【摘要】：釩頁(yè)巖在我國(guó)儲(chǔ)量巨大,分布廣泛,是我國(guó)特有的優(yōu)勢(shì)釩礦資源。釩頁(yè)巖中的釩大多以V(Ⅲ)類(lèi)質(zhì)同象取代Al(Ⅲ)賦存于云母類(lèi)礦物的晶格中,難以提取。通常需經(jīng)過(guò)高溫長(zhǎng)時(shí)間焙燒對(duì)含釩云母的結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞,達(dá)到強(qiáng)化提釩的目的。堿熔焙燒法憑借其節(jié)能高效的特點(diǎn),在復(fù)雜難處理礦物資源的提取利用方面得到了深入研究和廣泛應(yīng)用。本研究以湖北通山某云母型釩頁(yè)巖為對(duì)象,研究了在焙燒過(guò)程中引入NaOH的強(qiáng)化提釩工藝,確定了該工藝的最佳工藝參數(shù),結(jié)合焙燒反應(yīng)過(guò)程的熱力學(xué)分析和物相、微觀結(jié)構(gòu)變化,研究了堿熔焙燒過(guò)程含釩白云母分解反應(yīng)歷程和釩的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程,并探究了焙燒反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)行為及反應(yīng)機(jī)制,揭示了頁(yè)巖堿熔焙燒強(qiáng)化提釩的機(jī)理。試驗(yàn)研究結(jié)果表明,釩頁(yè)巖堿熔焙燒-浸出的適宜工藝參數(shù)為:堿礦質(zhì)量比(NaOH與試樣的質(zhì)量比)1:1(g/g)、焙燒溫度500°C、時(shí)間60 min、常溫水浸、浸出時(shí)間60 min、液固比4.0 mL/g,此時(shí),釩浸出率為84.63%。在釩浸出率相當(dāng)?shù)那闆r下與常規(guī)焙燒-浸出提釩工藝相比,該工藝焙燒溫度降低至500°C、時(shí)間縮短至60 min。機(jī)理研究表明,在堿熔體系下,含釩白云母結(jié)構(gòu)崩解和釩相變過(guò)程得到強(qiáng)化。焙燒過(guò)程中,受熔融NaOH作用,白云母分解并產(chǎn)生霞石,釩從白云母晶格中釋放;分解產(chǎn)物霞石與釩頁(yè)巖中的方解石再與熔融堿作用,產(chǎn)生結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的鋁方柱石,促進(jìn)了云母結(jié)構(gòu)的完全破壞;但由于硅酸鈉的包裹,釩難以完全釋放。相對(duì)于常規(guī)焙燒方式,堿熔焙燒過(guò)程中,云母分解反應(yīng)的吉布斯自由能顯著降低,云母結(jié)構(gòu)的破壞效果得到強(qiáng)化。動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果表明,堿熔焙燒反應(yīng)早期為化學(xué)反應(yīng)控制,釩的相關(guān)化學(xué)變化在此階段即完成,釩的相變過(guò)程得到強(qiáng)化。結(jié)合白云母特征元素浸出規(guī)律和化學(xué)鍵變化分析結(jié)果,釩頁(yè)巖堿熔焙燒強(qiáng)化白云母結(jié)構(gòu)崩解過(guò)程可總結(jié)為:熔融堿擴(kuò)散、白云母脫羥基、白云母結(jié)構(gòu)崩解與堿金屬鹽形成三個(gè)步驟。
【學(xué)位授予單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TF841.3

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本文編號(hào)：2704811