酸浸法提钒新工艺的研究

研究了用稀硫酸直接浸出—萃取—反萃—氨水沉钒—煅烧的提钒工艺。结果表明,采用稀硫酸直接浸出,原矿渣中总钒的一次浸取率可达95%以上;用萃取-反萃方式净化和浓缩浸出液,同时使用萃取促进剂处理酸浸液,使萃取效率比传统方法有明显提高,萃取级数大大减少;沉钒步骤摒弃了传统的铵盐沉钒工艺,使用氨水直接沉钒,提高了产品的纯度。钒的总回收率达86%以上,比传统提钒工艺效率提高了20%以上,同时由于避免了焙烧从而解决了传统提钒过程中因焙烧等产生的HCl、Cl₂等污染问题。     

基础特性对含铬型钒钛烧结矿粉化性能的影响

承德地区含铬型钒钛烧结矿的黏结相不充分、强度差、低温还原粉化指数低,严重影响烧结矿的质量.研究了4种不同成分的含铬型钒钛磁铁精矿粉的烧结基础特性:连晶强度、黏结相强度、液相流动性、同化温度,并与4种铁精矿粉的单烧实验结果进行比较分析,探究含铬型钒钛磁铁精矿粉基础特性对烧结矿低温还原粉化指数RDI+3.15的影响规律.结果表明:含铬型钒钛磁铁烧结矿的RDI+3.15随铁精矿粉同化温度的上升而降低,随黏结相强度的上升而升高,液相流动性和连晶强度对其影响很小.     

含B钒微合金钢的连续冷却相变行为

为开发一种新的低成本高性能含B钒微合金钢和建立其TMCP生产工艺,用MMS-200热力模拟试验机研究了实验钢在连续冷却条件下的相变规律,绘制出实验钢的静态CCT曲线和动态CCT曲线.结果表明:微量的B提高了钒微合金钢过冷奥氏体稳定性,促进了针状铁素体形成,在比较宽的冷却速度范围内能得到贝氏体组织;未变形钢相比于变形钢,在更低的冷却速度甚至0.5℃/s的冷却速度下能得到大部分的贝氏体组织,但两者在5℃/s以上的冷却速度下都得到全部贝氏体组织;变形降低了奥氏体稳定性,促进铁素体转变,含硼钢铁素体转变存在的冷速升高到2℃/s,不含硼钢的其冷速升高到15℃/s;钒微合金钢中B有利于获得高强度的贝氏体组织,冷速5℃/s以上时相变后含硼钢的硬度都高于变形及未变形不含硼钢的硬度.     

提钒尾渣碳热还原过程实验

在碳热还原反应热力学分析的基础上,通过球团还原焙烧实验,并结合物相分析和成分分析,对含铬提钒尾渣中金属氧化物的碳热还原过程进行了系统研究。实验结果表明,在不同的还原温度下,铁、铬、钒、锰、钛等有价金属氧化物展现出不同的还原反应特征和富集迁移规律。     

富硅钒尾矿热活化及改性制备绿色环保“一体化”地聚合物

本研究的目的是通过热活化和改性的方式，将富硅钒尾矿制备成地聚合物前驱体。在热活化阶段，钒尾矿和氢氧化钠均匀混合后在高温下煅烧。掺入偏高岭土来调节热活化后钒尾矿的硅铝比例，并得到地聚合物前驱体。结合TG-DSC，SEM，XRD以及活化钒尾矿浸出试验结果发现，在热活化过程中，钒尾矿首先被氢氧化钠腐蚀，然后在颗粒表面形成硅酸钠。热活化后的钒尾矿在加水后，钒尾矿颗粒表面的硅酸钠层溶解，释放出硅组分并形成碱性的溶液环境。偏高岭土能够在碱性环境中溶解释放出铝组分，并与先前释放的硅组分发生地质聚合反应。残余未反应的颗粒通过地质聚合过程中产生的凝胶连接，从而紧密的粘结在一起，随后养护硬化成具有优异机械性能的地聚合物产品。本研究能够提高了地聚合物技术在大规模工业现场应用的可行性，能够促进钒尾矿及其他富硅的固体废物的综合利用。     

高炉炼铁工艺中超高TiO2炉渣:密度和表面张力

针对高炉冶炼超高（>80%）甚至全钒钛磁铁矿工艺流程，为了优化高炉造渣制度，进行了一系列关于高钛型炉渣（BFS）物理化学性质方面的研究。本工作分别利用阿基米德原理和最大气泡压力法研究了高钛型炉渣的密度和表面张力。系统探究了TiO₂含量和MgO/CaO质量比对CaO–SiO₂–TiO₂–MgO–Al₂O₃炉渣密度和表面张力的影响规律。结果发现，随着TiO₂含量从20wt%增加到30wt%，炉渣密度逐渐降低，但随着MgO/CaO质量比从0.32增加到0.73，熔渣密度略有增加。从硅酸盐网络结构角度来看，炉渣密度与结构聚合度（DOP）具有一致的变化规律。TiO₂的加入会降低炉渣体系中(Q3)2/(Q2)比值（其中，Q2和Q3分别代表桥氧数为2和3的网络结构单元），进而降低炉渣结构聚合度，导致炉渣密度降低。随着TiO₂含量从20wt%增加到30wt%，CaO–SiO₂–TiO₂–MgO–Al₂O₃炉渣的表面张力显著降低。相反，随着MgO/CaO质量比从0.32增加到0.73，表面张力增加。此外，利用基于Butler公式的Tanaka模型获得了1723 K下含钛炉渣等表面张力图，为高炉冶炼超高比例（>80%）甚至全钒钛磁铁矿工艺中造渣制度的优化提供了数据支撑。     

中国钒资源全生命周期动态物质流分析

 钒在钢铁、化工和航空航天等领域的广泛应用持续推动钒物质流动和供需格局的变化，特别是电池应用的商业化将影响未来能源转型及新能源存储领域的长期发展。为揭示中国钒物质流的变化和未来供需格局，构建了钒的全生命周期物质流分析框架，核算了2000-2019年中国钒的流量、存量和供需情况。研究显示：（1）中国是钒生产和消费大国，含钒钢铁、合金（钒铁合金）是金属钒的主要消费领域，消费占比稳定在85%以上，储能电池作为钒的前沿应用，占钒消费总量的比例也在不断增加；（2）2000-2019年中国是钒初级产品净进口国（5362 t），也是钒制品净出口国（8284 t），全钒液流电池处于出口状态，钒储能技术研究将迎来高峰；（3）2010-2019年钒在用存量增加了5倍，达到120万t，其中电池在用存量增加了24倍，钒开始向电池等新兴行业发展；（4）2000-2019年钒报废量为8.1万t，仅有1.8万t被回收（回收率为23%），提高钒的循环利用可以减少钒原矿资源的开采及其产生的环境影响。     

绿茶生物炭负载纳米零价铁对地下水中五价钒的去除效果及机理研究

钒(V)作为一种重要的工业原料被广泛应用于各个领域，但同时造成了一定程度的地下水污染。为了去除地下水中的五价钒V(Ⅴ)，利用常见的生产废料绿茶渣为生物质原料制备了活性炭(BC)，并在其表面负载零价铁(nZVI)，得到一种环境友好的可渗透反应墙(PRB)活性填料nZVI@BC；优化了nZVI@BC的制备条件，考察了溶液pH和竞争离子对V(Ⅴ)去除效果的影响；通过等温吸附试验判断其吸附模型，进行了吸附动力学分析，并探究了其反应机理。结果表明：FeSO₄溶液的最佳反应浓度为1.0 mol/L，热解温度为300 ℃，在该条件下制备的nZVI@BC在吸附19 h后对V(Ⅴ)的去除量达71.6 mg/g；当溶液pH>3.0时，随着pH的升高，nZVI@BC对V(Ⅴ)的去除率逐渐降低；地下水中的共存阴离子与V(Ⅴ)发生竞争吸附，使V(Ⅴ)去除率降低；nZVI@BC的等温吸附过程符合Sips模型，吸附动力学符合Elovich模型，nZVI@BC去除V(Ⅴ)的机理为：BC吸附V(Ⅴ)后，表面Fe⁰与V(Ⅴ)发生氧化还原反应，生成Fe₂VO₄，V(Ⅴ)被还原为V(Ⅳ)。