湘西石煤復鹽焙燒低酸浸出離子交換富集提釩研究.pdf

1、參考前人的研究結果,以湖南湘西古丈縣的含釩石煤為原料,針對傳統(tǒng)鈉法焙燒提釩工藝轉浸率不高、環(huán)境污染嚴重、資源利用率低等不足,提出復鹽焙燒—低酸浸出—離子交換—銨鹽沉釩的工藝路線,通過對石煤提釩焙燒過程的系統(tǒng)研究及對提釩離子交換過程、銨鹽沉釩過程中相關理論的探討。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)境污染問題,為石煤提釩行業(yè)提出了適宜的工藝參數(shù)。
　　主要研究內(nèi)容和結果如下:實驗分析了湘西古丈石煤的成分,著重對

2、石煤礦石復鹽焙燒、低酸浸出、離子交換富集釩及銨鹽沉釩過程進行了研究,其中包括復鹽種類、復鹽配比、復鹽用量、焙燒時間、焙燒溫度及浸出液固比、浸出硫酸用量、浸出溫度、浸出時間對釩浸出率的影響,設計了正交試驗方案,進行了正交試驗;考察了D201樹脂吸附釩(ⅴ)的性能及其靜態(tài)吸附機理,同時探討D201樹脂吸附釩的動力學過程;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、溫度等因素對沉釩率的影響,在適合組合條件下進行沉淀析出的動力

3、學研究,用積分法建立數(shù)學模型,以確定沉釩過程動力學的相關參數(shù);并通過X射線衍射和紅外光譜分析,對沉淀產(chǎn)物進行了表征;按照HG/T3445-2003分析偏釩酸銨及五氧化二釩的純度。
　　實驗表明:石煤樣品測試顯示,該礦含五氧化二釩為0.85％,含二氧化硅高達75%,樣品中的釩主要存在釩云母相中,屬難分解含釩礦物。焙燒實驗表明,采用氯化鈉、碳酸鈉和硫酸鈉組成的復合鹽體系較傳統(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,釩的浸出率受復鹽用量、復鹽配比、焙燒溫度、焙燒時間、浸出酸用量的影響,較佳的工藝參數(shù)為:焙燒溫度為750℃,復鹽添加劑用量為9%,焙燒時間為2h,浸出溫度50℃,加酸量2%,浸出時間4h;在此條件下,釩的浸出率可達95%以上。采用D201樹脂分離富集釩,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,動態(tài)平衡吸附量為
　　270mg·g-1。實驗表明D201樹脂對釩的吸附符合Freundlish等溫吸附模型,對釩吸附交換過程符合擬二級吸附交換動力學過程;反應級數(shù)為擬二級,吸附速率隨溫度升高而增大,反應活化能為14.165KJ·moL-1;釩在D201樹脂上的吸附過程的控制步驟為粒擴散過程。洗脫液氯化銨沉釩過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99%以上;對氯化銨沉

6、釩過程的動力學研究表明,用微分法推導出了氯化銨沉釩過程的動力學數(shù)據(jù),反應級數(shù)n=2、動力學常數(shù)為0.6×10-3(mol?dm-3)-1?min-1,偏釩酸銨制備是二級反應反應速率方程是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準圖譜一致;經(jīng)XRD分析產(chǎn)品結構單一,晶體純度較高;偏釩酸銨經(jīng)煅燒得V2O5產(chǎn)品,產(chǎn)品經(jīng)檢驗質(zhì)量指標均達到了HG/T3445-2003化工用粉釩標準;研究結果可給含釩石煤復鹽焙燒提