含钒铬废渣资源化关键技术基础研究

含钒铬废渣是典型重金属固体废弃物，直接排放到环境不仅浪费战略性资源钒、铬，而且造成严重的重金属安全隐患，资源化处理含钒铬废渣具有经济和环境双重效益。本项目针对含钒铬废渣资源化处理中存在的钒铬萃取分离机理认识不清、中间层积累影响分离长期稳定运行的现状，从萃取反应、中间层防控等方面开展基础理论与关键技术研究：⑴伯胺溶剂化萃取钒铬的历程、反应机理及影响因素研究；⑵萃取反应历程热力学模型构建及过程定量预测；⑶萃取中间层形成机制及防控技术研究；⑷钒铬萃取分离全流程模拟及参数预测平台研究。通过本项目研究，有望在分子水平上揭示伯胺萃取分离钒铬的机理、萃取中间层形成与稳定化的机制，形成萃取中间层防控的核心技术。成果对优化伯胺萃取分离钒铬工艺、防控萃取中间层形成与积累、提高钒铬回收率具有重要支撑作用，并可完善钒铬伯胺萃取的基础理论。

利用溶剂萃取法从钒铬废渣浸出液中回收钒、铬，不仅可以制备纯度高的钒产品，而且可以有效的解决钒铬废渣对环境造成的污染问题。本课题主要通过建立钒在水溶液中和萃取体系中的热力学模型，研究溶剂萃取过程，为钒铬废渣资源化提供理论支撑。课题针对钒铬伯胺萃取过程中间层（界面污物）防控，钒在水溶液中的形态化学，钒铬萃取过程反应机理等一系列科学问题进行了较为深入地研究。.针对钒铬萃取过程产生的界面污物，通过现代化表征手段对污物中所含固体微粒的成分进行鉴定，并对界面污物的热、动力学稳定性进行了较为系统地研究，得到了界面污物的形成机制，萃原液中含有铝、铁、钙等元素，形成的水解产物与水相中的不溶性二氧化硅，在萃取过程中极易作为乳化剂稳定搅拌生成的乳状液。通过分析界面污物的形成原因等，为萃取过程中界面污物的形成提供了理论依据。.在萃取过程中，钒主要是以NH4VO3的形式沉淀出来，所以研究NH4VO3的溶解度对于萃取过程中沉钒工艺具有重要的指导意义。本课题测定NH4VO3在 T = 298.15~328.15 K时不同体系下的溶解度。测量了NH4VO3-(NH4)2SO4-NH3-H2O体系和NH4VO3-(NH4)2SO4-NH3-H2O 体系，NH4VO3-NH4Cl-H2O体系的溶解度。通过 OLI 软件进行热力学计模拟，得到了5组新的模型参数，建立了NH4VO3-(NH4)2SO4-H2O, (NH4) 2SO4-NH3-H2O体系活度相关的热力学模型，其计算值与实验值吻合的比较好，平均相对偏差分别为11.8%, 2.7%，并用新模型预测了NH4VO3-NH4Cl-H2O体系中NH4VO3的溶解度，其预测结果与实验值相对偏差为9.0%。实验同时测量了NH4VO3-Na2HPO4-H2O体系和 NH4VO3-(NH4)2HPO4-H2O体系的溶解度，通过OLI 回归得到了新的参数，并通过新的参数得到了不同温度和磷酸盐浓度下，钒酸根离子的百分含量。.针对在萃取分离钒铬的过程中，通过斜率法确定了萃取过程中钒和铬的萃合物，RNH2-H3VO4、RNH2-H3V3O9、RNH2-H6V10O28和RNH2-H2CrO4的结合比分别为5/3、1、11/3和1。推测出萃取反应方程式，并进而建立了萃取反应热力学模型，通过GAMS回归得到各个萃取反应的Pitzer参数和萃取平衡常数，推测N1923