石煤钒矿氧化焙烧—复合碱浸提钒工艺研究

发布时间：2020-08-14 07:33

【摘要】：钒是一种稀有高熔点有色金属,是国家的重要战略资源。石煤作为我国特有的一种重要钒矿资源,在我国南方多个省拥有巨大的储量。我国从石煤中提钒的研究和工业生产较晚,采用传统的钠化焙烧—水浸工艺生产V_2O_5产品,该工艺在焙烧过程中产生大量Cl_2、HCl气体,对大气污染严重,且钒的总回收率普遍较低。为了减少石煤提钒工业的污染、提高钒的回收率及降低生产成本,本文采用氧化焙烧—复合碱浸工艺,对石煤的焙烧、浸出及浸出液循环等问题进行了一系列研究。实验研究了NaOH与纯碱添加量比例对氧化焙烧石煤中钒浸出率的影响。在最佳浸出剂比例下,考察浸出温度、时间、液固比对钒浸出的影响,并研究了浸出液循环利用试验。结果表明:在浸出剂用量相对石煤质量12%的NaOH和4%纯碱的比例下,钒浸出率达到88.67%,比单独使用12%的NaOH做浸出剂下钒的浸出率提高10%左右;在最佳浸出剂比例条件下,最佳工艺条件为:浸出液NaOH浓度1.0 mol/L、纯碱0.13 mol/L,浸出温度95℃,时间3 h,液固比3:1。纯碱在复合碱浸过程中的作用是:一方面提供Na~+与OH~-促进钒的溶解;另一方面,石煤中含有的钙经焙烧后生成偏钒酸钙、焦钒酸钙,与纯碱提供的CO_3~(2-)和HCO_3~-反应生成更难溶的CaCO_3促进钒的浸出。纯碱的加入提高了石煤中钒的浸出率并一定程度上降低了生产成本。浸出液经固液分离后循环使用,第二次添加原有浸出剂的1/4用量,第三次添加原有浸出剂的1/2用量后,平均钒浸出率达83.40%。浸出剂消耗降低明显。在氧化焙烧中产生的污染气体少、废水经过处理后可达标排放,生产过程产生的污染问题可以得到有效控制。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TF841.3
【图文】：

图 1.1 钠化焙烧—水浸提钒工艺流程图在这种石煤提钒工艺中，NaCl、Na2CO3、Na2SO4、Na2O2、NaClO3等钠作为石煤焙烧的添加剂，因焙烧添加剂消耗量大，且 NaCl 价廉易得，件下可分解出具有强氧化性的 Cl2，因此以 NaCl 为焙烧添加剂在传统工更广。在高温及钒、铁、锰、铝、硅等氧化物存在的条件下，NaCl 液化产生活性游离氯和 Na2O。Cl2和 Na2O 作为氧化剂和反应物经历一些列反氧化为高价并生成易溶的偏钒酸盐，过程中涉及到的反应方程如下：2NaCl+1/2O2=Na2O+Cl2↑ （3Cl2+3V2O4=2VOCl3+2V2O5（2VOCl3+3/2O2=V2O5+3Cl2↑ （V2O3+O2=V2O5（2NaCl+H2O=Na2O+2HCl↑ （xNa2O+yV2O5=xNa2O yV2O5（石煤钠化焙烧—水浸提钒工艺的优点在于：技术成熟、设备操作要求低

硕士学位论文钒废水中盐浓度过高，且废气用碱液吸收，实际上是将废气污染转化为了废水污染，且碱耗成本较大。1.5.3 空白焙烧—酸浸提钒工艺空白焙烧又称氧化焙烧、无盐焙烧，是指在石煤焙烧过程中不添加任何添加剂。空白焙烧是为了解决钠化焙烧严重的环境污染问题而开发的，焙烧过程无添加剂，高温条件破坏石煤中的钒硅酸盐晶体，O2直接将三价钒氧化为高价，高价钒与矿石分解出的 Na、K 氧化物反应生成易溶钒酸盐，之后用酸溶液强化浸出，除杂富集进一步处理得到五氧化二钒产品。空白焙烧—酸浸—净化提钒工艺流程图见图 1.2。空白焙烧过程发生的主要反应为：2V2O3+O2=2V2O4（1.8）4VO2+O2=2V2O5（1.9）

图 1.3 石煤氧压直接酸浸提钒工艺流程.5.7 其他石煤提钒工艺在石煤焙烧阶段，贺洛夫等人[31]采用复合添加剂，石煤焙烧过程添加 15%钠和 3%碳酸钠，在 800℃条件下焙烧 3h，钒的转浸率可达 75.4%。碳酸钠的，一方面可为钒向钒酸盐转化提供金属离子，但另一方面碳酸盐与石煤矿中iO2反应生成难溶的硅酸盐，对后续钒的浸出造成了不利影响。因此该种焙砂不适合硅含量高的石煤钒矿。为减少焙烧阶段的污染气体生成，焙烧添加剂用复合化学试剂或者工业副产品混合物，傅立等[32]采用碳酸钠和石灰石作为氧化焙烧的复合添加剂，焙烧过程不产生 HCl、Cl2等污染性气体，焙烧添加成溶液在石煤成球过程中混合均匀，可有利于反应的充分进行，钒的回收率 70%左右。该种方法减少了添加剂的用量，具有很好的经济效益和环境效益化泥是工业制烧碱过程产生的废渣，富含钠盐和钙盐等盐类。张萍等[33]将相石煤矿重 12.5%的苛化泥加入石煤，在 800~850℃条件下焙烧 3h，可将 99钒转化为高价钒，采用质量分数 3%的碳酸氢铵作浸出剂并持续通入 CO2，

【参考文献】

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本文编号：2792714