利用含釩廢渣生產(chǎn)高純度五氧化二釩的方法

朱建巖(河鋼承鋼釩鈦事業(yè)部，河北 承德 067000)

沈菲(河鋼承鋼檢驗(yàn)檢測(cè)中心，河北 承德 067000)

利用含釩廢渣生產(chǎn)高純度五氧化二釩的方法

朱建巖(河鋼承鋼釩鈦事業(yè)部，河北 承德 067000)

沈菲(河鋼承鋼檢驗(yàn)檢測(cè)中心，河北 承德 067000)

本文詳細(xì)介紹含釩廢渣中生產(chǎn)高純度五氧化二釩的具體工藝，并簡(jiǎn)單介紹沉釩廢水對(duì)于環(huán)境與人體的危害性，介紹兩種容易在沉釩廢水方面的主要濃度與成分，分析其特性與共性。為今后相關(guān)工作提行之有效的參考。

含釩廢渣；高純度；五氧化二釩；生產(chǎn)方法

從含釩廢渣當(dāng)中提煉五氧化二釩的主要方式有兩種，分別為鈉化焙燒法與鈣化焙燒法。前者主要特點(diǎn)在于提煉釩的工藝較為成熟，但是存在較為嚴(yán)重的污染，提煉成本也比較高。我國(guó)大多數(shù)的生產(chǎn)工藝都是這一種。后者相對(duì)而言工藝較為簡(jiǎn)單，成本也比較低，焙燒過(guò)程更容易控制，可以消除氯氣等污染氣體。

1 廢水的形成與主要成分

1.1 沉釩廢水的形成

在傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝當(dāng)中，鈉化焙燒主要是將釩渣和鈉鹽混合，并在多塘爐、回轉(zhuǎn)窖內(nèi)通過(guò)氧氣進(jìn)行焙燒，并將釩轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢匀谌氲剿械拟C酸鈉，并應(yīng)用水、酸、堿等對(duì)焙燒熟料浸出掉，之后采用銨鹽沉釩法和水解的方式促使釩借助釩酸銨、多釩酸鈉等形式進(jìn)行沉淀[1]。沉淀物主主要是通過(guò)煅燒之后融化成為工業(yè)所需要的五氧化二釩，其生產(chǎn)工藝的主要流程見圖1。

圖1 鈉化焙燒工藝流程圖

圖2 鈣化焙燒法流程圖

鈉化焙燒的沉釩廢水主要是形成于沉釩的過(guò)程中，在上清廢渣、過(guò)濾脫水的濾液當(dāng)中。廢水當(dāng)中的主要污染因素較多，其中最典型的便是高酸性、鐵、硫酸、五價(jià)釩等[2]。

鈣化焙燒法主要是將釩渣、石灰石等進(jìn)行混合，并在回轉(zhuǎn)窖當(dāng)中完成氧化鈣化焙燒的過(guò)程，將釩轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)法融入到水中的釩酸鈣，并應(yīng)用稀釋酸將焙燒的熟料浸出，并生成可以融入到水中的釩化合物，之后應(yīng)用水解沉釩法促使釩可以以水合五氧化二釩的多聚物形式生成。在沉淀物通過(guò)煅燒之后，可以融化制作成為工業(yè)化的五氧化二釩，其流程詳情見圖2。

鈣化焙燒法的沉釩廢水主要是形成在過(guò)濾的洗滌過(guò)程，并且在洗滌過(guò)程中的廢水和酸浸殘?jiān)礈熘行纬傻膹U水中是沉釩廢水的主要形式。

沉釩廢水的成分特點(diǎn)主要有：1、沉釩廢水呈現(xiàn)較強(qiáng)的酸性。因?yàn)樯a(chǎn)過(guò)程中均是應(yīng)用酸進(jìn)行浸出，所以工藝需要沉釩過(guò)程在酸性條件之下完成，所以沉釩廢水呈現(xiàn)較強(qiáng)的酸性；2、廢水當(dāng)中的第一類污染物含量比較高五價(jià)釩與六價(jià)氯的含量比較高，其大多數(shù)都會(huì)遠(yuǎn)超過(guò)相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中對(duì)于第一類污染物的最高允許排放標(biāo)準(zhǔn)；3、廢水當(dāng)中硫酸根的濃度比較大，同時(shí)鹽的含量比較高，兩種方式均會(huì)應(yīng)用酸作為硫酸，這也是硫酸根濃度比較高的主要因素；4、鈉化焙燒在沉釩過(guò)程中會(huì)采用一定量的銨鹽沉釩，銨根離子此時(shí)會(huì)全部轉(zhuǎn)移到廢水當(dāng)中，所以沉釩廢水中的氨氮濃度比較高，約為5400mg/L。

2 含釩廢渣生產(chǎn)高純度五氧化二釩中廢水的處理方法

氨氮廢水的處理方式主要有生物硝化法、折點(diǎn)氯化法、吸附法、化學(xué)成點(diǎn)法以及離子交換法。上述的方式可以最大程度的限制處理低濃度氨氮廢水，同時(shí)對(duì)于一些有色金屬的冶煉過(guò)程中所形成的高氨氮濃度廢水，普遍可以應(yīng)用吹脫法的方式脫除掉氨氮。通過(guò)綜合考慮之后，處理成本和處理效果等方式，最終提出了關(guān)于“蒸氨塔蒸氮折點(diǎn)氯化”的方式除去氨氮。

對(duì)于含有鉻、釩的廢水處理有許多的典型治理方法，例如二氧化碳還原法、鐵氧體法、離子交換法、活性炭吸附法以及鐵屑過(guò)濾法等等。通過(guò)綜合對(duì)比之后，可以以硫酸亞鐵還原與石灰乳中合法的方式進(jìn)行治理，不僅有著成本的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)治理效果也較為理想。

根據(jù)上述的分析，根據(jù)鈉化焙燒的方式生產(chǎn)五氧化二釩的工藝提出了下列的改進(jìn)措施，工藝流程為：1、將廢水排入到調(diào)節(jié)池；2、放入到還原池同時(shí)當(dāng)中加入硫酸亞鐵；3、加入石灰乳實(shí)現(xiàn)中和；4、一方面將蒸汽排入到蒸氨塔，另一方面通過(guò)濃縮之后沉淀并排入到蒸氨塔，排除氨氣之后實(shí)現(xiàn)硫氨生產(chǎn)，并在剩余的廢水中加入適當(dāng)?shù)柠}酸與氯片水萃鋼渣。加入硫酸亞鐵實(shí)現(xiàn)氧化還原反應(yīng)可以將廢水當(dāng)中各種元素進(jìn)行還原，同時(shí)項(xiàng)目當(dāng)中加入了2.1g/L的廢水，石灰乳的加入量可以保障廢水呈現(xiàn)堿性，并且將PH值保持在8左右，蒸氨塔當(dāng)中的廢水必須在堿性的情況下進(jìn)行反應(yīng)，此時(shí)氨氮出水濃度約為100mg/L，出血之后加入鹽酸與氯片，并將剩余的氨氧化形成氮?dú)馀懦?，從而完成生產(chǎn)。

按照某鈣化焙燒沉釩廢水，提出針對(duì)性的改進(jìn)方案：1、將硫酸亞鐵加入到廢水當(dāng)中，并在反應(yīng)之后加入石灰乳，促使其以還原的形式進(jìn)行沉淀，通過(guò)過(guò)濾之后再加入堿液進(jìn)行沉淀，過(guò)濾之后便可以達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》當(dāng)中所指出的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其中錳的含量約為3g/L。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在含釩廢渣當(dāng)中生產(chǎn)五氧化二釩的過(guò)程中，借助分析各種方式所形成的沉釩廢水性質(zhì)與成分，提出相應(yīng)的處理方法，希望可以為相關(guān)工作人員提供有效的參考依據(jù)與科學(xué)建議。

[1]唐紅建.溶劑萃取法制備高純度五氧化二釩及尾渣再利用研究[D].東北大學(xué)，2013.