釩冶金廢水資源化循環利用副產氯化鈉工藝研究

發布時間：2021-03-06所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次

摘 要： 摘要：探討了釩冶金廢水循環利用工藝可行性，通過上述工藝實施可實現釩冶金廢水零排放，同時副產合格氯化鈉產品，返回應用于釩冶金生產。 關鍵詞：釩冶金;廢水零排放;氯化鈉 釩渣提釩是生產五氧化二釩的主要方法。以霧化釩渣或轉爐釩渣為原料，采用鈉化培燒

　　摘要：探討了釩冶金廢水循環利用工藝可行性，通過上述工藝實施可實現釩冶金廢水零排放，同時副產合格氯化鈉產品，返回應用于釩冶金生產。

　　關鍵詞：釩冶金;廢水零排放;氯化鈉

　　釩渣提釩是生產五氧化二釩的主要方法。以霧化釩渣或轉爐釩渣為原料，采用鈉化培燒、水浸、酸性釩鹽沉釩的工藝時，每生產1噸五氧化二釩要排出約60m3提釩廢水。提釩廢水中所含鈉鹽、Cr6+、V5+一方面對人體有致毒作用，會抑制水生物和農作物的生長;另一方面殘余的鈉、釩、鉻是有價值的重要元素。

　　1含釩廢水的處理現狀

　　目前,含釩廢水的治理方法主要有10多種,這些方法可分為四大基本類型,即物理法、化學法、物理化學法和生物法。物理法主要有硅藻土吸附法、活性炭吸附法等;化學法主要有鐵屑(或硫酸亞鐵)沉淀法、二氧化硫沉淀法、鋇鹽法等;物理化學法主要有離子交換法、TBP萃取法、反滲透法、電解法等;生物法主要有厭氧和好氧生物法�，F在工業上對于含釩廢水的處理大都采用化學沉淀法和離子交換法,其中主要包括鐵屑(或硫酸亞鐵)沉淀法、二氧化硫沉淀法和離子交換法[1-4]。

　　1.1鐵屑(或硫酸亞鐵)沉淀法

　　鐵屑(或硫酸亞鐵)沉淀法處理含釩廢水包括還原和中和兩個化學反應過程,即在還原過程中投加還原劑(鐵屑或硫酸亞鐵),使V5+和Cr6+分別還原成V4+或V3+，Cr3+;在中和過程中投加CaO或NaOH,Na2CO3，從而使Cr3+，V4+或V3+水體沉淀。目前該方法已經在工程上得到一定應用,如德國魯奇公司、意大利艾姆科公司以及四川川投峨眉鐵合金廠都在采用類似方法處理含釩廢水。但此種廢水處理方法易產生腐蝕鈍化的現象,從而影響凈水效果的穩定性,需要進一步研究改進措施。

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　　硫酸亞鐵-石灰法，該方法設備簡單，處理量大、脫釩效果好(V<0.1mg/L)，但處理過程渣量大，收集干化困難，且無法回收釩，鉻等;鐵屑-石灰法，該法能以廢治廢，處理成本低，但凈水能力較差，只適合處理低濃度廢水，不具備回收功能。

　　1.3離子交換法

　　離子交換樹脂是一種含有活性基團的合成功能高分子材料,它是由交聯的高分子共聚物引入不同性質離子交換基團而成。離子交換樹脂具有交換、選擇、吸附和催化等功能。使用強堿性季胺型離子交換樹脂,從含多種雜質陽離子的水溶液中分離和回收釩,國內外早有報道。Taylor.M.J.C概述了采用離子交換法從含低濃度釩溶液中回收釩的發展過程;Coriqliano研究了一種新的離子交換方法用于回收石油發電站固體殘渣中酸瀝濾溶液里的釩;國內蔣馥華等采用國產強堿201×4(717#)苯乙烯型陰離子交換樹脂,也進行了含釩廢水回收V2O5的試驗。雖然離子交換法可回收釩、鉻,處理效果也比較穩定,但其缺點是離子交換樹脂用量較大,再生頻繁,處理成本偏高。

　　上述方法均可回收釩鉻，但處理后廢水含有大量鈉鹽無法實現廢水的零排放，

　　針對現有的提釩廢水處理工藝的缺點，采取廢水資源化循環利用副產氯化鈉工藝的技術措施，開發出一種可以根治提釩廢水污染的新工藝。

　　3工藝研究

　　3.1實驗步驟

　　(1)浸出：取1kg熟料于1500mL上一循環沉釩后液(后因熟料品味發生變化，改為2kg熟料分兩次浸出)中，90℃浸出0.5h，過濾后500mL上一循環沉釩后液，兩液合并作為浸出液。

　　(2)冷卻脫鈉：浸出液靜置至室溫，過濾，得到脫鈉后液、鈉鹽。

　　(3)除雜：脫鈉后液加入2g鋁酸鈉，90℃除硅后，過濾，得到凈化液。

　　(4)結晶沉釩：凈化液(約2L)，加入20g配合物，常溫下，加入上一循環鹽酸轉晶液，如不足，補加鹽酸，調節pH=2，攪拌0.5h過濾，得到沉釩后液、粗釩配合物，沉釩后液返回浸出。

　　(5)轉晶：粗制配合物加入至200mL10%鹽酸進行轉晶，轉晶液用于下一循環結晶沉釩。

　　3.2實驗結果

　　(1)循環次數與浸出液鈉離子濃度關系

　　由圖2可見，隨著循環次數的增加，鈉離子濃度逐漸升高。至15次循環以后，鈉離子濃度趨于穩定，有氯化鈉晶體析出。

　　(2)循環次數與沉釩后液釩濃度關系

　　由圖3可見，隨著循環次數的增加，沉釩后液中釩濃度穩定在1.5g/L以下，說明液相中鈉離子濃度升高，未對沉釩工序造成不良影響。

　　(3)五氧化二釩產品質

　　由表1可知，循環后的五氧化二釩產品質量較好，滿足現行國標五氧化二釩合格品要求，主要雜質元素鈉、鉻、硅等無明顯升高。

　　(4)氯化鈉副產品質量

　　由表2可知，循環后的氯化鈉副產品質量，滿足現行國標工業鹽合格品要求，可返回焙燒工序循環使用。

　　4結論

　　通過上述工藝實施可實現釩冶金廢水零排放，產出五氧化二釩產品質量良好，同時副產合格氯化鈉產品，可返回應用于釩冶金生產。——論文作者：祁健