摘要：探讨了钒冶金废水循环利用工艺可行性，通过上述工艺实施可实现钒冶金废水零排放，同时副产合格氯化钠产品，返回应用于钒冶金生产。
关键词：钒冶金;废水零排放;氯化钠
钒渣提钒是生产五氧化二钒的主要方法。以雾化钒渣或转炉钒渣为原料，采用钠化培烧、水浸、酸性钒盐沉钒的工艺时，每生产1吨五氧化二钒要排出约60m3提钒废水。提钒废水中所含钠盐、Cr6+、V5+一方面对人体有致毒作用，会抑制水生物和农作物的生长;另一方面残余的钠、钒、铬是有价值的重要元素。
1含钒废水的处理现状
目前,含钒废水的治理方法主要有10多种,这些方法可分为四大基本类型,即物理法、化学法、物理化学法和生物法。物理法主要有硅藻土吸附法、活性炭吸附法等;化学法主要有铁屑(或硫酸亚铁)沉淀法、二氧化硫沉淀法、钡盐法等;物理化学法主要有离子交换法、TBP萃取法、反渗透法、电解法等;生物法主要有厌氧和好氧生物法。现在工业上对于含钒废水的处理大都采用化学沉淀法和离子交换法,其中主要包括铁屑(或硫酸亚铁)沉淀法、二氧化硫沉淀法和离子交换法[1-4]。
1.1铁屑(或硫酸亚铁)沉淀法
铁屑(或硫酸亚铁)沉淀法处理含钒废水包括还原和中和两个化学反应过程,即在还原过程中投加还原剂(铁屑或硫酸亚铁),使V5+和Cr6+分别还原成V4+或V3+，Cr3+;在中和过程中投加CaO或NaOH,Na2CO3，从而使Cr3+，V4+或V3+水体沉淀。目前该方法已经在工程上得到一定应用,如德国鲁奇公司、意大利艾姆科公司以及四川川投峨眉铁合金厂都在采用类似方法处理含钒废水。但此种废水处理方法易产生腐蚀钝化的现象,从而影响净水效果的稳定性,需要进一步研究改进措施。
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硫酸亚铁-石灰法，该方法设备简单，处理量大、脱钒效果好(V<0.1mg/L)，但处理过程渣量大，收集干化困难，且无法回收钒，铬等;铁屑-石灰法，该法能以废治废，处理成本低，但净水能力较差，只适合处理低浓度废水，不具备回收功能。
1.3离子交换法
离子交换树脂是一种含有活性基团的合成功能高分子材料,它是由交联的高分子共聚物引入不同性质离子交换基团而成。离子交换树脂具有交换、选择、吸附和催化等功能。使用强碱性季胺型离子交换树脂,从含多种杂质阳离子的水溶液中分离和回收钒,国内外早有报道。Taylor.M.J.C概述了采用离子交换法从含低浓度钒溶液中回收钒的发展过程;Coriqliano研究了一种新的离子交换方法用于回收石油发电站固体残渣中酸沥滤溶液里的钒;国内蒋馥华等采用国产强碱201×4(717#)苯乙烯型阴离子交换树脂,也进行了含钒废水回收V2O5的试验。虽然离子交换法可回收钒、铬,处理效果也比较稳定,但其缺点是离子交换树脂用量较大,再生频繁,处理成本偏高。
上述方法均可回收钒铬，但处理后废水含有大量钠盐无法实现废水的零排放，
针对现有的提钒废水处理工艺的缺点，采取废水资源化循环利用副产氯化钠工艺的技术措施，开发出一种可以根治提钒废水污染的新工艺。
3工艺研究
3.1实验步骤
(1)浸出：取1kg熟料于1500mL上一循环沉钒后液(后因熟料品味发生变化，改为2kg熟料分两次浸出)中，90℃浸出0.5h，过滤后500mL上一循环沉钒后液，两液合并作为浸出液。
(2)冷却脱钠：浸出液静置至室温，过滤，得到脱钠后液、钠盐。
(3)除杂：脱钠后液加入2g铝酸钠，90℃除硅后，过滤，得到净化液。
(4)结晶沉钒：净化液(约2L)，加入20g配合物，常温下，加入上一循环盐酸转晶液，如不足，补加盐酸，调节pH=2，搅拌0.5h过滤，得到沉钒后液、粗钒配合物，沉钒后液返回浸出。
(5)转晶：粗制配合物加入至200mL10%盐酸进行转晶，转晶液用于下一循环结晶沉钒。
3.2实验结果
(1)循环次数与浸出液钠离子浓度关系
由图2可见，随着循环次数的增加，钠离子浓度逐渐升高。至15次循环以后，钠离子浓度趋于稳定，有氯化钠晶体析出。
(2)循环次数与沉钒后液钒浓度关系
由图3可见，随着循环次数的增加，沉钒后液中钒浓度稳定在1.5g/L以下，说明液相中钠离子浓度升高，未对沉钒工序造成不良影响。
(3)五氧化二钒产品质
由表1可知，循环后的五氧化二钒产品质量较好，满足现行国标五氧化二钒合格品要求，主要杂质元素钠、铬、硅等无明显升高。
(4)氯化钠副产品质量
由表2可知，循环后的氯化钠副产品质量，满足现行国标工业盐合格品要求，可返回焙烧工序循环使用。
4结论
通过上述工艺实施可实现钒冶金废水零排放，产出五氧化二钒产品质量良好，同时副产合格氯化钠产品，可返回应用于钒冶金生产。——论文作者：祁健
