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项目年度编号
2100100574
中图分类号
TF841.3
成果公布年份
2021
成果简介
中国钒钛磁铁矿提钒主要采用钒渣高温钠化焙烧-水浸-铵盐沉钒方法，该方法钒收率不足80%，铬不能回收，未能回收的钒和铬形成钒铬污泥。中国每年产生近8万吨，其中攀钢年产生量1.5万吨。因缺乏钒、铬、铁、硅的深度分离技术，钒铬污泥一直堆存处置，造成严重的资源浪费和环境污染。铬、钒均属过渡金属，在元素周期表(基本)相邻，化学性质相近，已有分离方法难以实现铬、钒的深度分离。硅在酸性体系易形成硅溶胶，使液固分离无法顺行，碱性体系易转化为硅酸钠，脱除困难。
自2011年开始，攀钢集团即委托中科院过程所开展钒铬污泥资源化利用技术的开发。在对钒铬污泥组成、物相系统分析的基础上，基于中科院过程所的长期积累，形成了几点共识：(1)钒铬污泥需采取酸性湿法浸出的总路线；(2)鉴于攀钢钒铬污泥高钒的特性，需在钒、铬深度分离前实现钒的初步分离；(3)高温可实现酸性液中硅溶胶向硅凝胶的转化；(4)高温脱硅同时利用黄铁矾法可同步实现酸性液中铁的沉淀；(5)含钒氢氧化铬粗品采用低碱脱钒是实现钒、铬深度分离的有效方法；(6)钒铬污泥中的铬应制备为氢氧化铬或氧化铬产品。基于以上认识，攀钢集团钒钛资源股份有限公司联合中科院过程所经过多年研究，提出了铬/钒/铁梯级分离及硅杂质深度脱除新方法，解决了钒、铬、硅的深度分离难题，建立了钒铬污泥硫酸高效酸解-硅杂质定向脱除及铁的同步沉淀-多钒酸盐沉淀初步除钒-氢氧化铬沉淀-碱性深度脱钒-钒铬产品制备新技术，从根本上解决了钒铬污泥资源化利用难题。
项目组研发出高温定向结晶脱硅法实现了硅杂质的深度脱除，并同步实现铁的脱除，硅、铁的脱除率大于98%，酸浸液中硅、铁含量小于100 ppm；通过价态及pH值调控，将三价铬离子变为碱式硫酸铬分子，从而避免了铬离子与多钒酸根的结合，使得高三价铬溶液中80%以上的钒以多钒酸盐沉淀的形式分离，分离后溶液铬钒质量比可大于50。对于溶液中的少量钒，在沉淀氢氧化铬后，采用稀碱脱钒技术，将氢氧化铬中吸附的钒与氢氧根置换，钒进入溶液，形成钒酸钠，氢氧化铬中钒含量可小于0.1%。经过项目组长期努力，2018年在攀钢集团钒钛资源股份有限公司建成1.5万吨/年钒铬污泥资源化利用产线，已实现经济稳定运行。该技术彻底解决了钒铬污泥的环境风险，并将其资源化利用，该项目每年减排钒铬污泥15000吨，其中减排重金属铬800吨，减排钒200吨，促进了中国钒化工产业的绿色升级，提升了钒化工行业的整体技术水平。
该项目推广应用前景较好，可为其它含铬废物处理提供切实可行的技术方案，同时该项目提出的相似金属分离技术对于其它相似金属的深度分离具有重要的借鉴意义。更为重要的是，随着中国钒钛磁铁矿资源的大量开采，低铬钒钛磁铁矿面临枯竭，中国的钒钛磁铁矿利用将进入高铬时代。但由于缺乏钒铬分离技术，攀西地区36亿高铬型钒钛磁铁矿无法利用，而被迫封存。该项目提出的钒铬分离方法可为中国高铬型钒钛磁铁矿开发利用提供有效的解决方案。
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