難處理石煤提釩工藝及相關(guān)理論研究.pdf

1、我國石煤資源豐富，石煤提釩具有極大的經(jīng)濟價值。傳統(tǒng)的石煤提釩工藝能耗高，溫室氣體排放量大，環(huán)境污染嚴重。全濕法浸出提釩流程可有效避免溫室氣體大量排放，減少污染，但目前工藝存在諸如浸出速度低與釩回收率不高等缺陷；另一方面，現(xiàn)有石煤資源的處理難度越來越大。因此，開發(fā)高效、低排放石煤提釩技術(shù)，特別是開發(fā)難處理礦的提釩技術(shù)，對環(huán)境保護與礦產(chǎn)資源的綜合利用意義重大。論文以難處理石煤作為研究對象，主要研究了濕法處理該種礦物的浸出過程動力學、釩的強化

2、浸出工藝以及高鐵浸出液的釩富集技術(shù)，并將實驗室研究成果進行了中試試驗。所獲得主要的結(jié)論如下：
　　 (1)石煤硫酸浸出過程動力學研究表明，石煤的浸出初期受表面化學反應控制，反應活化能為103.26kJ/mol；隨著浸出過程的進行，浸出渣表面出現(xiàn)硅氧質(zhì)浸出殘核，硫酸需要穿過硅氧質(zhì)浸出殘核與內(nèi)部的釩組分繼續(xù)反應，反應的控制步驟逐漸由表面化學反應控制向固膜擴散控制轉(zhuǎn)變。
　　 (2)采用含氟添加劑與電磁場加熱的雙效強化措施，可

3、有效提高難處理石煤中釩的浸出；強化浸出的動力學原因是外場與氟化物強化了浸出后期浸出渣表面硅氧質(zhì)殘核中云母相的破壞，使殘核中的釩可較容易地轉(zhuǎn)移到溶液中。創(chuàng)造性地設(shè)計了一種新型加熱浸出裝置，該裝置加熱時可產(chǎn)生交變電磁場，交變電磁場的采用可使釩浸出率提高2％左右。得到了一個合理的難處理石煤礦浸出工藝條件：在外場作用下采用二段逆流工藝浸出，且當每段浸出時間4h、浸出時總耗酸量55％、氟化物添加劑量1.9wt.％、溫度95℃以及液固比1:1時，可

4、獲得高達83.27％的釩浸出率。但浸出液中含有大量的鐵、鋁等雜質(zhì)離子。
　　 (3)研究了沉淀-轉(zhuǎn)溶法從高鐵含釩浸出液中回收釩的工藝，結(jié)果表明：①碳酸鈉直接中和沉淀富集釩工藝存在過濾困難等缺陷；②先通過還原-沉淀法得到含釩約10％的富集渣，后用碳酸鈉與氫氧化鈉轉(zhuǎn)溶時，釩的回收率分別約為59％與69％。沉淀-轉(zhuǎn)溶法的釩回收率較低。
　　 (4)采用P204萃取工藝，可從高鐵浸出液中高效回收釩。當萃取相比Vo：VA：1:1，

5、水相電位-100mV左右，pH2.2，兩相接觸時間8 min，4級萃取后，99％以上釩進入有機相；采用濃度1.5mol/L稀硫酸作反萃劑，反萃相比Vo：VA=10:1，接觸時間15min，5級反萃時，反萃率可達99％以上；反萃液用氯酸鈉氧化后，用氨水將溶液的pH調(diào)至1.5左右、并在95℃左右攪拌3h可沉淀出合格的多釩酸銨，沉淀效率為96.5％。當采用離子交換工藝回收沉釩母液中釩時，可進一步提高總的釩回收率。
　　 (5)研究了工

6、藝流程中廢水的處理工藝。離子交換尾液與其它含銨廢水通過石灰中和-氨吹脫-折點氯化處理后，可達標排放或循環(huán)利用；不含銨廢水采用簡單石灰中和處理后，可達標排放或循環(huán)利用。
　　 (6)根據(jù)實驗室研究結(jié)果，確定了一個包括硫酸強化浸出、溶劑萃取、銨鹽沉釩以及離子交換回收沉釩母液中釩等工序在內(nèi)的石煤提釩工業(yè)化中試生產(chǎn)流程，硫酸強化浸出中的強化措施主要包括電磁場加熱浸出體系以及添加含氟添加劑。中試結(jié)果表明，在酸耗18％與強化浸出劑用量1.5