣鈣化焙燒硫酸浸出液中除磷的最佳工藝條件為：除磷劑X加入量10g，反應(yīng)溫度60℃，pH＝2．25，反應(yīng)時(shí)間25min。在最佳條件下進(jìn)行4組穩(wěn)定性試驗(yàn)，結(jié)果表明，含釩酸浸液的磷去除率和釩損失率均較穩(wěn)定，磷去除率在68%～70%之間，釩損失率在2．2%左右。

3 結(jié)論

用除磷劑X可以去除釩渣鈣化焙燒硫酸浸出液中的磷，最佳條件下，磷去除率穩(wěn)定在68%～70%之間，釩損失率較低，僅為2．2%左右。用除磷劑X去除釩渣鈣化焙燒硫酸浸出液中的磷工藝簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)清潔除磷，具有良好的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。

［1］陳家鏞．濕法冶金手冊(cè)［M］．北京：冶金工業(yè)出版社，2005：947-950．

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［4］杜維玲，陳華．提釩尾渣返回鋼鐵流程的資源化利用［J］．北方釩鈦，2011，12（1）：20-24．

［5］鐘海云．有色金屬冶金提取手冊(cè)［M］．北京：冶金工業(yè)出版社，2002：276-279．

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