湘西石煤復(fù)鹽焙燒低酸浸出離子交換富集提釩研究.pdf

1、參考前人的研究結(jié)果,以湖南湘西古丈縣的含釩石煤為原料,針對(duì)傳統(tǒng)鈉法焙燒提釩工藝轉(zhuǎn)浸率不高、環(huán)境污染嚴(yán)重、資源利用率低等不足,提出復(fù)鹽焙燒—低酸浸出—離子交換—銨鹽沉釩的工藝路線(xiàn),通過(guò)對(duì)石煤提釩焙燒過(guò)程的系統(tǒng)研究及對(duì)提釩離子交換過(guò)程、銨鹽沉釩過(guò)程中相關(guān)理論的探討。大大提高了含釩石煤提釩的收率,改善了焙燒法(火法)提釩的環(huán)境污染問(wèn)題,為石煤提釩行業(yè)提出了適宜的工藝參數(shù)。
　　主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:實(shí)驗(yàn)分析了湘西古丈石煤的成分,著重對(duì)

2、石煤礦石復(fù)鹽焙燒、低酸浸出、離子交換富集釩及銨鹽沉釩過(guò)程進(jìn)行了研究,其中包括復(fù)鹽種類(lèi)、復(fù)鹽配比、復(fù)鹽用量、焙燒時(shí)間、焙燒溫度及浸出液固比、浸出硫酸用量、浸出溫度、浸出時(shí)間對(duì)釩浸出率的影響,設(shè)計(jì)了正交試驗(yàn)方案,進(jìn)行了正交試驗(yàn);考察了D201樹(shù)脂吸附釩(ⅴ)的性能及其靜態(tài)吸附機(jī)理,同時(shí)探討D201樹(shù)脂吸附釩的動(dòng)力學(xué)過(guò)程;探索了在弱堿性條件下,偏釩酸根的初始濃度、加銨系數(shù)K、pH值、溫度等因素對(duì)沉釩率的影響,在適合組合條件下進(jìn)行沉淀析出的動(dòng)力

3、學(xué)研究,用積分法建立數(shù)學(xué)模型,以確定沉釩過(guò)程動(dòng)力學(xué)的相關(guān)參數(shù);并通過(guò)X射線(xiàn)衍射和紅外光譜分析,對(duì)沉淀產(chǎn)物進(jìn)行了表征;按照HG/T3445-2003分析偏釩酸銨及五氧化二釩的純度。
　　實(shí)驗(yàn)表明:石煤樣品測(cè)試顯示,該礦含五氧化二釩為0.85％,含二氧化硅高達(dá)75%,樣品中的釩主要存在釩云母相中,屬難分解含釩礦物。焙燒實(shí)驗(yàn)表明,采用氯化鈉、碳酸鈉和硫酸鈉組成的復(fù)合鹽體系較傳統(tǒng)工藝大大降低了氯化鈉的用量,減少焙燒尾氣對(duì)環(huán)境的壓力,釩的浸

4、出率又能顯著提高,釩的浸出率受復(fù)鹽用量、復(fù)鹽配比、焙燒溫度、焙燒時(shí)間、浸出酸用量的影響,較佳的工藝參數(shù)為:焙燒溫度為750℃,復(fù)鹽添加劑用量為9%,焙燒時(shí)間為2h,浸出溫度50℃,加酸量2%,浸出時(shí)間4h;在此條件下,釩的浸出率可達(dá)95%以上。采用D201樹(shù)脂分離富集釩,在溫度為303K,pH值為2.0,五氧化二釩濃度為12g·L-1條件下,D201樹(shù)脂吸附釩飽和吸附容量為306mg·g-1;釩溶液流速為0.02mL·min-1·g-1

5、時(shí),動(dòng)態(tài)平衡吸附量為
　　270mg·g-1。實(shí)驗(yàn)表明D201樹(shù)脂對(duì)釩的吸附符合Freundlish等溫吸附模型,對(duì)釩吸附交換過(guò)程符合擬二級(jí)吸附交換動(dòng)力學(xué)過(guò)程;反應(yīng)級(jí)數(shù)為擬二級(jí),吸附速率隨溫度升高而增大,反應(yīng)活化能為14.165KJ·moL-1;釩在D201樹(shù)脂上的吸附過(guò)程的控制步驟為粒擴(kuò)散過(guò)程。洗脫液氯化銨沉釩過(guò)程較適合的沉釩條件是:pH=8.0,加銨系數(shù)2,溫度50℃,釩溶液濃度30g·L-1,沉釩率可達(dá)99%以上;對(duì)氯化銨沉

6、釩過(guò)程的動(dòng)力學(xué)研究表明,用微分法推導(dǎo)出了氯化銨沉釩過(guò)程的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù),反應(yīng)級(jí)數(shù)n=2、動(dòng)力學(xué)常數(shù)為0.6×10-3(mol?dm-3)-1?min-1,偏釩酸銨制備是二級(jí)反應(yīng)反應(yīng)速率方程是r=0.6×10-3(a-x)(b-x);沉淀產(chǎn)品的紅外光譜圖與偏釩酸銨標(biāo)準(zhǔn)圖譜一致;經(jīng)XRD分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一,晶體純度較高;偏釩酸銨經(jīng)煅燒得V2O5產(chǎn)品,產(chǎn)品經(jīng)檢驗(yàn)質(zhì)量指標(biāo)均達(dá)到了HG/T3445-2003化工用粉釩標(biāo)準(zhǔn);研究結(jié)果可給含釩石煤復(fù)鹽焙燒提