钒及钒生产工艺

1、#L及#L生产工艺The final revision was on November 23, 2020钿及钿生产工艺第一章钢的性质及应用一、钿的性质：钮是一种十分重要的战略物资，在钢铁、电子、化工、宇航、 原子能、航海、建筑、体育、医疗、电源、陶瓷等在国民经济和国 防中占有十分重要的位置。常温下钢的化学性质较稳定，但在高温下能与碳、硅、氮、 氧、硫、氯、溪等大部分非金属元素生成化合物。例如：钿在空气 中加热至不同温度时可生成不同的钮氧化物。在180C。下，钮与氯 作用生成四氯化钢(VC14)；当温度超过800C。时，钿与氮反应生 成氮化钮(VN)；在800 1000。时，钢与碳生成碳化钢(V

2、C) o钮具有较好的耐腐蚀性能，能耐淡水和海水的侵蚀，亦能耐氢 氟酸以外的非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)和碱溶液的侵蚀，但能 被氧化性酸(浓硫酸、浓氯酸、硝酸和王水)溶解。在空气中，熔 融的碱、碱金属碳酸盐可将金属钢溶解而生成相应的钢酸盐。此 外，钢亦具有一定的耐液态金属和合金(钠、铅、锡等)的腐蚀能 力。钮有多种氧化物。V2O3和V2O4之间，存在着可用通式VQ2a 1(33109)表示的同族氧化物，在V2O4到V2O5之间，已知有V3O5、 V3o7s V4O7、V4O9、V5O9、V6O11S V6(D3等氧化物。工业上钮氧化 物主要是以V2O5、V2O4和V2O3形式存在，特别是V2O5

3、和生产尤为 重要。它们的主要性质列于下表：氧化物晶系颜色密度/gcm+熔占/c0溶解性V2O2V2OsV2O4V2O5轴形方方 等菱正斜浅灰 黑 蓝黑 橙黄1790 1970-2070 15451967 650 690不溶于水，溶于酸不溶于水，溶于HF及HNOs微溶于水，溶于酸及碱，不溶于乙 醇微溶于水，溶于酸及碱，不溶于乙 醇二、钢的应用三、五氧化二钮的性质VQ是一种无味、无嗅、有毒的橙黄色或红棕色的粉末，微溶于 水(质量浓度约为L),溶液呈黄色。它在约670C。熔融，冷却时结 晶成黑紫色正交晶系的针状晶体，它的结晶热很大，当迅速结晶时 会因灼热而发光。匕。5是两性氧化物，但主要呈酸性。当溶

4、解在极浓 的NaOH中时，得到一种含有八面体钿酸根离子V0产的无色溶液。它 与一起共熔得到不同的可溶性钢酸钠。第二章五氧化二帆生产工艺方法概述五氧化二钢生产工艺大致历经了 70年，通过几代人的不断总 结、探讨，已初步形成了不同的生产工艺模式。一、五氧化二钢生产工艺方法：五氧化二钢生产按冶炼方法不同可分为火法与湿法冶金： 1、火法冶金：将含钢钛磁铁矿经过火法冶金处理后得到含钢铁水，再从铁水 氧化出钢渣，使钿得到富集后再使用。此种方法称之为火法提钮。钢钛磁铁矿冶炼含钢铁水的方法(1)高炉法：主要流程是用钢钛磁铁矿的烧结矿，在高炉中冶炼出含钢铁水，使用这种方法的有俄罗斯、中国。（2）电炉法：先将钿钛

5、磁铁矿预还原为金属化球团，再在电炉内冶 炼出含钢铁水，使用这种方法的国家有南非、新西兰。从含钢铁水中吹炼钢渣将含钢铁水在转炉（中国、俄罗斯）、摇包（南非）或铁水包（新西兰）内、通入氧化性气体（氧气、空气），使铁水中的锐氧 化出来，得到钢渣。钢渣作为提取五氧化二钢的原料。火法提钢的工艺流程见图1所示。此方法的优点：钢渣作为提取五氧化二钮原料含钮高，处理量 少；可回收铁；焙烧温度低（800C0）左右，提取VQ时动力、辅助 原材料消耗少。（火法主要是指钿渣以前，从钢渣以后至五氧化二钿生产所用仍然 是湿法冶金）44-就*工六需焙工P*：不百次划中忙法今全口 蚀五归达处理甘山古北好不三4o达小函1力立，

6、忙n宙171牛il4n 牛il 图1火法提钢工艺流程图2、湿法冶金:传统湿法提钢典型的工艺流程（以南非德兰士瓦合金公司为 例）如图2所不。首先把钢钛磁铁矿磨细（湿磨），磨细后的矿粉与钠盐（硫酸 钠）混合造球，球团直接送到链篦回转窑的链篦上，利用回转窑的 余热烘干并加热至900C0,随后在回转窑内于1270c。左右停留60 llOmin,钢转化率可达到92%以上。此方法的优点：原料处理简单；钢回收率高，从精矿-V.收率 达80%以上。此方法的缺点：处理物料量大，设备投资大；焙烧温度高 （1200C。以上），动力及辅助原材料消耗大；不回收铁。现代湿法冶金主要以传统的钠化焙烧提钮和石煤提钮为代表，

7、目前攀钢、承钢所使用方法为钠化法提钮，河南、山西、陕西、甘 肃等一些石煤厂采用石煤为原料。云南华云钢业采用的是钠化提锐 工艺。合格液冷凝水蒸发浓缩湿法冶金生产五氧化二钮生产工艺简介湿法冶金工艺生产五氧化二钮主要经历以下生产阶段：1、原料 预处理；2、固液分离及溶液净化；3、钢溶液沉淀结晶；4、钮酸盐 分解、干燥及熔炼。工艺流程见图3五氧化二钮工艺流程图钿渣或含钿矿钠盐或、盐附加物焙烧或浸出氧|碱浸出氧化分离净化沉淀分离剂松，位和一包装出售图3 L_,工艺流程图各操作单元原理及作用简介：1、原料预处理工序：原料预处理工序主要对钢渣以及含钢原料通过高温焙烧或酸、 碱溶液浸出等方法处理，使其中的有价

8、元素V完成晶型及结构价态 转变，最终生成水溶性、碱溶性或酸溶性的钢盐或钢酸盐。典型的 方法有：（1）钠化焙烧提钿:钮渣（或钮矿）磨细和选去所夹带的金属铁后，配入适当的钠 盐附加剂，经过高温焙烧氧化、钠化反应，钿铁尖晶石等不溶性三 价钢化合物氧化成五氧化二钮并与钠盐反应，生成可熔性钮酸钠。VG+NaEOsTNaVCVCO 二工业上这个过程一般在回转窑、多层焙烧炉及平窑等炉窑中完成， 焙烧温度在800 900度。（2）钙化焙烧提钿：钙化焙烧是将钮渣（或其它含钮原料）与石灰、石灰石混合， 氧化焙烧，使钢生成钢酸钙，然后利用锐酸钙的酸溶性，用稀硫酸 浸出，再经沉钿的工艺。也可使用CO?与NaC03在加

9、温加压条件下浸 出，使Ca （VO3） 生成CaC03和NaVCK目前只有俄罗斯有此工艺。V:05+Ca（WCa （V03） 2（3）碱浸工艺：碱浸工艺是钢原料（其中钿以五价形式存在）经粉碎后直接与 强碱溶液混合，使其中的五氧化二钮与碱反应生成钢酸盐溶液。VG+2NaOH - 2NaV03+H2（4）酸浸氧化工艺:酸浸氧化工艺是将锐原料粉碎后与强酸混合，使其中的高价钿 和低价与酸反应生成铀盐，再经进一步氧化生成五价锐。2Fe (V03) 3+6H&O 尸 FeKSO) 3+3 (V02) 2S0,Ca (V03) 2+2压 SOMaSO (V02) SO,Mn (V03) 2+2压 SO 尸

10、MnSO1+ (V0=) gFe (V03) 2+H&O 尸 FeSO+ (V02) 2S0,VQ+IOHCITVCL+Cl? t +5H20V+6HC1 -2VoeL+CL t +3H202、钿溶液分离净化工序：分离净化工序是将预处理工序处理后的物料或溶液经水、酸浸 出，固液分离后再对溶液净化处理，制得合格的含钢酸、碱溶液， 为下道工序做准备。(1)水浸提钢工艺A、间歇式浸出：采用槽车浸出，间断进料，循环富集，浸 出合格后，排除弃渣，溶液送至后工序。目前攀钢部份生产线、承 钢、华云钮业、柱宇公司采用该方法。B、连续浸出：采用带式过滤机,真空内滤机等浸出设备,浸出 过程连续进行。攀钢一部份、攀

11、枝花米易兴辰、卓越锐钛、威钢、 承德建龙集团柱宇公司一部采用此方式。C、堆浸方式，采用浸出池堆浸。陕西、山西、甘肃、贵州等一些小钢厂采用。(2)碱浸提钿工艺采用Na2c03或NaOH溶液做为浸出液，然后除硅净化。此工艺只在特殊情况下应用，一般不采用。(3)萃取或离子交换净化工艺采用稀硫酸或稀盐酸进行浸出，浸出后溶液采用P204、N235 等萃取剂萃取或采用717阴离子交换树脂等树脂对浸出液进行净 化，再进行沉钮。此工艺在石煤提钮工艺上应用较多。(4)高压、常压碳酸盐浸出采用CO?气体及Na2cCh或NaOH在加温加压条件下进行浸出 后，经除磷等净化过程后，再送后工序沉淀。此工艺目前国内没 有，

12、只有前苏联曾尝试过此工艺。3、沉淀分离工序：沉淀分离工序主要完成将净化后的钮溶液在碱性、酸性及碱性 镁盐或酸性镂盐条件下制成固体的多锐酸钠、多锐酸铁、偏斜酸钱 等产品，以为下一步制成五氧化二钢成品做准备。(1)酸法水解沉淀工艺溶液加入稀硫酸，在PH=l-2条件直接沉淀V2O5,该方法由于 NazO与V2O5是以化合物形式存在,所以钠离子洗不出去,造成产 品钠含量高，五氧化二钢品位不高，只能达到70-80%(2)酸法钱盐沉淀工艺钢溶液中加入稀硫酸，调整PH=l-2时，加入氯化镂或硫酸铢加温沉淀，生成多锐酸铁，进一步分解生产五氧化二钢，此方法可 生产98%以上的五氧化二钮。目前，大型钢厂在条件允许

13、的情况下 一率采取该方法。(3)碱法铁盐沉淀工艺用稀盐酸调整溶液PH=9-11,在常温下加入氯化铁，生成偏钿 酸镂沉淀，此法可生产98%以上五氧化二钮，小的钮厂或条件不允 许的钢厂采取该方法。4、分解熔炼工序：分解熔炼工序主要完成片状五氧化二钮和粉状五氧化二钿生 产。将多钢酸钠、多钿酸铁、偏钢酸钱等产品投入分解窑(炉)、 熔炼炉内，经过脱水、脱氨以及熔炼制成片状或粉状五氧化二钢。(1)片状五氧化二钿生产按熔化方式不同可分为：一步法熔化制片五氧化二钢将多钢酸镂或偏钢酸镂直接放入熔化炉中，在1000C。的条件 下，脱水、脱氨、熔化一步完成，国内片状五氧化二钮生产几科完 全采用该方法三步法熔化制片五

14、氧化二钢多钢酸镂或偏斜酸铁先在干燥器中在小于200C。条件下脱水,再于回转炉内在500C 600C。条件下脱氨、最后在电弧炉或电阻炉 内在800C。条件下熔化制成片状五氧化二钮。目前俄罗斯及中国试行的闪熔方法应属三步法熔化。（2）粉状五氧化二钮生产：粉状五氧化二钮是将偏钢酸铉放入分解窑或电阻炉内在小于200c条件下脱水，再在500600分件下分解脱氨制成。上述工序是当前五氧化二机生产工艺中主要采用的单元方法，由 于原料不同，有一些国内外厂家也有采用冷冻法和分步结晶等方法 进行提钢，但应用较少。第三章帆渣钠化焙烧提取五氧化二帆生产工艺一、原料及原料标准：1 钢渣：本工艺使用钿渣为从钢铁水中提炼的

15、锐渣执行标准：中华人民共和国黑色冶金行业标准YB/T0082006钢渣技术要求：（1）钢渣按五氧化二机品位分为4个牌号，其化学成份符合表3-1 的规定表3-1机渣牌号及化学成份牌号化学成分（质量分数）%CaO V：05V。SidP一级二级三级一级二级三级一级二级三级不大于FZ1FZ2 FZ3,FZ4注：水分含量不做交货条件，但供方应按批向需方提供测定结果(2)交货钢渣中的金属铁含量应不大于19%(3)钢渣以块状交货，其块度应不大于200mm。需方对钢渣块度有 特殊要求时，由供需双方商定。检验规则：(1)产品质量的检验和验收由供方技术监督部门进行。(2)产品应按批交货，每批的批量应不大于60t。

16、(3)产品中的金属铁含量和水分含量应在计算产品基准量时予以扣 除。(4)产品检验结果不符合要求时，可取双样进行复检，复验结果如 果仍然不符合要求，该批产品判为不合格品。钢渣结算计算方法(基准吨计价法)：(1)钿渣价格：以基准吨钿渣价格为计价标准(2)基准吨钿渣：指除水分、金属铁,V含量为10%的钢渣。(3)钿渣数量：以基准吨为数量计量单位。(4)基准吨计算：钿渣基准吨=钿渣自然吨重量x (l-H：0%) x(l-MFe%)x钿渣品位(%) + 10%(5)钢渣结算金额计算：钢渣结算金额=钢渣基准吨价格X钢渣基准吨数量2纯碱：纯碱又名无水碳酸钠、苏打。分子式：Na：C03碳酸钠是强碱与弱酸生成的

17、盐。水溶液呈较强的碱性。在工业生产的某些部门，可以代替烧碱起作用，加之产品纯度较高，因 此，习惯上称之为纯碱”。纯净的碳酸钠为白色粉末或粉末状结 晶。相对密度，熔点851C。易溶于水，溶解度随温度升局而增 大，微溶于无水乙醇，不溶于丙酮。纯碱易吸湿和二氧化碳变成碳酸氢钠而结块。干燥的纯碱不侵 蚀皮肤，但在水中能水解而具有较强的碱性，有一定腐蚀性，能伤 害皮肤和丝毛织物。本工艺用纯碱为以工业盐或天然碱为原料，由氨碱法、联碱法或其 他方法制得的工业碳酸钠。执行标准：中华人民共和国国家标准工业碳酸钠及其试验方法第一部分：工业碳酸钠要求：（1）外观：轻质碳酸钠为白色结晶粉末，重质碳酸钠为白色细小颗 粒

18、。（2）工业碳酸钠应符合表3-2要求表3-2工业碳酸钠要求指标项目1类II类优等品优等品一等品合格品总碱量（以干基的Na283质量分数计）/%N总碱量（以湿基的心2c03质量分数计）7氯化钠（以干基的NaCl质量分数计）/%W铁（Fe）的质量分数（干基计）/%W磴酸盐（以干基的soJ质量分数计）/%宅水不溶物的质量分数4w堆积密度c/（g/mD粒度：筛余物/%180HWa为包装时含量,交货时产品中总碱量乘以交货产品的质量再除以交货清单上产品的质量之值不得低于此 数值。b为氨碱产品控制指标c为重质碳酸钠控制指标储运：碳酸钠属非危险品。但储运时应保持干燥，切忌受潮。储存于 干燥仓间内，避免包装破损

19、、污染、受潮。与酸类、铁盐及有毒物 品隔离储运。搬运时应穿工作服、戴口罩，以防纯碱与汗水接触后 伤害皮肤。碳酸钠本身不燃，可作防火剂灭火。3 工业盐：本工艺用工业盐为工业用的曰晒工业盐、精制工业盐。执行标准：中华人民共和国国家标准GB/T5462-2003工业盐技术要求：(1)外观：白色晶体或微黄色、青白色，无与产品有关的明显外来 杂物。化学指标：工业盐化学指标应符合表3-3的规定：表3-3工业盐的化学指标指标日晒工业盐精制工业盐优级一级二级优级一级二级氯化钠/ (%)水分/(%)W水不溶物/(%)W钙镁离子/(如W硫酸根离子/R)W4 硫酸硫酸又名磺镀水，分子式：H60纯硫酸是无色透明的油状

20、液体。浓度为98%的硫酸相对密度为，92%硫酸的凝固点为C。，93%硫酸凝固点为C。，98%硫酸的凝固点 为C。硫酸的沸点，当浓度为%达最大值C。，低于该浓度或高于该浓 度时，沸点均下降。92%硫酸的沸点为280C。，100%硫酸的沸点 为C。硫酸可以与水以任意比例混合，并放出大量的热。在操作中 只能将酸慢慢倒入水里,切不可把水往酸里加，以防止酸液表面局 部过热引起酸液喷溅。硫酸是无机强酸，几乎能与所有的金属及其 他无机酸的盐类相作用，硫酸有极强的吸水性和氧化性，能使棉 布、纸张、木材等碳水化合物脱水碳化，接触人体能引起严重灼 伤。本工艺用硫酸为由硫铁矿、硫磺、冶炼烟气制取的工业硫酸。执行标准

21、：中华人民共和国国家标准GB/T534-2002工业硫酸技术要求：工业硫酸分浓硫酸和发烟硫酸二类工业硫酸应符合表3-4的规定：表 3-4 ：项目指标浓硫酸发烟硫酸优等品一等品合格品优等品一等品合格品硫酸(H6OJ的质量分 数/%或或或游离三氧化硫(SOJ的 质量分数居小或或或灰分的质量分数,%W铁(Fe)的质量分数/%A碑(As)的质量分数/% 小汞(Hg)的质量分数/%W铅(Pb)的质量分数/%W透明度，nimW8050色度W注：指标中的“一表示该学E产品的技术9乎求中没有此项目包装储运硫酸属酸性腐蚀品，危规编号：81007。80%以上的浓硫酸，可用铁桶或钢板制的储槽储存，小量的也可 用耐酸

22、塑料桶装，5kg以下的可用玻璃瓶装。浓度在80%以下的硫 酸，不能用铁制容器，只能用耐酸塑料、陶瓷、玻璃等材质的容 器。包装容器外部应有危险品中腐蚀品”的标志。为了适应硫酸大量使用的需要，目前硫酸的储存采用钢板储运 槽。在运输中采用钢板制汽车槽罐、铁路槽罐、水运槽船，使用时 直接从储罐通过管道输送至车间。硫酸应单独储存于通风、阴凉和干燥的地方，并有耐酸地坪。 避免阳光直射，远离火源，储槽应有足够的通气孔，四周有堤坝” 围住，以防储槽泄漏。储存时必须与有机物、易燃物、金属粉末、 碱类富化物、氧化剂、电石等隔离存放。工作人员须穿戴耐酸工作服。硫酸腐蚀性很强，应防止皮肤接 触，以免灼伤，如触及皮肤，

23、应立即用大量清水冲洗，并用碱性溶 液(2% 3%碳酸氢钠、5%碳酸钠及5%硫代硫酸钠)中和。消防用水、干粉或二氧化碳灭火。避免直接用水喷入硫酸，以免遇水会放出大量热灼伤皮肤。5氯化钱：氯化钱又名盐脑、电盐、盐精。分子式：NH5C1氯化铁为白色结晶粉末，味咸而清凉。相对密度，在350C。升 华，沸点520C。，易溶于水，溶于液氨，微溶于醇，不溶于丙酮和 乙酸，加热至100C。时开始挥发，C。离解为氨和氯化氢。水溶液呈 弱酸性，在加热时酸性增强，对黑色金属和其他金属有腐蚀性，特 别对铜腐蚀性更大。吸湿性小，遇在阴雨天气也能吸潮结块。本艺用氯化镂为用各种工艺生产的工业用氯化钱或农用氯化钱。执行标准：

24、中华人民共和国国家标准GB/T2946-2008 氯化镂技术要求：（1）外观：工业用产品为白色结晶；农业用产品为白色（可呈微灰 或微黄色）结晶或颗粒（造粒产品）。（2）农用氯化氨应符合表3-5的要求，同时应符合包装袋标明值。工业用氯化氯应符合表3-6的要求，同时应符合包装袋标明值。表3-5项目优等品一等品合格品M （N）的质量分数（以千基计）/% 三水分质量分数7%W钠盐的质量分数（以3计）/%w粒度（） /%n7570a水质量分数指出厂检验结果b钠盐质量分数以千基计c结晶状产品无颗粒要求，颗粒状产品至少要达到一等品要求表3-6项目优等品一等品合格品氯化镀（NH.C1）的质量分数（以干基 计）

25、水分质量分数7%s灼烧残渣质量分数w铁（Fe）的质量分数/%W重金属（以Pb计）的质量分数W硫酸盐（以SO产计）的质量分数逐 WPH 值（200g/L 溶液）a水分质量分数指出厂检验结果，当需方对水分有特殊要求时，可由供需双方协商确定。包装储运:用内衬塑料袋的塑料编织袋或塑料编织袋内涂塑料薄膜包装, 包装上应有防热、防潮的标志。氯化镂具有吸湿性，储存的仓库应保持干燥。避免雨淋、受 潮，避免与酸、碱类共储混运。消防可用水、砂土灭火。6氢氧化钠：氢氧化钠又名烧碱、苛性碱、火碱。分子式：NaOH工业烧碱从状态上分有固体烧碱和液体烧碱两种。纯净的固体 烧碱呈白色.有块状、片状或粒状。质脆，相对密度，熔

26、点 1390C%有很强的吸湿性，易溶于水，溶解时放热，水溶液有滑腻 感。纯净的液体烧碱是无色透明液体。烧碱不仅易溶于水，而且亦 易溶于乙醇、甘油，但不溶于丙酮、乙酸等有机溶剂。烧碱水溶液呈强碱性，腐蚀性极强，能破坏纤维素，毁坏有机组织，侵蚀皮肤、衣服，还能侵蚀玻璃、陶瓷以至极为稳定的金属 祐。本工艺用氢氧化钠为工业用氢氧化钠执行标准：中华人民共和国国家标准GB209-2006工业用氢氧化钠技术要求：(1)外观：固体(包括片状、粒状、块状等)氢氧化钠主体为白 色，有光泽，允许微带颜色。液体氢氧化钠为稠状液体。(2)固体(包括片状、粒状、块状等)氢氧化钠应符合表3-7给出 的指标要求。(3)液体氢

27、氧化钠应符合表3-8给出的指标要求。(4)对于电解后直接作为商品的液体氢氧化钠的质量指标应与表3-8中IL-IT- II所列的质量指标成相同比例；对于其他规格(电解 液蒸发后所生产的液体氢氧化钠)的质量指标应与表3-8中IL-IT- I所列的质量指标成相同比例。(5)对于其他规格的液体氢氧化钠质量指标应与表3-8中的IL- DT-I所列的质量指标成相同比例。(6)对于其他规格的液体氢氧化钠质量指标应与表3-8中的IL- CT-I所列的质量指标成相同比例。表3-7 ：气氧化钠固体指标项目型 号 规 格IS-ITIS-DTIS-CT1II1II1优等品一等品合格品优等品一等品合格品优等品一等品合格

28、品优等品一等品合格品优等品一等品合格品氢氧化钠（以NaOH）计的 质量分数自士碳酸钠（以N&CO。计的质 量分数w氯化钠（以&C1）计的质 量分数W三氧化二铁（以Fe4）计 的质量分数W表3-8 ：气氧化钠液体指标项目型 号 规 格IL-ITIL-DTIL-CT1II1II1优等品一等品合格品优等品一等品合格品优等品一等品合格品一等品合格品优等品一等品合格品氢氧化钠（以g0H）计的质量分数注碳酸钠（以&二CO、）计的质 量分数应氯化钠（以、aCl）计的质 量分数W三氧化二铁（以Fe4）计的质量分数 W说明：CT通常指苛化法生产的室氧化钠，但不限于此工艺。DT通常指隔膜法生产的气氧化钠，但不限于

29、此工艺。IT通常指离子交换膜法生产的氢氧化钠，但不限于此工艺。IL液体气氧化钠。IS固体氢氧化钠。包装储运：固体烧碱用铁桶包装，片碱用塑料袋内衬薄膜袋。包装外应有 明显“腐蚀品”标志。液体烧碱用铁桶或槽车装运。氢氧化钠属腐蚀品，危规编号：82001。储存于干燥的地方， 防止受潮。与酸类、铝、锡、铅、锌及其合金、爆炸物、有机过氧 化物、铁盐及易燃物隔离储运。操作时必须穿戴防护用品。皮肤接 触用大量水冲洗，如有灼伤送医院诊治。消防用水、砂土扑救，但须防止物品遇水产生飞溅、造成灼 伤。7次氯酸钠：次氯酸钠又名漂白水、安替福明。分子式：NaClO固体次氯酸钠在空气中极不稳定，只有在碱性状态时较稳定。

30、商品次氯酸钠为碱性溶液，为微黄色液体，有氯的气味。含有效氯 大于10%,游离碱(NaOH) %能溶于水。有腐蚀性。一种叫“安 替福明”的溶液每100mL中含活性氯、氢氧化钠和32g碳酸钠。用作 消毒剂、杀菌剂、除臭剂。本工艺用次氯酸钠为用氢氧化钠经氯化制得的次氯酸钠溶液。执行标准：中华人民共和国国家标准GB19106-2003次氯酸钠溶液技术要求（1）外观：浅黄色液体。（2）次氯酸钠溶液应符合表3-9给出的要求：表 3-9 ：项 目型号规格B1II1IIIII指 标有效氯（以C1计）的质量分数 N游离碱（以SOH计）的质量分数铁（以Fe计）的质量分数W重金属（以Pb计）的质量分数W碑（以As计

31、）的质量分数应A6型号适用于消毒、杀菌用水处理等。 球型号仅适用于一股工业用。包装储运：坛装或罐装，包装上应有明显的“腐蚀品”标志。次氯酸钠属其他腐蚀品。危规编号：83501。储存于低温、防 热的库棚内。不可在阳光下曝晒，远离热源、火种。与自燃物、易 燃物隔离储存。本品容易变质，不可久储，含碱度2% 3%的溶液可 存放10 15天。8磷酸三钠：磷酸三钠又名正磷酸钠。分子式：Na3P0rl2H：0工业磷酸三钠有无水物、一水物、十水物和十二水物等几种.我国主要产品是十二水物。本品无色或白色结晶。相对密度，熔点c。在iooc。时失去H一个结晶水而成一水物。溶于水，其水溶液呈强碱性对皮肤有一定的侵蚀作

32、用，不溶于醇、二硫化碳等有机 溶剂。本工艺用磷酸三钠是以纯碱、烧碱中和磷酸，经结晶而制得的磷 酸三钠。执行标准：中华人民共和国化工行业标准HG/T2157-93工业磷酸三钠技术要求：(1)外观：白色或微黄色结晶(2)工业磷酸本钠应符合表3-10的要求表 3-10 ：项 目指标优等品一等品合格品磷酸三钠(以NaFO,12H9计)含量%甲基橙碱度(以比。计)含量与不溶物含量与W硫酸盐(以SOi计)含量与於氯化物(以C1计)含量、W铁(Fe)含量%W碑(As)含量%W一包装储运：麻袋或编织袋内衬塑料袋包装。储存于通风干燥的仓间内，不使受潮。包状必须完好，防止露置于空气中，以免风化。与毒品隔离储运。9

33、硫代硫酸钠：硫代硫酸钠又名大苏达、海波.分子式：NaS03,5H2硫代硫酸钠为无色透明单斜晶系晶体。无臭.味咸。比重。加 热至100C。，失去5个结晶水。易溶于水，不溶于醇，在酸性溶液 中分解，具有强烈的还原性。在33C。以上的干燥空气中易风化，在 潮湿空握中有潮解性。本工艺用硫代硫酸钠为工业硫代硫酸钠。执行标准：中华人民共和国化工行业标准HG/T2328-2006工业硫代硫酸钠技术要求：（1）外观：无色或略带淡黄色透明单斜晶系晶体。（2）工业硫代硫酸钠应符合表3-11要求表 3-11 ：项 目指,3优等品一等品硫代硫酸钠代a6a540）质量分数逐水不溶物的质量分数小硫化物（以“6计）的质量分

34、数年 W铁（Fe）的质量分数/%W氯化物（以Na物计）的质量分数PH 值（200g/L 溶液）包装储运:有麻袋、编织袋包装，内衬塑料袋。储存于干燥、阴凉的库房中。运输中避免曝晒或雨淋。不可与 酸类、氧化剂共储混运。容易器必须密封，防止受潮溶化。如包装 潮湿，说明内装物已起潮解作用，必须干燥包装分开堆放。不可储 存于露天，对受潮包装要抓紧处理。失火时可用水、砂土扑灭。10硫酸镁：七水硫酸镁又名硫苦、苦盐、泻利盐、泻盐。分子式：MgSO4-7H2O七水硫酸镁为白色细小的针状或斜柱形结晶。无臭、味苦，在 干燥空气中易风化。比重。易溶于水微溶于乙醇，在C。溶于自身的 结晶水中。受热分解，70 80C。

35、时失去四分子结晶水，约250C。时 失去所有的结晶水，成无水物。本工艺用硫酸镁为工业七水硫酸镁。执行标准：中华人民共和国化工行业标准HG/T2680-95工业七水硫酸镁技术要求：(1)外观：白色或无色结晶颗粒或粉末。(2)工业七水硫酸镁应符合表3-12的要求表 3-12 ：项 目指标一等品合格品主含量(以MgSO, 7H9计)%铁(Fe)含量%W氯化物(以C1计)含量等W水不溶物含量W包装储运：编织袋内衬塑料袋包装。储于干燥阴凉处。防潮、防曝晒。11盐酸：盐酸又名盐锈水、氢氯酸。分子式：HC1盐酸为氯化氢的水溶液。无色透明液体，工业盐酸为无色或浅黄色。工业盐酸为含HC1 3设的水溶液，相对密度

36、。盐酸腐蚀性 强，浓盐酸在空气中发烟，触及氨气会生成白色气雾，它的蒸气对 动、植物有害。能与很多金属起化学反应，与金属氧化物、碱类和 大部分盐类起化学作用。溶于水。本工艺用盐酸为用氯气和氢气合成的氯化氢气体，用水吸收制得的 工业用合成盐酸。执行标准：中华人民共和国国家标准GB320-2006工业用合成盐酸技术要求：（1）外观：工业用合成盐酸为无色或浅黄色透明液体。（2）工业用合成盐酸应符合表3T3给出的指标要求表 3-13 ：项目优等品一等品合格品总酸度（以HC1计）的质量分数与铁（以Fe计）的质量分数W灼烧残渣的质量分数等W游离氯（以C1计）的质量分数力W珅（As）的质量分数%W硫酸盐（以s

37、oL计）的质量分数与W一注：碑指标强制包装储运：大量运输时，用钢材内衬耐酸橡胶或聚氯乙烯硬板制的槽车、 储罐、铁路槽车，少量的可用陶坛或塑料桶。包装要密封。盐酸属酸性腐蚀品，危规编号：81013。储存于石棉瓦或玻璃 瓦货棚，使用耐盐酸地坪，不可与硫酸、硝酸混放。操作人员穿戴 酸防护服。消防用碱性物质如碳酸氢钠、碳酸钠等中和，也可用大量水扑救。12氯化钙：无水氯化钙又称干燥氯化钙、雪种、氯化钙、水钙分子式：CaCl：无水氯化钙为白色多孔块状或粒状，也有蜂窝状。相对密度。 熔点782C。，沸点1600C。以上。味微苦。空气中极易潮解。溶于水 并放出大量热，其水溶液呈微酸性，也溶于醇、丙酮、乙酸。氯

38、化 钙的饱和水溶液在-37C。以下结冰。氯化钙有多种水合物,如六水 物、二水物等。本工艺用氯化钙为工业氯化钙执行标准：中华人民共和国化工行业标准HG/T2327-2004 工业氯化钙技术要求：(1)外观：固体氯化钙为白色、灰白色或稍带黄色、红色的粉状、 片状、颗粒状或块状固体；液体氯化钙为无色透明或稍微混浊的透 明液体。(2)工业氯化钙应符合表3T4要求表 3-14 ：项 目指标固体氯化钙液体氯 化钙1型II型川型IV型V型氯化钙(CaCl5)的质量分数与9490777468协商总碱金属氯化物(以&C1计)质量分数等W总镁(以MgCl计)质量分数与W碱度以Ca(0H3计质量分数%W水不溶物质量

39、分数力W粒度小协商注：如果固体氯化钙产品中氯化钙质量分数小于缸产品中杂质指标按下式计算:A=Ai9d5式中：A-产品中容许杂质的是高质量分数B-产品中氯化钙的实际质量分数A表3-14中规定的各项指标的数值包装储运：纤维板桶、铁桶、编织袋内衬塑料袋包装。储存于干燥的仓间内，氯化钙吸湿性极强，容器必须密闭，防 止受潮或雨淋。消防用水灭火。二、钢渣钠化焙烧生产五氧化二钮工艺钮渣钠化焙烧提取五氧化二钢严格意义上讲应属于湿法冶金范 畴，目前采用该方法的工厂的全部工艺过程大致由五大主工序加一 个辅助工序组成，分别是1、原料预处理，2、钮渣氧化钠化焙烧, 3、熟料浸出与净化,4、钮溶液沉淀，5、多钿酸钱分解

40、熔化制片, 6、辅助工序一废水综合治理。现分别介绍其原理及各工序内容：(-)用钿渣生产五氧化二钮的基本原理1、钿渣的结构和化学成份：钿渣国家标准中规定了钿渣主要成份含量及规格，但从生产工 艺控制角度来看还是远远不够的。其实钿渣中的主要影响元素并不 止标准中的几种，这些元素对钮渣的提钿或多或少地都要产生影 响。钢渣的主要成分分析见表3-15 ： 表3-15钿渣主要成分：单位：V205FeOSi02CaOMgOMnOTi02Cr20310-2035-4510-30243153891213PSA1203Na20K20MFe1210-30钿渣的岩相分析表明，钢渣主要是由含钿尖晶石、铁橄榄石、 偏硅酸盐

41、及游离石英等物相组成的。由于铁水成分的不同，吹炼出 来的钮渣的物相组成也各不相同。(1)尖晶石：MgAlzO*主要化学组成：MgO ： ； Al203 ： o等轴晶系。呈八面体 晶形，有进八面体与菱形十二面体组成聚形。尖晶石类质同象非常普遍，阳离子Mg二-经常有Fj及Zn的类质 同象替换。而阳离子A广经常有Cr”的类质同象替换。尖晶石常产于镁质灰岩与酸性侵入岩的接触变质带中，与镁橄 榄石透辉石等共生。尖晶石的化学性质稳定、硬度高。含钢尖晶石主要有铁车凡尖晶石(FeO-V2O3)与镒钢尖晶石(MnOVA)它们是同晶的混合物，属于八面体立方晶系。有90% 95%的钿(以V形式)存在于尖晶石物相中，

42、而且主要以钿铁尖晶 石的形式存在。有研究表明，这种化合物直到1750C。都是稳定的， 熔点高，在液体渣中的溶解度小(1400C。时约5%左右)，因而吹炼 钢渣时，尖晶石是以固体颗粒析出的。(2)铁橄榄石：橄榄石(Mg,Fe) 2SiOj是镁橄榄石MgzlSiOj和铁橄榄石 FeJSiO1完全类质同象系列的中间产物。一般含MgO 40%50%, FeO 8%12%, SiO二24%43%。斜方晶系，晶体呈柱状和厚板状。呈橄榄绿色、黄色、浅灰绿、绿黑色。玻璃光泽。硬度7,密度 (随含铁量的增加而增大)。钿渣中橄榄石成分主要以铁橄榄石为主。其组成主要是2 (Fe, Mn) O SiO2 (其中以类质

43、同象替换.和Fe),即Fe、 Mn正硅酸盐矿物相。其化学组成的特点是FeO含量高。在钿渣中， 铁橄榄石填在尖晶石颗粒之间，是钮渣的基础，熔点“00 1200Co(3)偏硅酸盐(灰石)：其组成为(Mg, Ca, Fe) OSiOz,化学组成的特点是SiO二高，熔 点1400C。攀钢钿渣该组分较低，承德、云南渣目前该组分较高。 2、生产基本原理由钢渣的物相结构可知，车凡在钮渣中是以V3+离子状态存在于尖 晶石中，同时钢渣中还含有硅酸盐玻璃体、金属铁等物相，从锐渣 中提钮主要是将低价钮(V3+)氧化成高价钿(V5+)，使之生成溶 解于水的钿酸钠，再用水浸出到溶液中使钮与固相分离，然后再从 溶液中沉淀

44、出钢酸盐，使钢与液相分离，最终将锐酸盐转化成五氧 化二钮。2.1 钢渣的氧化钠化焙烧：锐渣的氧化焙烧是将钮渣破碎到一定粒度，与钠盐混合后在氧 化气氛加热炉内加热，使钮完成氧化并转化为可溶性钿酸钠的钠化 过程。水溶锐转化程度的高低，直接影响到钮的回收率。钿渣焙烧过程中，钮氧化物与钠盐可以生成五种钢酸盐，其中 偏钮酸钠（NaVCh）、焦钿酸钠（Na4V2O7）和正钿酸钠（Na3VO4）是可溶于水的钢酸盐，另外两种钮酸盐（NaV6Oi5和 Na8V（兀）称作钿青铜，是在高温下，偏钿酸钠冷却到500C。结晶 时脱出一部分氧后生成的，同时含有五价锐和四价锐的化合物，它 们不溶于水，因此这两种钮酸盐在焙烧

45、过程中是不希望生成的。焙烧过程中是在氧化气氛下，物料从低温到高温再逐渐降温的 连续过程，主要物理化学反应包括：（1）首先在300C。左右金属铁氧化：Fe 十/二 FeO2 -2FeO + -0 = Fed2（2）在500 600C。粘结相铁橄榄石氧化并分解：2Fe0 Si0= + |02 - FeGSiO?（低价氧化物氧化） Fe：O3SiO2 - FeA + SiO2 （复合氧化物分解）（3） 600700C。尖晶石氧化分解:FeO V2O3 + FeO + |02 一 Fe;O3V2O3 （Fe?-氧化为 FJ）Fe0 V203 + |O2 - Fe2O3 V2O4 （V”氧化为 V）Fe

46、93 vo 十叔？ 一 Fe2O3 V;O5 （V一氧化为 V*） Fe2O3 V：O5 - Fe2O3 + V205 （分解）（4） 600 700C。五氧化二钿与钠盐（碳酸钠、硫酸钠、氯化钠）反 应生成溶于水的钮酸钠：V：05 + Na：CO3 - 2NaV03 + CO： TV205 十 Na2soi - 2NaV03 十 S031V:05十2NaCl十H：0 一 2NaV03+2HC1 t (有水蒸汽存在)V205 + 2NaCl 十 - 2NaV03 + Cl2 f (无水蒸汽存在)（5） 600700C。五氧化二钿与铁、镒、钙等氧化物生产溶于酸的机 酸盐：V205 十 CaO -

47、Ca (V03) 2V:05 十 MnO - Mn (V03) 2V205 + Fe:O3 2FeVO5(6)根据碳酸钠与一些氧化物差热分析结果, 在焙烧过程中可能有 如下的副反应发生：Na2CO3 + AI2O3 - Na:OA12O3 + CO： (920C)Na2CO3 + Fe:O3Na:OFe2O3 + C02 (800C。生成，1060C。相变，1280co熔化)Na:CO3 + TiO2-Na:OTiO2 + C02 (780C。生成，980co熔化)NaaCOs + SiO2-Na2OSiO2 + C02 (820C。生成)Na：C03 + Al=03 + SiOLNaQAlQ

48、 SiO二十 CO： (760C。生成)4Na2C03 + 2Cr:03 + 3024 (Na2OCrO3) + 4C023Xa:C03 + P:053Na20 P205 + 3C02当上述产物水解时，可溶性的盐溶解到水中，部分产物将发生水 解。焙烧后钿渣的浸出与净化焙烧后钿渣的浸出与净化过程就是用水作浸出价质，在一定的 工艺条件下，将熟料中的水溶性锐化合物转入水溶液中。通过循环 富集和过滤、除杂、沉降等过程，最后得到合格的含钿水溶液。水浸出过程的化学变化比较简单。熟料中的水溶性钿酸盐由于 本身的分子扩散作用和浸出介质的溶剂化作用，逐步从内向外扩散 进入浸出液中。随着浸出液碱度(PH值)不同，

49、钮在溶液中的存在 形式也不相同。这些钮的化合物分别以：偏锐酸钠NaVO3PH10焦锐酸钠Na.VzO；PH10正锐酸盐Na3VoiPH不同形式存在于溶液中。正常情况下，浸出液的PH在之间，因此，偏钮酸钠是浸出液 中锐存在的主要形式。偏钮酸钠分子在水溶液中可以按下式继续离 解：NaV03 - Na + V03-形成偏斜酸根离子。偏斜酸根离子的聚合能力很强，因此，偏斜酸 钠在水溶液中实际上呈：3NaV03 - 3Na十 3V03- - 3Na* + (V03) - 式的平衡状态。有时由于炉料分散金属铁高，粒度细，碳酸钠配入量少，氯化 钠配入量多，或者炉料中光配入氯化钠，不配碳酸钠，浸出液的PH有6

50、-7的不正常情况出现。在这种情况下，溶液中的偏钿酸根离子 (voj 3将会继续水解缩合，形成更大的钿酸根离子团。如当PH在之间时，则会有10 (V03) 33- + 6H：0 = BVioOZ当PH在之间时：VwOzs6- + 2H=0 - H2V10V2o4_ 十 20H-这都是浸出过程中的不正常情况，应当设法避免。杂质的溶解：钮渣在氧化钠化焙烧过程中不仅有钿酸盐的生成 反应，同进还有大量杂质副反应发生。杂质副反应的结果生成一系 列的可溶性的杂质盐类。这些可溶性的杂质盐类在钢溶解过程中， 也相继溶解，进入溶液。如 FeCL、MnCl2s CrCl3s Na2SiO3s NasPO、 NaFe

51、O2s NaA102x Na:Cr0(o这些杂质的盐类大部分都是一些强酸弱碱盐或强碱弱酸盐它 们的显着特点是水解能力强。下面是一些元素的氢氧化物开始水解沉淀的最低PH值：Fe (0H) 3PH23Fe (OH) 2PH 5 6Mn (OH) 2PH 8Cr (OH) 3PH 5Al (OH) 3 PH 4很显然，水解发生是不可避免的。只是随着PH的不同，其水解 程度不同罢了。它们的水解反应式如下：FeCl： + 2H：0 = Fe (OH) 十 2HC1FeCl3 + 3H：0 = Fe (OH) + 3HC1NaFeO： + 2H=O = Fe (OH) 3 1 + NaOHNaA10: + 2H:O = Al (OH) 31 + NaOHMnCl： + 2H:O = Mn (OH)十 2HC1Na：SiO3 + H=O = NaHSiO3 + NaOH2NaHSiO3 + H=O = NazH,SizO-CrCl3 + 3H2O = Cr(OH)3i + 3HC1Na3Poi 十 H:0 = NaJiPOi + NaOH二次反应，所谓二次反应是指钿离子同杂质离子间的相互反 应。这类二次反应在浸出过程中有两种情况。(1)二、三价的杂质阳离子同机酸要根离子生成不溶性钢酸盐 的反应。如：FeCl3 + 3N