利用含钒废渣生产高纯度五氧化二钒的方法

2017-09-11朱建岩河钢承钢钒钛事业部河北承德067000

化工管理 2017年23期

关键词：石灰乳高纯度废渣

朱建岩(河钢承钢钒钛事业部，河北承德 067000)

沈菲(河钢承钢检验检测中心，河北承德 067000)

利用含钒废渣生产高纯度五氧化二钒的方法

朱建岩(河钢承钢钒钛事业部，河北承德 067000)

沈菲(河钢承钢检验检测中心，河北承德 067000)

本文详细介绍含钒废渣中生产高纯度五氧化二钒的具体工艺，并简单介绍沉钒废水对于环境与人体的危害性，介绍两种容易在沉钒废水方面的主要浓度与成分，分析其特性与共性。为今后相关工作提行之有效的参考。

含钒废渣；高纯度；五氧化二钒；生产方法

从含钒废渣当中提炼五氧化二钒的主要方式有两种，分别为钠化焙烧法与钙化焙烧法。前者主要特点在于提炼钒的工艺较为成熟，但是存在较为严重的污染，提炼成本也比较高。我国大多数的生产工艺都是这一种。后者相对而言工艺较为简单，成本也比较低，焙烧过程更容易控制，可以消除氯气等污染气体。

1 废水的形成与主要成分

1.1 沉钒废水的形成

在传统生产工艺当中，钠化焙烧主要是将钒渣和钠盐混合，并在多塘炉、回转窖内通过氧气进行焙烧，并将钒转变为可以融入到水中的钒酸钠，并应用水、酸、碱等对焙烧熟料浸出掉，之后采用铵盐沉钒法和水解的方式促使钒借助钒酸铵、多钒酸钠等形式进行沉淀[1]。沉淀物主主要是通过煅烧之后融化成为工业所需要的五氧化二钒，其生产工艺的主要流程见图1。

图1 钠化焙烧工艺流程图

图2 钙化焙烧法流程图

钠化焙烧的沉钒废水主要是形成于沉钒的过程中，在上清废渣、过滤脱水的滤液当中。废水当中的主要污染因素较多，其中最典型的便是高酸性、铁、硫酸、五价钒等[2]。

钙化焙烧法主要是将钒渣、石灰石等进行混合，并在回转窖当中完成氧化钙化焙烧的过程，将钒转变为无法融入到水中的钒酸钙，并应用稀释酸将焙烧的熟料浸出，并生成可以融入到水中的钒化合物，之后应用水解沉钒法促使钒可以以水合五氧化二钒的多聚物形式生成。在沉淀物通过煅烧之后，可以融化制作成为工业化的五氧化二钒，其流程详情见图2。

钙化焙烧法的沉钒废水主要是形成在过滤的洗涤过程，并且在洗涤过程中的废水和酸浸残渣洗涤中形成的废水中是沉钒废水的主要形式。

沉钒废水的成分特点主要有：1、沉钒废水呈现较强的酸性。因为生产过程中均是应用酸进行浸出，所以工艺需要沉钒过程在酸性条件之下完成，所以沉钒废水呈现较强的酸性；2、废水当中的第一类污染物含量比较高五价钒与六价氯的含量比较高，其大多数都会远超过相关排放标准当中对于第一类污染物的最高允许排放标准；3、废水当中硫酸根的浓度比较大，同时盐的含量比较高，两种方式均会应用酸作为硫酸，这也是硫酸根浓度比较高的主要因素；4、钠化焙烧在沉钒过程中会采用一定量的铵盐沉钒，铵根离子此时会全部转移到废水当中，所以沉钒废水中的氨氮浓度比较高，约为5400mg/L。

2 含钒废渣生产高纯度五氧化二钒中废水的处理方法

氨氮废水的处理方式主要有生物硝化法、折点氯化法、吸附法、化学成点法以及离子交换法。上述的方式可以最大程度的限制处理低浓度氨氮废水，同时对于一些有色金属的冶炼过程中所形成的高氨氮浓度废水，普遍可以应用吹脱法的方式脱除掉氨氮。通过综合考虑之后，处理成本和处理效果等方式，最终提出了关于“蒸氨塔蒸氮折点氯化”的方式除去氨氮。

对于含有铬、钒的废水处理有许多的典型治理方法，例如二氧化碳还原法、铁氧体法、离子交换法、活性炭吸附法以及铁屑过滤法等等。通过综合对比之后，可以以硫酸亚铁还原与石灰乳中合法的方式进行治理，不仅有着成本的优势，同时治理效果也较为理想。

根据上述的分析，根据钠化焙烧的方式生产五氧化二钒的工艺提出了下列的改进措施，工艺流程为：1、将废水排入到调节池；2、放入到还原池同时当中加入硫酸亚铁；3、加入石灰乳实现中和；4、一方面将蒸汽排入到蒸氨塔，另一方面通过浓缩之后沉淀并排入到蒸氨塔，排除氨气之后实现硫氨生产，并在剩余的废水中加入适当的盐酸与氯片水萃钢渣。加入硫酸亚铁实现氧化还原反应可以将废水当中各种元素进行还原，同时项目当中加入了2.1g/L的废水，石灰乳的加入量可以保障废水呈现碱性，并且将PH值保持在8左右，蒸氨塔当中的废水必须在碱性的情况下进行反应，此时氨氮出水浓度约为100mg/L，出血之后加入盐酸与氯片，并将剩余的氨氧化形成氮气排除，从而完成生产。

按照某钙化焙烧沉钒废水，提出针对性的改进方案：1、将硫酸亚铁加入到废水当中，并在反应之后加入石灰乳，促使其以还原的形式进行沉淀，通过过滤之后再加入碱液进行沉淀，过滤之后便可以达到《污水综合排放标准》当中所指出的一级标准，其中锰的含量约为3g/L。