改性季銨鹽從高堿度溶液中萃取釩的研究.pdf

1、鋁土礦中都不同程度的含有 V2O5，這可作為提取釩的資源，且氧化鋁生產(chǎn)流程中的釩對(duì)氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量有較大影響。針對(duì)氧化鋁生產(chǎn)流程中釩的危害和現(xiàn)有回收工藝如結(jié)晶法、離子交換法等存在流程長(zhǎng)、能耗高、回收率低等問(wèn)題，本文提出了料液不經(jīng)處理，采用季銨鹽直接從高堿度的氧化鋁種分母液中直接提取釩，萃余液直接返回鋁土礦浸出工序的新工藝。本文主要進(jìn)行了改性季銨鹽從高堿度含釩溶液中萃取釩的研究，分別從萃取劑的篩選與轉(zhuǎn)型、萃取和反萃影響因素及萃取機(jī)理三方面進(jìn)

2、行了研究，這將對(duì)采用溶劑萃取法從鋁土礦中提取釩具有一定的參考價(jià)值。
　　研究了選用不同類型萃取劑從高堿度溶液中萃取釩。結(jié)果表明，轉(zhuǎn)型后的CO32-型季銨鹽TOMAC的萃取性能要明顯優(yōu)于HCO3-、SO42-和Cl-型季銨鹽TOMAC的萃取性能，確定選用CO32-型季銨鹽 TOMAC為后續(xù)實(shí)驗(yàn)研究的萃取劑。研究了Cl-型季銨鹽TOMAC轉(zhuǎn)型過(guò)程，通過(guò)測(cè)定處理后溶液中Cl-、SO42-、CO32-等陰離子的濃度來(lái)計(jì)算交換平衡率，并結(jié)合

3、分析萃取劑轉(zhuǎn)型前后的紅外光譜圖，確定轉(zhuǎn)型各個(gè)步驟所需的處理次數(shù)。結(jié)果表明，在相比O/A為2/1，溫度為25℃，振蕩時(shí)間為1h的條件下，Cl-型季銨鹽經(jīng)3mol/L的H2SO4溶液處理7次后可得到SO42-型季銨鹽，有機(jī)相再經(jīng)過(guò)2mol/L的NaOH溶液洗滌2次和1mol/L的NaHCO3溶液處理5次后，可得到HCO3-型季銨鹽，最后再經(jīng)過(guò)2mol/L的NaOH溶液處理2次后，可得到CO32-型季銨鹽。
　　實(shí)驗(yàn)考察了萃取劑濃度、仲

4、辛醇濃度、料液堿度、料液初始含釩濃度、相比O/A、溫度、振蕩時(shí)間等因素對(duì)釩萃取率的影響，繪制了釩的萃取等溫曲線，并通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)法得到了較優(yōu)的萃取條件。結(jié)果表明，在料液堿度為1.5mol/L，料液初始含釩濃度為3.57g/L，有機(jī)相質(zhì)量分?jǐn)?shù)組成為50％CO32-型 TOMAC+20%仲辛醇+30%磺化煤油，相比O/A為2/1，溫度為25℃，振蕩時(shí)間為10min的條件下，測(cè)得有機(jī)相中V2O5的飽和容量約為5.85g/L，釩的單級(jí)萃取率為80

5、%。在此條件下，經(jīng)過(guò)五級(jí)逆流萃取模擬實(shí)驗(yàn)后，釩的萃取率可達(dá)到99.5%，萃余液中V2O5濃度可降至0.05g/L以下。通過(guò)對(duì)比不同的反萃取體系，確定了反萃劑組成為1.5mol/LNa2CO3+1.0mol/LNaOH，在相比 O/A為1/1，溫度為25℃，振蕩時(shí)間為10min的條件下，釩的單級(jí)反萃取率可達(dá)到75%。在該條件下，繪制了釩的反萃等溫曲線。結(jié)果表明，含釩濃度為4.2g/L的負(fù)載有機(jī)相經(jīng)過(guò)二級(jí)逆流反萃后有機(jī)相中釩濃度可降至0.0

6、2g/L以下。
　　本文還研究了季銨鹽TOMAC從高堿度溶液中萃取釩的機(jī)理。通過(guò)斜率法、飽和容量法和等摩爾系列法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，季銨鹽TOMAC從高堿度溶液中萃取釩屬于陰離子交換反應(yīng)，萃合物的組成形式可能為(R3CH3N)3VO4，反應(yīng)方程式可表示為：此處公式省略！熱力學(xué)分析表明，季銨鹽萃取劑 TOMAC從高堿度溶液中萃取釩的反應(yīng)焓變?yōu)椤鱄=-17.79kJ/mol，該萃取反應(yīng)為放熱反應(yīng)，提高溫度將不利于反應(yīng)的進(jìn)行；動(dòng)力學(xué)分析表明