氧化鋁生產(chǎn)流程中釩的提取研究.pdf

1、釩是一種重要的合金元素，但其可供有價(jià)提取的資源較為不足。我國(guó)每年有1～5萬(wàn)噸釩進(jìn)入氧化鋁生產(chǎn)流程，這是一種重要的釩資源，且氧化鋁流程中釩的存在對(duì)氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量有較大影響。因此，把釩從氧化鋁流程中提取出來(lái)是十分必要的。
　　 從氧化鋁生產(chǎn)流程提取釩的方法很多，而在工業(yè)上應(yīng)用的唯一方法為結(jié)晶法，但此法回收率低，且只適用于釩含量高的母液，對(duì)于國(guó)內(nèi)釩含量普遍較低的母液結(jié)晶法無(wú)法實(shí)現(xiàn)。因此，開(kāi)發(fā)新的氧化鋁流程高效提釩技術(shù)勢(shì)在必行。

2、　　 本論文首先研究了釩對(duì)氧化鋁流程的關(guān)鍵工序－溶出及分解過(guò)程的影響規(guī)律，結(jié)果表明流程中的釩對(duì)溶出過(guò)程基本無(wú)影響，而對(duì)分解過(guò)程影響較大，可造成產(chǎn)品純度的下降和粒度的細(xì)化，從而明確了釩是一種對(duì)氧化鋁流程危害較大的雜質(zhì)。
　　 在確定拜耳法種分母液作為氧化鋁流程中提釩原料的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析討論提出了本論文的技術(shù)路線：母液沉釩-含釩沉淀浸出-離子交換-二次沉釩-偏釩酸銨焙燒，并對(duì)各工藝過(guò)程進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究。
　　 通過(guò)對(duì)

3、母液沉釩過(guò)程的熱力學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)了釩離子與母液中其它離子反應(yīng)的熱力學(xué)規(guī)律，并以此為指導(dǎo)，針對(duì)傳統(tǒng)工藝沉釩后所得的含釩沉淀渣中V2O5含量較低的問(wèn)題，提出了沉淀渣循環(huán)用于母液沉釩的新工藝，使沉淀渣中V2O5含量提高至2％以上，實(shí)現(xiàn)了母液的高效沉釩。
　　 含釩沉淀浸出過(guò)程的熱力學(xué)分析結(jié)果表明，此沉淀渣適宜采用Na2CO3溶液在低溫條件下浸出；通過(guò)對(duì)此過(guò)程的動(dòng)力學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)其控制步驟為固膜擴(kuò)散控制；在熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)理論研究的基礎(chǔ)上，針

4、對(duì)直接采用Na2CO3溶液進(jìn)行浸出時(shí)浸出率不高的問(wèn)題，提出了浸出時(shí)通入CO2氣體的改進(jìn)工藝，使浸出率由80％提高到90％以上，并通過(guò)考察Na2CO3濃度、CO2通氣量、溫度、液固比及浸出時(shí)間等因素對(duì)浸出效果的影響，確定了適宜的浸出工藝條件。
　　 樹(shù)脂吸附釩陰離子過(guò)程的動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果表明，201×7樹(shù)脂對(duì)浸出液中釩離子的吸附效果較好，吸附率可達(dá)87％以上，201×7樹(shù)脂吸附釩離子過(guò)程符合動(dòng)邊界模型，其控制步驟為顆粒擴(kuò)散控制；吸附

5、過(guò)程實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，采用201×7樹(shù)脂吸附浸出液中的釩離子可獲得較好的吸附效果，吸附率達(dá)95％左右；解吸過(guò)程實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，采用1mol/LNaCl＋1mol/L NH4Cl的解吸體系進(jìn)行解吸可取得較好的效果，解吸率可達(dá)97％以上；通過(guò)考察浸出液流速、吸附溫度和吸附pH值等因素對(duì)吸附過(guò)程的影響及解吸體系、解吸劑濃度、解吸溫度和解吸劑流速對(duì)解吸過(guò)程的影響，確定了合理的離子交換工藝條件。
　　 二次沉釩過(guò)程實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，解吸

6、后的溶液加入NH4C1進(jìn)行沉釩，可達(dá)到較好的效果，沉率可達(dá)98％；根據(jù)二次沉釩過(guò)程反應(yīng)的特點(diǎn)，推導(dǎo)出了此過(guò)程的動(dòng)力學(xué)方程，并結(jié)合在考察解吸液濃度、pH值、加氯化銨系數(shù)和溫度的影響規(guī)律時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確定了動(dòng)力學(xué)方程的各項(xiàng)參數(shù)，其反應(yīng)速率常數(shù)為9.16×10-5 mol/L·s，反應(yīng)級(jí)數(shù)為0.932，同時(shí)也確定了二次沉釩過(guò)程的適宜工藝條件；對(duì)于偏釩酸銨焙燒過(guò)程，主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)考察了焙燒溫度及焙燒時(shí)間的影響情況，確定了合適的焙燒工藝條件，并制得

7、達(dá)到GB3283-1987標(biāo)準(zhǔn)對(duì)冶金99級(jí)V2O5產(chǎn)品品質(zhì)要求的產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了釩的回收。
　　 通過(guò)本論文的研究，首次在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了利用除結(jié)晶法外的其它方法從氧化鋁流程中回收釩，并具有高效且可處理釩含量低的母液的優(yōu)勢(shì)。以本論文研究得出的拜耳法種分母液中提取V2O5的技術(shù)路線為基礎(chǔ)，有可能開(kāi)發(fā)出從拜耳法種分母液提取V2O5的工業(yè)化技術(shù)，如果能夠在氧化鋁廠推廣應(yīng)用，不僅可消除釩對(duì)氧化鋁生產(chǎn)流程的危害，提高產(chǎn)品質(zhì)量，而且可產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)