石煤脱碳样浸出过程离子行为及体系热力学分析

发布时间：2017-09-16 10:41

  本文关键词：石煤脱碳样浸出过程离子行为及体系热力学分析

  更多相关文章： 石煤脱碳样 浸出 离子行为 热力学分析 酸浸液体系

【摘要】：浸出过程是石煤提钒的关键环节,但钒被浸出的同时,铁、铝等杂质元素也会大量进入浸出液中,从而影响后续净化富集和沉钒工序的正常进行。查明钒、铁、铝等在石煤提钒浸出过程中的离子行为,以及浸出液中主要离子的存在形式,对于优化浸出液处理工艺具有重要意义。本文以湖北某石煤脱碳样为研究对象,在确定适宜浸出体系的基础上,结合热力学方法研究了酸浸提钒过程中V、Fe、Al的浸出行为,并计算分析了浸出液中V、Fe、Al离子的存在形态。结果表明,酸浸过程中石煤脱碳样的钒浸出率达到81.05%,但同时铁、铝浸出率分别为42.74%和85.44%。热力学分析发现,在氟化钙-硫酸浸出体系中,白云母(主要的含钒矿物)溶解的同时,赤铁矿和钾长石等亦会发生溶解反应。硫酸浓度、浸出温度、浸出时间、液固比等参数对V、Fe、Al的浸出率影响有相同趋势,Al浸出率高于V和Fe;酸浸过程中主要矿物溶解的难易顺序为:赤铁矿、白云母、钾长石,且赤铁矿达到溶解平衡所需时间较长;要减少酸浸提钒过程中Fe的溶出,可在保证钒浸出率的前提下适当缩短浸出时间。以最佳试验条件下获得的酸浸液中各离子浓度为基准,计算分析了硫酸溶液体系、含氟离子的硫酸溶液体系以及实际酸浸液体系中V、Fe、Al的存在形式随pH变化的热力学平衡分布,发现体系中氟离子、硫酸根离子对V、Fe、Al的存在形式有较大影响。在酸浸液体系下,钒主要以VO~(2+)和VOSO_4的形式存在,亚铁离子主要以Fe~(2+)和FeSO_4形式存在,铁离子主要以FeSO_4~+和Fe(SO_4)_2~-的形式存在,铝离子主要以AlF~(2+)、AlF_2~+、AlSO_4~+和Al(SO_4)_2~-的形式存在。由于氟离子会优先与铁铝离子络合,其引入不会导致浸出液中钒的存在形态复杂而影响后续萃取过程。研究确定的酸浸液中不同离子组分及其存在形式,对优化后续净化富集和沉钒工艺有一定的指导作用。
【关键词】：石煤脱碳样 浸出 离子行为 热力学分析 酸浸液体系
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD954
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 文献综述10-20
• 1.1 石煤资源概况10-12
• 1.1.1 含钒石煤组成10
• 1.1.2 含钒石煤资源储量10-11
• 1.1.3 含钒石煤中钒的存在形式11-12
• 1.2 石煤提钒工艺研究现状12-16
• 1.3 浸出过程中杂质离子的研究现状16-18
• 1.3.1 浸出过程中杂质离子的浸出行为研究16-17
• 1.3.2 石煤提钒浸出过程中杂质离子研究现状17-18
• 1.4 溶液中离子形态计算分析18-19
• 1.5 研究目的、意义和内容19-20
• 1.5.1 研究目的及意义19
• 1.5.2 研究内容19-20
• 第2章 试验原料及研究方法20-26
• 2.1 试验原料20-22
• 2.1.1 石煤脱碳样20
• 2.1.2 石煤脱碳样钒的价态分析20
• 2.1.3 石煤脱碳样矿物组成分析20-22
• 2.2 试验试剂、仪器及设备22-24
• 2.2.1 试验试剂22-23
• 2.2.2 试验仪器及设备23-24
• 2.3 试验方案及分析检测24-26
• 2.3.1 试验方案24-25
• 2.3.2 分析及检测方法25
• 2.3.3 试验指标及计算方法25-26
• 第3章 石煤脱碳样浸出过程中V、Fe、Al的浸出热力学及机理研究26-40
• 3.1 浸出体系的确定26-29
• 3.1.1 不同酸浸条件对钒浸出的影响26-27
• 3.1.2 不同水浸条件对钒浸出的影响27-28
• 3.1.3 不同碱浸条件对钒浸出的影响28-29
• 3.2 V、Fe、Al的浸出行为研究29-33
• 3.2.1 酸浓度对钒铁铝浸出率的影响29-30
• 3.2.2 酸浸温度对钒铁铝浸出率的影响30-31
• 3.2.3 酸浸时间对钒铁铝浸出率的影响31-32
• 3.2.4 酸浸液固比对钒铁铝浸出率的影响32-33
• 3.3 酸浸提钒过程中V、Fe、Al浸出的热力学分析33-35
• 3.3.1 热力学基本原理33
• 3.3.2 含钒铁铝矿物溶解反应33-35
• 3.4 浸出渣分析35-38
• 3.4.1 浸出渣SEM分析35-36
• 3.4.2 浸出渣的显微镜下分析36-37
• 3.4.3 浸出渣XRD分析37-38
• 3.5 浸出液分析38
• 3.6 本章小结38-40
• 第4章 石煤提钒酸浸液体系离子行为研究40-52
• 4.1 浸出液体系40
• 4.2 离子在溶液体系中的存在形式分析40-51
• 4.2.1 钒在溶液体系中的存在形式分析40-43
• 4.2.2 亚铁离子在溶液体系中的存在形式分析43-45
• 4.2.3 铁离子在溶液体系中的存在形式分析45-48
• 4.2.4 铝离子在溶液体系中的存在形式分析48-51
• 4.3 本章小结51-52
• 第5章 结论、创新点及展望52-54
• 5.1 结论52
• 5.2 创新点52-53
• 5.3 展望53-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-60
• 附录1 攻读硕士学位期间主要研究成果60-61
• 附录2 攻读硕士学位期间参与的科研项目61

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本文编号：862569