中間鹽法石煤灰渣酸浸提釩工藝的試驗(yàn)研究.pdf

1、釩具有優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，在國(guó)防、冶金、化工和醫(yī)學(xué)等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，目前，國(guó)際、國(guó)內(nèi)釩冶金行業(yè)發(fā)展迅速。國(guó)外提釩工業(yè)受提釩原料及提釩工藝所限，釩產(chǎn)量提高能力有限。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)主要依靠釩鈦磁鐵礦生產(chǎn)釩產(chǎn)品，釩產(chǎn)能受到鋼鐵產(chǎn)品產(chǎn)能的限制。石煤是我國(guó)另外一種重要的含釩礦物，但開發(fā)利用難度較大。為滿足國(guó)際國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)釩產(chǎn)品日益增長(zhǎng)的需求，必須加大對(duì)石煤釩礦資源的開發(fā)利用。石煤提釩技術(shù)工藝較多，但大多數(shù)都存在著污染嚴(yán)重、回收率低。資源浪費(fèi)嚴(yán)重等問(wèn)題

2、。在對(duì)現(xiàn)有的石煤提釩工藝進(jìn)行對(duì)比分析后，提出中間鹽法石煤灰渣酸浸提釩工藝，具體為：石煤灰渣硫酸浸取→酸浸液提取銨明礬→結(jié)晶中間鹽→中間鹽溶解→萃取→反萃取→氨法沉釩→熱解脫氨→V2O5產(chǎn)品。石煤灰渣浸取階段使用硫酸作為浸出劑，合理的酸浸工藝條件為：硫酸濃度6mol/L、酸浸溫度115℃、浸取時(shí)間4h、液固比3:1條件下，V2O5酸浸效率達(dá)到85.52％。對(duì)浸出過(guò)程動(dòng)力學(xué)分析表明，灰渣中V2O5浸出過(guò)程處于固膜擴(kuò)散控制過(guò)程，酸浸溫度對(duì)提高

3、V2O5酸浸效率有顯著的作用。本工藝中提出用強(qiáng)酸溶液中結(jié)晶銨明礬的技術(shù)方法來(lái)除去溶液中絕大部分的Al3+離子。合理的銨明礬結(jié)晶工藝條件為：在硫酸鋁濃度150～200 g/L，銨/鋁摩爾比1.2左右，冷卻速度15℃/h左右，結(jié)晶溫度5℃左右條件下，銨明礬結(jié)晶率達(dá)到89.52％，酸浸液中的Al2O3濃度下降至5g/L左右。
　　 本文中提出中間鹽結(jié)晶技術(shù)方法，從強(qiáng)酸溶液中提取V2O5。溶液溫度140℃、酸度9mol/L、添加劑C、添

4、加劑比例系數(shù)0.3等條件下，V2O5結(jié)晶率達(dá)到96.72％，溶液中V2O5濃度為0.37g/L。將濾液(返酸)返回酸浸階段循環(huán)使用，可以節(jié)約51％的新酸投入。中間鹽晶體中V2O5含量4～6％，是灰渣含釩量的3～5倍。中間鹽是一種水溶性較強(qiáng)的晶體，在溫度95℃、液固比2:1、溶解時(shí)間4h的條件下，中間鹽溶解效率達(dá)到99.63％。中間鹽溶解液經(jīng)還原、中和后，進(jìn)行萃取，反萃取，反萃液氨法沉釩，多釩酸銨熱解得到V2O5，V2O5產(chǎn)品純度99.3

5、4％。中間鹽法石煤灰渣濕法提釩工藝小試試驗(yàn)取得了圓滿成功，全流程V2O5總回收率為82.80％。為驗(yàn)證小試試驗(yàn)所得工藝參數(shù)的合理性，檢驗(yàn)提釩工藝的適用性，在小試試驗(yàn)獲得成功后，我們對(duì)本工藝進(jìn)行了放大規(guī)模的中試實(shí)驗(yàn)研究。中試實(shí)驗(yàn)規(guī)模為日處理灰渣700Kg，中試實(shí)驗(yàn)采用小試試驗(yàn)所得工藝參數(shù)，中試實(shí)驗(yàn)共分為三個(gè)階段：新酸浸取實(shí)驗(yàn)、返酸浸取實(shí)驗(yàn)、中間鹽溶解至熱解脫氨實(shí)驗(yàn)，單個(gè)階段依次進(jìn)行，每個(gè)階段連續(xù)運(yùn)行48小時(shí)以上，中試實(shí)驗(yàn)共獲得V2O5產(chǎn)品

6、2530.7g。中試實(shí)驗(yàn)取得了與小試試驗(yàn)相同水平的技術(shù)指標(biāo)，全流程V2O5總回收率為81.46％。中試實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，小試試驗(yàn)所得工藝參數(shù)是正確、合適的，同時(shí)證明了中間鹽法石煤灰渣濕法提釩工藝在放大規(guī)模實(shí)驗(yàn)中的適用性，為日后的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)提供了可靠的參考依據(jù)。
　　 本文用化學(xué)分析、SEM-EDS掃描電鏡分析、XPS電子能譜分析、XRD衍射分析等分析手段，對(duì)中間鹽晶體成分及物相組成進(jìn)行分析，綜合各項(xiàng)分析結(jié)果可知，中間鹽中的物相組

7、成為：K1.11V3O8、(NH4)(FexV1-x)(SO4)2、(NH4)Al(SO4)2、(NH4)Al(SO4)212H2O等四種。定量分析結(jié)果表明，中間鹽晶體中K1.11V3O8含量?jī)H為1.23％。因此，將中間鹽晶體定位為一種多金屬?gòu)?fù)合銨鹽，其成分表達(dá)式可以表示為：(NH4)(AlxFeyV2)(SO4)2·nH2O，其中x+y+z=1，n=0或12。提出了中間鹽晶體中含釩物相的生成反應(yīng)方程式，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，對(duì)含釩物相的熱力學(xué)