协同萃

发布时间：2020-07-03 20:04

【摘要】：为了满足对钒日益增长的需求,众多方法已经被用于从钒页岩中提取钒。硫酸浸出因为其钒回收率高,工艺流程短,能量消耗低等优势广泛应用于钒页岩中钒的提取。然而,许多杂质如铁、镁、铝等与钒一起溶解在酸浸液中,这使得钒的分离富集成为必要的工序。溶剂萃取法是钒页岩提钒中最常用的分离富集方法,但传统的单萃取剂萃取体系存在萃取效率低,萃取级数长,分离效果差等劣势。本研究引入协同萃取体系,通过研究不同种类的萃取剂与N235对钒的协同效应,选择N235-P507作为最佳的协同萃取体系,根据钒页岩酸浸液的特性,调整优化萃取、沉钒过程的工艺参数,利用协同萃取体系实现钒的高效选择性分离富集,制备优良的V_2O_5产品。同时使用斜率法和FT-IR分析研究萃合物的结构,阐明协同萃取的机理。研究所得主要结论如下:(1)P507与N235显示出明显的协同效应,在萃取剂配比为8:12(N235:P507)的条件下达到1.42的最大协同效应系数。在确定的最佳萃取条件:8%N235+12%P507为萃取剂,磺化煤油为稀释剂,萃原液pH为1.70,萃取时间10分钟,相比(O/A)=1:5,温度25°C下,N235-P507协同萃取体系对钒有较好的萃取率,萃原液经过三级逆流萃取,钒的总萃取率在98%以上,之后在NaOH浓度1 mol/L,O/A=2:1,反萃时间6分钟的条件下,负载钒的有机相经过两级逆流反萃,钒的总反萃率超过99%,绝大部分的杂质得到了有效的分离。(2)通过斜率法分析,混合萃取剂每萃取1 mol钒时,就有1 mol H~+被释放,在萃合物中钒与P507(H_2A_2)、N235(R_3NH~+)的摩尔比分别为1:2、1:1,结合FT-IR光谱分析,N235与P507混合后,N235与P507分子间形成氢键(N-H···O=P),导致P507二聚体破裂,P-OH上的H~+活性增强,萃取率提高,并通过阳离子交换机制形成(VO_2A·R_3NH~+)_2SO_4~(2-)萃合物。(3)反萃液在pH为8.0,反应温度40°C,沉钒时间40分钟,n(NH_4Cl)=4 n(V)的条件下进行碱性铵盐沉钒,沉钒率可达99.52%,但是所得钒产品纯度仅为92.37%。Na的存在会影响碱性铵盐沉钒过程中沉钒产品的纯度。碱性铵盐沉钒产品采用2%的NH_4Cl溶液进行洗涤后,烘干,煅烧,可得到符合五氧化二钒黑色冶金行业98级标准的钒产品。反萃液在pH=2.0,反应温度90°C,沉钒时间60分钟,n(NH_4Cl)=4 n(V)的条件下进行酸性铵盐沉钒,沉钒率仅为65.38%。Na的存在对酸性铵盐沉钒的沉钒率及V_2O_5纯度均无明显影响,而P的存在会造成较大的影响,使得多钒酸铵晶体生长困难,沉钒率低;同时由于P存在时沉钒产品的结晶度较差,结构疏松,比表面积大,容易使得杂质吸附、夹杂于沉钒产品中。对反萃液用MgSO_4除P后,进行酸性铵盐沉钒,沉钒率超过99%。沉钒产品经过洗涤、烘干、煅烧后,可得到符合五氧化二钒黑色冶金行业99级标准的钒产品。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TF841.3
【图文】：

工艺图,选择性分离,工艺,有机相

图 1-1 D2EHPA 选择性分离钒的工艺Ma 等[29]研究了钒页岩酸浸液中 V(IV)和 Fe(III)的分离过程，采用 P204 做为萃取剂，在 pH=1.22，室温条件下，可对含 V(IV) 2.87 g/L、Fe(II) 2.71 g/L、Fe(III)8.45 g/L 的钒页岩实现钒与铁的分离。在 O/A=1:1，萃取时间 20 分钟的条件下，经过 5 级逆流萃取，91.5%的 Fe(III)与 9.18%的 V(IV)被萃取进入有机相，负载有机相先用稀硫酸洗涤回收被共萃的钒，然后用含有 1.5 mol/L HCl 的饱和 NaCl溶液进行反萃，在 O/A=1:1，接触时间 10 分钟的条件下，负载有机相经过 4 级逆流反萃，98.7%的 Fe(III)可以被反萃下来；分离除去铁后的溶液用再生的有机相来进行钒的萃取，先用 CaCO3调节溶液 pH 为 2.40，然后经过六级逆流萃取，97.6%的钒可以被萃取进入有机相，反萃后可以得到含钒 13.7 g/L 的富钒液。Li 等[30]使用 P507 作为萃取剂，对 H2SO4浸出液中的钒进行萃取实验，其结果表明，钒在有机相与水相中的分配比随 P507 的浓度以及平衡 pH 的提高而提高，在 pH=2.5，O/A=1:1 的条件下，经过六级逆流萃取，96.1%的钒会被萃取进入有机相中，然后用 1.5 mol/L 的 H2SO4可将有机相中的钒完全反萃下来。同时

技术路线图,有机相,酸浸液,萃余液

阐明协同萃取的机理。主要研究方案见图2-1。图 2-1 技术路线图2.3.2 试验方法钒页岩原矿在SX-10-13型实验室电炉中850°C焙烧1 h，冷却后在XZM-100振动磨样机中磨矿至-74 μm 占 75%，之后与 20% H2SO4按液固比 1.5 L/kg 混合，加入一定量的 CaF2助浸剂，于 95°C 充分搅拌浸出 6 h，固液分离后得到酸浸液。酸浸液经 NaClO3氧化将钒全部氧化成 5 价，再用 Ca(OH)2调到合适的 pH 后得到萃原液。取不同的萃取剂与 N235 组成协同萃取体系，然后与稀释剂磺化煤油按一定比例配制为用来萃取的有机相，有机相与萃原液按照一定的相比进行混合，然后控制不同的萃取条件，在磁力搅拌下完成萃取过程。萃取过程完成以后，将水相与有机相组成的混合液移至分液漏斗中分相，待两相中间出现明显的分界线后将其分别从分液漏斗下方和上方分出，即可得到负载有机相与萃余液。用硫酸亚铁铵滴定度法以及 ICP-OES 分析萃余液中钒及杂质离子浓度

【相似文献】