【摘 要】
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传统的钠化焙烧-浸出提钒工艺在焙烧过程中需要消耗大量的能源、添加剂,并且产生HC1、Cl2等有毒有害气体,严重污染环境。同时,一些改进的提钒工艺如钙化焙烧、复盐焙烧以及氧化焙烧等存在着生产流程复杂、金属回收率低和反应速率慢等问题。因此,研发一种高效、环保型提钒技术,对提升我国钒钛磁铁矿资源的综合利用水平具有重要意义。据统计每生产1吨钛白粉就会排出20%的废酸8～10吨,而中国钛白行业年产废酸达到6
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传统的钠化焙烧-浸出提钒工艺在焙烧过程中需要消耗大量的能源、添加剂,并且产生HC1、Cl2等有毒有害气体,严重污染环境。同时,一些改进的提钒工艺如钙化焙烧、复盐焙烧以及氧化焙烧等存在着生产流程复杂、金属回收率低和反应速率慢等问题。因此,研发一种高效、环保型提钒技术,对提升我国钒钛磁铁矿资源的综合利用水平具有重要意义。据统计每生产1吨钛白粉就会排出20%的废酸8～10吨,而中国钛白行业年产废酸达到60万吨,直接排放将造成严重的环境污染。本课题是以无焙烧直接加压酸浸提钒、钪工艺为对象,运用METSIM流程模拟软件对该工艺进行仿真,经模拟计算出的V、Fe、Mn、Cr等元素的浸出率、Sc和V等元素的萃取率和反萃率、以及沉钒率与实际技术指标进行对比,从而验证各工序运用METSIM模拟的可行性;验证完毕后,以10万吨/年的钒渣处理量为基准,运用METSIM对各工序进行设备选型,同时通过模拟计算得出最终钒产品的产量等数据,为该工艺的建厂提供参考数据。主要成果如下:1)基于METSIM软件对钛白废酸加压浸出提钪提钒工艺的各工序进行模拟,METSIM中计算出的部分化合物的浸出率、萃取率或反萃率与实验数据进行比对。其中钒浸出率与实际数据相对误差为0,铁浸出率相对误差为0.08%,锰浸出率相对误差为0.31%,铬浸出率相对误差为0.92%;钪萃取率、反萃率和钒萃取率、反萃率相对误差均为0;沉钒率的相对误差也为0。2)对钛白废酸加压浸出提钪提钒工艺中各工序进行设备选型,通过模拟计算得出设备选型及尺寸和钒产品产量等数据,为建厂费用的估算提供有效数据。浸出过程,六级串联高压釜体积为:728.54 m3、365.12 m3、365.12 m3、365.12 m3、365.12 m3、365.12 m3。钪的提取,萃取过程中混合澄清槽的混合室有效容积为3.312 m3,澄清室有效容积为7.43 m3;洗涤过程中混合澄清槽的混合室有效容积为4.06 m3,澄清室有效容积为9.54 m3;反萃过程中混合澄清槽的混合室有效容积为1.70 m3,澄清室有效容积为1.94 m3。氧化过程,反应釜的直径为3.15 m,高为3.6 m。钒的提取,萃取混合澄清槽的混合室有效容积为14m3,澄清室有效容积为20.35 m3;反萃过程中混合澄清槽的混合室有效容积为16.94 m3,澄清室有效容积为22.31 m3。沉钒过程的反应釜的直径为3.1 m,高为3.6 m。3)对于年处理10万吨钒渣的工艺过程,需要向体系中输入80万吨钛白废酸、3294.36 吨氧气、34222.97 吨钪萃取剂（1 0%P204+2%TBP+88%KERO）、344079.44 吨钪洗涤剂（盐酸）、34232.67 吨钪反萃剂（2 mol/LNaOH+1 mol/L NaCl）、790.35 吨 NaClO3、342044.76 吨钒萃取剂（20%Mextral 973H+80%KERO）、356026.63 吨钒反萃剂（20%NaCO3 溶液）和 3258.60 吨 30%氨水,经系统操作过程最终可得到16.65吨的Sc（OH）3和15931.17吨的（NH4）2V12031。
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