从含钒钢渣中提取V 2 O 5 的新工艺与机理研究
发布时间：2022-07-20 15:17
本研究为教育部高等学校博士学科点专项科研基金“从高钙含钒钢渣中清洁提钒的试验与机理研究”项目（批准号：200806740008）资助课题,旨在解决含钒钢渣目前仍难以高效提钒的技术难题,同时对提钒过程机理进行分析,为含钒钢渣的综合利用提供有力的理论依据。含钒钢渣产生于钒钛磁铁矿的炼钢过程,是重要的、很有利用价值的冶金二次资源,可作为提取V205的重要原料,但由于其钙、铁含量高,钒含量低,钒赋存状态复杂、弥散分布于多种矿物相中,使得其中的钒难以高效提取利用。现有提钒工艺虽多,但很难适应含钒钢渣的资源特性,且存在成本高、污染重、回收率低等诸多问题；而一些新兴技术如选择性析出、微生物浸出、矿浆电解等,虽然对含钒钢渣提钒效果较好,但工艺尚不成熟,实际生产中仍需采用传统钠化焙烧工艺。为此,针对含钒钢渣的特点,本论文开发了一种含钒钢渣选冶联合提钒的新工艺。该工艺主要包括选矿预处理过程、选择性分段浸出过程、酸浸液的净化与富集过程,并对每一过程进行了系统深入的研究。论文首先进行了含钒钢渣的工艺矿物学研究,查明了钢渣中钒、铁、钙等主要成分的赋存状态、嵌布粒度、相关性、分布特点,同时探讨了工艺矿物学特征对钒...
【文章页数】：184 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
1.1 钒工业现状
1.1.1 钒的矿物与资源现状
1.1.2 钒的提取概况
1.1.3 钒的生产与应用
1.1.4 钒的消费现状与需求展望
1.1.5 我国钒工业面临的机遇与挑战
1.2 含钒钢渣资源特性及其提钒的进展
1.2.1 含钒钢渣资源特性分析
1.2.2 含钒钢渣提钒的研究进展
1.2.3 小结
1.3 课题的立项依据及主要研究内容
1.3.1 论文研究工作的背景、意义
1.3.2 主要研究内容
第二章 试验材料与方法
2.1 试样
2.2 试剂
2.3 仪器设备
2.4 研究方法
2.4.1 技术思想与原则流程的确定
2.4.2 研究手段
2.4.3 试验方法
2.4.4 分析方法
第三章 含钒钢渣工艺矿物学研究
3.1 化学成分分析
3.2 钒的价态分析
3.3 物相分析
3.4 物理参数的测定
3.5 矿物单体解离度的测定
3.6 工艺矿物学特征对提钒的影响规律
3.7 本章小结
第四章 选矿预处理研究
4.1 选矿预处理的必要性分析
4.2 预处理方式的选择
4.2.1 弱磁选
4.2.2 强磁选
4.2.3 磁化焙烧-弱磁选
4.2.4 重选
4.2.5 预处理方式的确定
4.3 选矿预处理及其效果
4.3.1 磁场强度对预处理的影响
4.3.2 磨矿细度对预处理的影响
4.3.3 重选尾矿成分检测
4.3.4 综合条件试验
4.4 选矿预处理对后续工艺的影响
4.4.1 提高浸出指标和浸出效率
4.4.2 降低酸浸液铁钒比
4.4.3 降低浸出酸耗，提高经济效益
4.5 本章小结
第五章 浸出试验与机理研究
5.1 钒的溶解性
5.1.1 常见钒氧化物的溶解性
5.1.2 常见钒酸盐溶解性能
5.2 浸出体系热力学研究
5.2.1 理论计算方法
5.2.2 计算结果与分析讨论
5.2.3 Eh-pH图
5.3 影响酸浸提钒的因素
5.3.1 硫酸用量对浸出的影响
5.3.2 搅拌强度对浸出率的影响
5.3.3 细度对浸出率的影响
5.3.4 时间对浸出率的影响
5.3.5 温度对浸出率的影响
5.3.6 液固比(浓度)对浸出率的影响
5.3.7 因素对浸出效果的影响程度分析
5.3.8 工艺条件的确定及综合条件试验
5.4 酸浸过程机理研究
5.4.1 酸浸提钒动力学分析
5.4.2 钢渣形貌特征与浸出的关系
5.4.3 酸浸过程中矿相变化机理
5.5 酸浸新方法及其机理研究
5.5.1 V、Fe浸出行为的独立性和相关性
5.5.2 酸浸新方法的提出
5.5.3 各参数的确定
5.5.4 对比分析
5.5.5 浸出新方法的相关机理分析
5.6 本章小结
第六章 含钒酸浸液的净化与富集
6.1 含钒溶液的化学性质
6.1.1 钒在水溶液中的聚集状态
6.1.2 Eh-pH图
6.2 萃取体系的分析与优选
6.2.1 主萃取剂
6.2.2 协萃剂与改性剂
6.2.3 稀释剂
6.2.4 萃取体系的确定
6.3 萃取母液的预处理
6.3.1 氧化
6.3.2 中和
6.4 萃取结果与讨论
6.4.1 萃取体系浓度的确定
6.4.2 溶液pH值对萃取效果的影响
6.4.3 萃取平衡时间的确定
6.4.4 温度对萃取过程的影响
6.4.5 相比对萃取的影响
6.4.6 萃取等温线的测定
6.4.7 萃合物的析出现象
6.4.8 逆流萃取试验
6.5 洗涤结果与讨论
6.5.1 洗涤剂的优选
6.5.2 振荡时间对洗涤效果的影响
6.5.3 洗涤剂浓度对洗涤效果的影响
6.5.4 相比对洗涤效果的影响
6.5.5 综合条件试验
6.6 反萃结果与讨论
6.6.1 反萃剂浓度对钒反萃取的影响
6.6.2 接触时间、相比以及反萃段数对反萃的影响
6.6.3 有机相循环使用次数与贫有机相的再生
6.6.4 综合条件试验
6.7 酸性铵盐沉钒
6.7.1 钒酸铵盐的溶液化学性质
6.7.2 各因素对沉钒的影响规律
6.8 精钒制取与回收率计算
6.8.1 精钒制取与产品检验
6.8.2 总回收率计算
6.9 含钒溶液净化与富集机理
6.10 本章小结
第七章 废水处理的建议与初步试验探讨
7.1 沉钒废液的处置
7.2 黄铁矾法处理萃余液与洗涤液
7.2.1 黄铁矾法除杂的原理分析
7.2.2 各因素对黄铁矾法除杂效果的影响
7.3 处理后的废液返回浸出
第八章 结论
参考文献
致谢
附录A 攻读博士学位期间主要学术成果
附录B 攻读博士学位期间参与或负责的科研项目
附录C 科技查新报告
【参考文献】：
期刊论文
[1]含钒钢渣资源特性及其提钒的研究进展[J]. 叶国华,童雄,路璐. 稀有金属. 2010(05)
[2]提高酸性铵盐沉钒效果的研究[J]. 马蕾,张一敏,刘涛,黄晶. 稀有金属. 2009(06)
[3]钛白废酸浸出钢渣提钒试验研究[J]. 付自碧,彭毅,张林,张涛. 钛工业进展. 2009(05)
[4]Solvent extraction of vanadium from sulfuric acid solution[J]. WANG Mingyu, ZHANG Guiqing, WANG Xuewen, and ZHANG Jialiang School of Metallurgical Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China. Rare Metals. 2009(03)
[5]含钒钢渣提钒工艺及其主要技术[J]. 田茂明,唐大均,张奇,邱会东,杨治立,朱光俊. 重庆科技学院学报(自然科学版). 2009(02)
[6]石煤钒矿提钒工艺技术的研究进展[J]. 陈庆根. 矿产综合利用. 2009(02)
[7]石煤氧压酸浸液萃钒除铁工艺研究[J]. 邓志敢,魏昶,李旻廷,李存兄,樊刚,葛怀文. 稀有金属. 2009(02)
[8]Leaching of vanadium from stone coal with sulfuric acid[J]. WANG Mingyu, XIAO Liansheng, LI Qinggang, WANG Xuewen, and XIANG Xiaoyan School of Metallurgical Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China. Rare Metals. 2009(01)
[9]石煤提钒水浸渣酸浸液的除杂试验研究[J]. 吕纪霞,张一敏,刘涛,黄晶. 金属矿山. 2008(04)
[10]Vanadium recovery from clay vanadium mineral using an acid leaching method[J]. LI Haoran~a FENG Yali~b LIANG Jianglong~a LUO Xiaobing~b DU Zhuwei~a ~a State Key Laboratory of Biochemical Engineering,Institute of Process Engineering,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100080,China ~b Civil and Environmental Engineering School,University of Science and Technology Beifing,Beijing 100083,China. Rare Metals. 2008(02)
博士论文
[1]石煤型钒矿焙烧—浸出过程的理论研究[D]. 何东升.中南大学 2009
硕士论文
[1]转炉钢渣资源化利用研究[D]. 邬斌.中南大学 2009
[2]从含钒钢渣中富集钒的研究[D]. 张鹏科.武汉科技大学 2006
本文编号：3664232
【文章页数】：184 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
1.1 钒工业现状
1.1.1 钒的矿物与资源现状
1.1.2 钒的提取概况
1.1.3 钒的生产与应用
1.1.4 钒的消费现状与需求展望
1.1.5 我国钒工业面临的机遇与挑战
1.2 含钒钢渣资源特性及其提钒的进展
1.2.1 含钒钢渣资源特性分析
1.2.2 含钒钢渣提钒的研究进展
1.2.3 小结
1.3 课题的立项依据及主要研究内容
1.3.1 论文研究工作的背景、意义
1.3.2 主要研究内容
第二章 试验材料与方法
2.1 试样
2.2 试剂
2.3 仪器设备
2.4 研究方法
2.4.1 技术思想与原则流程的确定
2.4.2 研究手段
2.4.3 试验方法
2.4.4 分析方法
第三章 含钒钢渣工艺矿物学研究
3.1 化学成分分析
3.2 钒的价态分析
3.3 物相分析
3.4 物理参数的测定
3.5 矿物单体解离度的测定
3.6 工艺矿物学特征对提钒的影响规律
3.7 本章小结
第四章 选矿预处理研究
4.1 选矿预处理的必要性分析
4.2 预处理方式的选择
4.2.1 弱磁选
4.2.2 强磁选
4.2.3 磁化焙烧-弱磁选
4.2.4 重选
4.2.5 预处理方式的确定
4.3 选矿预处理及其效果
4.3.1 磁场强度对预处理的影响
4.3.2 磨矿细度对预处理的影响
4.3.3 重选尾矿成分检测
4.3.4 综合条件试验
4.4 选矿预处理对后续工艺的影响
4.4.1 提高浸出指标和浸出效率
4.4.2 降低酸浸液铁钒比
4.4.3 降低浸出酸耗，提高经济效益
4.5 本章小结
第五章 浸出试验与机理研究
5.1 钒的溶解性
5.1.1 常见钒氧化物的溶解性
5.1.2 常见钒酸盐溶解性能
5.2 浸出体系热力学研究
5.2.1 理论计算方法
5.2.2 计算结果与分析讨论
5.2.3 Eh-pH图
5.3 影响酸浸提钒的因素
5.3.1 硫酸用量对浸出的影响
5.3.2 搅拌强度对浸出率的影响
5.3.3 细度对浸出率的影响
5.3.4 时间对浸出率的影响
5.3.5 温度对浸出率的影响
5.3.6 液固比(浓度)对浸出率的影响
5.3.7 因素对浸出效果的影响程度分析
5.3.8 工艺条件的确定及综合条件试验
5.4 酸浸过程机理研究
5.4.1 酸浸提钒动力学分析
5.4.2 钢渣形貌特征与浸出的关系
5.4.3 酸浸过程中矿相变化机理
5.5 酸浸新方法及其机理研究
5.5.1 V、Fe浸出行为的独立性和相关性
5.5.2 酸浸新方法的提出
5.5.3 各参数的确定
5.5.4 对比分析
5.5.5 浸出新方法的相关机理分析
5.6 本章小结
第六章 含钒酸浸液的净化与富集
6.1 含钒溶液的化学性质
6.1.1 钒在水溶液中的聚集状态
6.1.2 Eh-pH图
6.2 萃取体系的分析与优选
6.2.1 主萃取剂
6.2.2 协萃剂与改性剂
6.2.3 稀释剂
6.2.4 萃取体系的确定
6.3 萃取母液的预处理
6.3.1 氧化
6.3.2 中和
6.4 萃取结果与讨论
6.4.1 萃取体系浓度的确定
6.4.2 溶液pH值对萃取效果的影响
6.4.3 萃取平衡时间的确定
6.4.4 温度对萃取过程的影响
6.4.5 相比对萃取的影响
6.4.6 萃取等温线的测定
6.4.7 萃合物的析出现象
6.4.8 逆流萃取试验
6.5 洗涤结果与讨论
6.5.1 洗涤剂的优选
6.5.2 振荡时间对洗涤效果的影响
6.5.3 洗涤剂浓度对洗涤效果的影响
6.5.4 相比对洗涤效果的影响
6.5.5 综合条件试验
6.6 反萃结果与讨论
6.6.1 反萃剂浓度对钒反萃取的影响
6.6.2 接触时间、相比以及反萃段数对反萃的影响
6.6.3 有机相循环使用次数与贫有机相的再生
6.6.4 综合条件试验
6.7 酸性铵盐沉钒
6.7.1 钒酸铵盐的溶液化学性质
6.7.2 各因素对沉钒的影响规律
6.8 精钒制取与回收率计算
6.8.1 精钒制取与产品检验
6.8.2 总回收率计算
6.9 含钒溶液净化与富集机理
6.10 本章小结
第七章 废水处理的建议与初步试验探讨
7.1 沉钒废液的处置
7.2 黄铁矾法处理萃余液与洗涤液
7.2.1 黄铁矾法除杂的原理分析
7.2.2 各因素对黄铁矾法除杂效果的影响
7.3 处理后的废液返回浸出
第八章 结论
参考文献
致谢
附录A 攻读博士学位期间主要学术成果
附录B 攻读博士学位期间参与或负责的科研项目
附录C 科技查新报告
【参考文献】：
期刊论文
[1]含钒钢渣资源特性及其提钒的研究进展[J]. 叶国华,童雄,路璐. 稀有金属. 2010(05)
[2]提高酸性铵盐沉钒效果的研究[J]. 马蕾,张一敏,刘涛,黄晶. 稀有金属. 2009(06)
[3]钛白废酸浸出钢渣提钒试验研究[J]. 付自碧,彭毅,张林,张涛. 钛工业进展. 2009(05)
[4]Solvent extraction of vanadium from sulfuric acid solution[J]. WANG Mingyu, ZHANG Guiqing, WANG Xuewen, and ZHANG Jialiang School of Metallurgical Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China. Rare Metals. 2009(03)
[5]含钒钢渣提钒工艺及其主要技术[J]. 田茂明,唐大均,张奇,邱会东,杨治立,朱光俊. 重庆科技学院学报(自然科学版). 2009(02)
[6]石煤钒矿提钒工艺技术的研究进展[J]. 陈庆根. 矿产综合利用. 2009(02)
[7]石煤氧压酸浸液萃钒除铁工艺研究[J]. 邓志敢,魏昶,李旻廷,李存兄,樊刚,葛怀文. 稀有金属. 2009(02)
[8]Leaching of vanadium from stone coal with sulfuric acid[J]. WANG Mingyu, XIAO Liansheng, LI Qinggang, WANG Xuewen, and XIANG Xiaoyan School of Metallurgical Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China. Rare Metals. 2009(01)
[9]石煤提钒水浸渣酸浸液的除杂试验研究[J]. 吕纪霞,张一敏,刘涛,黄晶. 金属矿山. 2008(04)
[10]Vanadium recovery from clay vanadium mineral using an acid leaching method[J]. LI Haoran~a FENG Yali~b LIANG Jianglong~a LUO Xiaobing~b DU Zhuwei~a ~a State Key Laboratory of Biochemical Engineering,Institute of Process Engineering,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100080,China ~b Civil and Environmental Engineering School,University of Science and Technology Beifing,Beijing 100083,China. Rare Metals. 2008(02)
博士论文
[1]石煤型钒矿焙烧—浸出过程的理论研究[D]. 何东升.中南大学 2009
硕士论文
[1]转炉钢渣资源化利用研究[D]. 邬斌.中南大学 2009
[2]从含钒钢渣中富集钒的研究[D]. 张鹏科.武汉科技大学 2006
本文编号：3664232
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