本文關鍵詞：石煤脫碳樣浸出過程離子行為及體系熱力學分析

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【摘要】：浸出過程是石煤提釩的關鍵環(huán)節(jié),但釩被浸出的同時,鐵、鋁等雜質元素也會大量進入浸出液中,從而影響后續(xù)凈化富集和沉釩工序的正常進行。查明釩、鐵、鋁等在石煤提釩浸出過程中的離子行為,以及浸出液中主要離子的存在形式,對于優(yōu)化浸出液處理工藝具有重要意義。本文以湖北某石煤脫碳樣為研究對象,在確定適宜浸出體系的基礎上,結合熱力學方法研究了酸浸提釩過程中V、Fe、Al的浸出行為,并計算分析了浸出液中V、Fe、Al離子的存在形態(tài)。結果表明,酸浸過程中石煤脫碳樣的釩浸出率達到81.05%,但同時鐵、鋁浸出率分別為42.74%和85.44%。熱力學分析發(fā)現(xiàn),在氟化鈣-硫酸浸出體系中,白云母(主要的含釩礦物)溶解的同時,赤鐵礦和鉀長石等亦會發(fā)生溶解反應。硫酸濃度、浸出溫度、浸出時間、液固比等參數(shù)對V、Fe、Al的浸出率影響有相同趨勢,Al浸出率高于V和Fe;酸浸過程中主要礦物溶解的難易順序為:赤鐵礦、白云母、鉀長石,且赤鐵礦達到溶解平衡所需時間較長;要減少酸浸提釩過程中Fe的溶出,可在保證釩浸出率的前提下適當縮短浸出時間。以最佳試驗條件下獲得的酸浸液中各離子濃度為基準,計算分析了硫酸溶液體系、含氟離子的硫酸溶液體系以及實際酸浸液體系中V、Fe、Al的存在形式隨pH變化的熱力學平衡分布,發(fā)現(xiàn)體系中氟離子、硫酸根離子對V、Fe、Al的存在形式有較大影響。在酸浸液體系下,釩主要以VO~(2+)和VOSO_4的形式存在,亞鐵離子主要以Fe~(2+)和FeSO_4形式存在,鐵離子主要以FeSO_4~+和Fe(SO_4)_2~-的形式存在,鋁離子主要以AlF~(2+)、AlF_2~+、AlSO_4~+和Al(SO_4)_2~-的形式存在。由于氟離子會優(yōu)先與鐵鋁離子絡合,其引入不會導致浸出液中釩的存在形態(tài)復雜而影響后續(xù)萃取過程。研究確定的酸浸液中不同離子組分及其存在形式,對優(yōu)化后續(xù)凈化富集和沉釩工藝有一定的指導作用。
【關鍵詞】：石煤脫碳樣 浸出 離子行為 熱力學分析 酸浸液體系
【學位授予單位】：武漢科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD954
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 文獻綜述10-20
• 1.1 石煤資源概況10-12
• 1.1.1 含釩石煤組成10
• 1.1.2 含釩石煤資源儲量10-11
• 1.1.3 含釩石煤中釩的存在形式11-12
• 1.2 石煤提釩工藝研究現(xiàn)狀12-16
• 1.3 浸出過程中雜質離子的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3.1 浸出過程中雜質離子的浸出行為研究16-17
• 1.3.2 石煤提釩浸出過程中雜質離子研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 溶液中離子形態(tài)計算分析18-19
• 1.5 研究目的、意義和內(nèi)容19-20
• 1.5.1 研究目的及意義19
• 1.5.2 研究內(nèi)容19-20
• 第2章 試驗原料及研究方法20-26
• 2.1 試驗原料20-22
• 2.1.1 石煤脫碳樣20
• 2.1.2 石煤脫碳樣釩的價態(tài)分析20
• 2.1.3 石煤脫碳樣礦物組成分析20-22
• 2.2 試驗試劑、儀器及設備22-24
• 2.2.1 試驗試劑22-23
• 2.2.2 試驗儀器及設備23-24
• 2.3 試驗方案及分析檢測24-26
• 2.3.1 試驗方案24-25
• 2.3.2 分析及檢測方法25
• 2.3.3 試驗指標及計算方法25-26
• 第3章 石煤脫碳樣浸出過程中V、Fe、Al的浸出熱力學及機理研究26-40
• 3.1 浸出體系的確定26-29
• 3.1.1 不同酸浸條件對釩浸出的影響26-27
• 3.1.2 不同水浸條件對釩浸出的影響27-28
• 3.1.3 不同堿浸條件對釩浸出的影響28-29
• 3.2 V、Fe、Al的浸出行為研究29-33
• 3.2.1 酸濃度對釩鐵鋁浸出率的影響29-30
• 3.2.2 酸浸溫度對釩鐵鋁浸出率的影響30-31
• 3.2.3 酸浸時間對釩鐵鋁浸出率的影響31-32
• 3.2.4 酸浸液固比對釩鐵鋁浸出率的影響32-33
• 3.3 酸浸提釩過程中V、Fe、Al浸出的熱力學分析33-35
• 3.3.1 熱力學基本原理33
• 3.3.2 含釩鐵鋁礦物溶解反應33-35
• 3.4 浸出渣分析35-38
• 3.4.1 浸出渣SEM分析35-36
• 3.4.2 浸出渣的顯微鏡下分析36-37
• 3.4.3 浸出渣XRD分析37-38
• 3.5 浸出液分析38
• 3.6 本章小結38-40
• 第4章 石煤提釩酸浸液體系離子行為研究40-52
• 4.1 浸出液體系40
• 4.2 離子在溶液體系中的存在形式分析40-51
• 4.2.1 釩在溶液體系中的存在形式分析40-43
• 4.2.2 亞鐵離子在溶液體系中的存在形式分析43-45
• 4.2.3 鐵離子在溶液體系中的存在形式分析45-48
• 4.2.4 鋁離子在溶液體系中的存在形式分析48-51
• 4.3 本章小結51-52
• 第5章 結論、創(chuàng)新點及展望52-54
• 5.1 結論52
• 5.2 創(chuàng)新點52-53
• 5.3 展望53-54
• 致謝54-55
• 參考文獻55-60
• 附錄1 攻讀碩士學位期間主要研究成果60-61
• 附錄2 攻讀碩士學位期間參與的科研項目61

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