采用P204萃取钒渣酸浸液中钒的基础研究

发布时间：2020-09-17 16:29

　　钒是重要的战略金属,我国88%以上的钒及钒制品是以钒渣为原料生产的。针对传统提钒技术存在的能耗高、成本高、三废排放量大等缺陷,课题组提出以钛白废酸直接加压酸浸以及浸出液萃取分离为核心的无焙烧短流程清洁提钒新技术。本文以该工艺浸出液为研究对象,进行了浸出液化学成分、元素赋存状态以及钒铁离子存在形式的分析,并进行了 P2O4对V4+、V5+萃取实验、V4+、Fe3+的分离实验,对V4+萃取机理进行了探究。本文的主要研究内容如下:(1)通过热力学计算,绘制酸浸过程中V-Ti-H2O系、V-Mn-H2O系、V-Cr-H2O系、V-Al-H2O系、V-Fe-H2O系的电位-pH图,热力学分析表明:在相应酸浸条件下,酸浸液中可溶性钒主要以VO2+、VO2+或V3+、VO2+的形式与Fe2+、Fe3+、Mn2+、Cr3+、Al3+、TiO2+等离子共同进入浸出液。(2)在浸出液pH=2时,以标准加入法间接测得浸出液中V4+浓度为0.238mol/L(12.124g/L)、V4+ 浓度为 0.017mol/L(0.866g/L),Fe2+ 浓度为0.452mol/L(25.312g/L)、Fe3+浓度为 0.585(32.760g/L)。再通过绘制 V-H2O 系、Fe-H2O 系组分优势区域图,可知浸出液中四价钒主要以V02+形式存在,五价钒主要以VO2+形式存在,三价铁主要以Fe3+形式存在。(3)以P2O4为萃取剂,考察P2O4对V4+的萃取性能和机理,确定V4+(1Og/L)最优的萃取条件为:pH=2.2,有机相组成25%P2O4+75%磺化煤油,相比(O/A)=3:1,震荡时间6min,该条件下V4+单级萃取率可达91.36%。在V4+浓度为10g/L,P2O4用量为25%时,萃取平衡反应式可写成VO(a)2++1.5H2A2(o)(?)VOA2·HA(o)+2Ha)即平均3个P2O4分子与1个VO2+离子结合。(4)通过对比P2O4对低浓度下V4+、V5+的萃取性能可知,V4+的被萃性能明显优于V5+,V5+较优的萃取工艺条件为:pH=2.4,有机相组成20%P2O4 +80%磺化煤油,相比(O/A)=1:1,震荡时间8min,该条件下其萃取率为88.41%;而相同浓度的V4+在该条件下萃取率可达96.39%。(5)研究P2O4对V4+、Fe3+的萃取分离效果,萃取V4+浓度为10g/L、Fe3+浓度为30g/L的混合溶液。较优异的萃取条件为:T=30℃,pH=1.6,有机相30%P2O4+15%TBP+55%磺化煤油,相比(O/A)=3:1,震荡时间8min,还原剂Na2S03用量0.4Fe,该条件下V4+的萃取率为79.39%,Fe3+的萃取率为18.72%。结合钒铁分离正交实验及单因素实验结果,计算出多级错流萃取级数为3级,钒的总收率为98.17%,铁的总收率为29.13%,钒铁最终分离系数为126.7,达到较好的钒铁分离效果。
【学位单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TF841.3
【部分图文】：

转炉钒渣,图谱,钒渣

析结果中得知，该钒渣具有铁含量高的特点，原料中的铁的含量为４１．７９％，含钒相为逡逑１３．２２％，钛、锰、铬、镁、铝含量较低。采用ＸＲＤ技术对钒渣的物相组成进行表征，逡逑结果见图２．１所示。逡逑表２．１钒渣的化学成分（质量百分比，％）逡逑Ｔａｂｌｅ邋２．１邋Ｃｈｅｍｉｃａｌ邋ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ邋ｖａｎａｄｉｕｍ邋ｓｌａｇ邋（ｍａｓｓ，邋％）逡逑Ｆｅ２０３逦Ｓｉ０２逦Ｖ２0５逦ＭｎＯ逦Ｔｉ０２逦Ｃｒ２０３逦ＣａＯ逦Ａ１２０３逦ＭｇＯ逦Ｐ２０５逦Ｓ０３逦Ｋ２０逦Ｎｂ２０５逡逑４１．７９逦１４．７６逦１３．２２逦１１．７０逦９．０３逦３．４３逦３．１６逦１．７９逦０．６７逦０．２５逦０．０９逦０．０６逦０．０５逡逑１２００邋逦逡逑Ａ￣（Ｍｎ，ＦｅＸＶ，Ｃｒ）Ｊ0４逡逑１０００邋－逦Ａ－－Ｆｅ，Ｖ０４逡逑■邋（Ｆｃ，Ｍｎ）２Ｓｉ0４逡逑？—ＦｅＴｉＯ逡逑＾邋８００邋－逦－Ｓｉ0！逡逑３逡逑ＣＯ逡逑＾邋６００邋－逡逑１逦ｉ逡逑０＞逡逑Ｂ邋４００邋－逡逑ｉ邋＾逡逑．邋Ｉ逦，逦■逦■邋Ｉ逦■言逦■邋Ｉ逦■邋Ｉ逦■邋Ｉ逦Ｉ邋Ｉ逦■邋Ｉ逡逑０逦１０逦２０逦３０逦４０逦５０逦６０逦７０逦８０逦９０逡逑２０邋（。）逡逑图２．１转炉钒渣的ＸＲＤ图谱逡逑Ｆｉｇ．２．１邋ＸＲＤ邋ｐａｔｔｅｒｎｓ邋ｏｆ邋ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ邋ｖａｎａｄｉｕｍ邋ｓｌａｇ逡逑结合ＸＲＤ物相分析和化学成分分析的结果可进一步确定钒渣样品中主要矿物的含逡逑量。钒渣中最主要矿物为含铬、锰的钒铁尖晶石相，其他矿相主要包括：铁橄榄石相、逡逑钛铁尖晶石相、石英相、钒铁尖晶石相等。含钒矿物中

热力学平衡,钒离子,溶液,热力学平衡分析

学硕士学位论文逦第３章浸出液成分分析逡逑（３）邋Ｖ（Ｖ）－Ｈ２０系热力学平衡分析逡逑Ｖ（Ｖ）－Ｈ２０系中，以ｐＨ值０．５为间隔，可计算出各ｐＨ值下存在的各含钒离子的逡逑数。图３．１１为总钒浓度为０．０２ｍｏｌ／Ｌ时各主要含钒离子在ｐＨ从０变化到１４时的逡逑平衡。因本文萃取实验为酸性条件，则取图３．１１中ｐＨ＜７时各组分优势区域关逡逑制如图３．１２。逡逑－逡逑

萃取率,水相,体积,硕士学位论文

硕士学位论文逦第４章Ｐ２０４萃取钒的性ｇ／Ｌ邋的邋Ｖ４—的平衡邋ｐＨ邋为邋２．４。逡逑２０４用量的影响逡逑条件．？水相初始ｐＨ＝２．０，相比（０／Ａ）ｌ：ｌ，震荡时间６０ｍｉｎ，考察不同的萃取率的影响，其中水相体积为２０ｍｌ，有机相体积为２０ｍｌ，结４．４所示。逡逑ＩＷＷ邋逦逡逑

【参考文献】