第10卷第4期 2010年8月
过程工程学报
The Chinese Journal of Process Engincering
碱性介质多元体系中钒酸钠结晶分离
张蒸12，王少娜，邹兴，杜浩，郑诗礼，张鳍
(1.中国科学院过程工程研究所，北京100190；2.北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083)）
VoL10 No.4 Aug.2010
摘要：测定了NaOH-NaNO,-Na;VO4-Na;CrO.-H,O五元体系各盐在碱中的相平衡浓度，根据所得数据对该体系中的Na;VO进行了冷却结晶分离.通过研究NaOH浓度、NaNO,浓度、结晶终点温度、降温速度、搅拌速度、晶种对钒酸钠结晶分离的影响，得到的最优实验条件为：结晶液中NaOH浓度200~250g/L，NaNO浓度200g/L左右，搅拌转速200r/min，80~40℃自然降溢，添加品种量1%()，该条件下Na;VO,结晶率为61%，晶体纯度可达95%，且
晶体颗粒大(147μm)，沉降分高速度快(<10min)。关键调：NaOH；NaNOy：Na,VO4：结晶；钒渣
中图分类号：0782 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2010)04-066007
系，其中Na;VO4的结晶分离是亚熔盐钒渣提钒清洁生
钒是一种重要的战略金属，在钢铁、有色冶金和化工部门用途广泛，约85%~90%的钒用于钢铁生产中1.2] 钒渣是目前我国用于提取工业VOs和冶炼钒铁的主要原料。传统的钒渣提钒方法为钠化焙烧，即以纯碱、食盐等为添加剂，通过高温氧化、钠化熔烧，将含钒原料中多价态的钒转化为水溶性五价钒的钠盐(Na2O-yV2Os)，然后用水浸取钠化焙烧产物，得到含钒及少量杂质的浸取液，调节溶液到一定pH值后加入铵盐[NHC1或(NH4)SO4]，使钒以偏钒酸铵或多钒酸铵形式沉淀析出，铵盐热分解得到V,O,34，但该方法存在钒资源利用率低、铬无法同步回收、废水废气排放量大、环境污染严重且治理代价大等不足(3)，严重制约了钒产业的可持续发展，
基于传统提钒方法存在的诸多不足，中国科学院过程工程研究所在亚熔盐介质成功应用于铬铁矿、铝土矿、高钛渣、赤泥等矿物/废渣的基础上[6-8，提出了亚熔盐法钒渣提钒清洁生产新工艺例，该工艺利用亚熔盐介质优良的物理化学特性强化钒渣的分解，通过添加 NaNO，强化钒渣氧化分解，可将钒转化温度由传统的 750~850℃降至400℃，钒单次转化率由传统工艺的 70%提高至95%以上，且可实现铬的同步提取
钒渣在亚熔盐介质中通过高效液相氧化反应后，其中的Fe被氧化成Fe2Os，Ti被氧化成TiOz后进入渣相. 反应结束后将熔体稀释，进行固液分离，V和Cr以 Na;VO4和NazCrO4的形式进入液相，因此，液相是 NaOH，NaNOs，Na;VO4，NazCrO4等并存的多元复杂体
产工艺能否顺行的关键环节．固液相平衡的研究是结晶分离的理论基础，而与上述复杂体系相关的一些子体系，如NaOHNaNO,H;O,NaOHNa;CrO,HO,NaOH Na；VO-H.O等，相关的相平衡研究已有部分报道，柏濑泓之等[10]研究了体系低于45C时Na;CrO4在NaOH水溶液中的相平衡，邹兴研究了NaOH-NaCrO.-H,O三元体系中NazCrO4在30,4560,80,95及110℃下的相平衡，文献[12]报道了NaOH-NaNO,-H,O三元体系中 NaNO;在0,30,75,100,125C时的溶解度数据，但对与新工艺相关的四元及五元体系中各盐在碱中的溶解度研究还未见报道，有关NaOH-NaNO,-Na;VO Na:CrO4-H,O体系中Na;VO4结晶方面的研究也未见报道.本工作在分析碱性介质多元体系中NaNO，Na;VO4， Na;CrO4溶解度的基础上，对Na;VO4的结晶分离进行了详细的工艺研究，建立了碱性介质多元体系中 Na;VO4结晶分离的新方法，为亚熔盐钒渣提钒清洁生产工艺的进一步应用提供理论基础和工艺指导，
2实验 2.1实验原料
实验所用试剂NaOH，NaNOs，Na;CrO-4H,O, Na;VO412H,O均为分析纯，北京化学试剂厂生产
实验所用水为高纯水，采用美国Millipore公司 Milli-Q型纯水机自制
2.2实验装置与分析仪器
实验所用装置如图1所示
分析仪器包括Optimal5300DV型电感耦合等离子
收稿日期；20100702，修回日期：2010-0818
基金项目：国家重点基础研究发展规划(973)基金资助项日(编号：2007CB613500)：国家高技术研究发展计划(863)基金资助项目(编号：2009AA064003) 作者简介：张然(1983-)，女，河北省唐山市人，硕士研究生，有色金属专业；郑诗礼，通讯联系人，E-mail:sizheng@home.ipe.ac.cn
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