亚熔盐法钒渣钒铬高效清洁生产工艺流程模拟与优化

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钒是一种重要的金属元素,在冶金、宇航、化工、电子等工业部门有着广泛的用途。全球提钒的主要方法为钒渣钠化氧化焙烧,但这种提钒工艺钒回收率低,造成了资源的严重浪费;钒渣中伴生组分铬无法同步回收,导致提钒尾渣含有六价铬,堆放产生严重的环境问题。为此中科院过程工程研究所开发了原创性亚熔盐法钒渣钒铬共提清洁生产工艺,实现低温常压操作条件下钒渣中钒铬高效同步回收。该技术目前处于中试放大阶段,亟待对工艺进行放大设计与优化。本文主要利用流程模拟软件METSIM对亚熔盐法钒渣钒铬共提清洁生产工艺进行物料及能量衡算,并采用夹点分析技术对工艺的换热网络进行能量优化,为工艺的设计与优化提供技术支撑。本文主要研究内容如下:
　　(1)亚熔盐介质基础热力学数据研究。基于Pitzer模型,对典型亚熔盐介质(高浓KOH碱介质)的基础热力学性质进行了研究,通过非线性拟合得到了高浓KOH介质的热容方程,并将其添加到METSIM内置数据库中,为亚熔盐工艺的能量衡算奠定基础。
　　(2)KOH亚熔盐法铬盐清洁生产工艺流程模拟与能量优化。基于基础研究获得的亚熔盐介质热力学数据,利用METSIM软件对亚熔盐法铬盐清洁生产工艺核心操作单元进行物料及能量衡算,通过与实际工业生产获得的数据进行比对,验证利用METSIM模拟亚熔盐湿法冶金工艺流程的可行性及KOH介质的热力学数据的可靠性;进一步通过夹点分析技术对现有工艺的换热网络进行能量优化,提出工艺节能、降耗设计方案。
　　(3)亚熔盐法钒渣提钒铬清洁生产工艺的流程模拟。采用METSIM软件分别对钾系亚熔盐法钒铬共提工艺、钠系亚熔盐法单提钒工艺、钠系熔盐法钒铬共提工艺进行了物料和能量衡算,并在此基础上,采用夹点技术对三套工艺的换热网络分别进行了能量优化,提出了具体的改进措施,为下一步工艺设计和优化提供参考。
　　(4)亚熔盐法钒渣提钒铬清洁生产工艺的经济性评价。基于钒渣亚熔盐法提钒铬清洁生产工艺的物料损耗及能量消耗,对三套工艺分别进行了经济性评价和比较,为产业化工艺选择提供参考。

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作者
吕页清;
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作者单位

天津大学;

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授予单位天津大学;
学科化学工程
授予学位硕士
导师姓名张懿,郑诗礼,杜浩;
年度 2013
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类清洁工艺技术（无污染工艺）的研究;
关键词
钒尾渣; 亚熔盐工艺; 经济性评价; 清洁生产; 流程模拟;

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