【摘要】：我國是世界釩產(chǎn)業(yè)大國,釩資源儲量、釩制品產(chǎn)量及消費量均居世界首位。石煤為我國特色含釩礦物資源,因其分布區(qū)域廣、儲量大,而成為我國釩制品生產(chǎn)的重要原料之一。石煤傳統(tǒng)提釩方法為高溫焙燒-酸浸法,該方法生產(chǎn)流程簡單、工藝技術(shù)成熟,但存在著釩資源回收率低、三廢排放量大等問題,難以滿足國家現(xiàn)行環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。本論文針對我國石煤提釩行業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)升級的迫切需求,以石煤釩礦全濕法酸浸清潔提釩工藝為基礎(chǔ),首先對國內(nèi)不同地區(qū)的石煤釩礦進(jìn)行了工藝礦物學(xué)分析,確定了礦物結(jié)構(gòu)、釩賦存狀態(tài)以及礦物類型,提出了適宜的提釩工藝技術(shù)路線,然后對石煤釩礦酸浸提釩過程釩及伴生組分的浸出行為規(guī)律進(jìn)行了研究,分析了影響釩浸出率的關(guān)鍵控制因素,獲得了最佳工藝參數(shù),可為工業(yè)應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)和設(shè)計依據(jù)。本論文主要取得了如下進(jìn)展:(1)選取陜西商洛、湖南懷化和甘肅敦煌三個地區(qū)的石煤釩礦為研究對象,開展了工藝礦物學(xué)研究,確定了礦物結(jié)構(gòu)、釩賦存狀態(tài)及礦物類型。研究結(jié)果表明,陜西商洛的石煤釩礦主要物相為石英、正長石,含有少量白云母以及金云母。釩主要賦存于鐵氧化物、釩的吸附態(tài)及釩游離態(tài)氧化物、硅酸鹽礦物以及有機(jī)質(zhì)中,分布率分別是27.71%、25.80%、25.05%、和13.35%,在云母類鋁硅酸礦物中較少,是典型的風(fēng)化型石煤釩礦,釩較容易提取。湖南懷化的石煤釩礦主要物相與陜西商洛石煤釩礦物相組成基本一致,含釩物相為白云母和釩鈦氧化物,屬于半風(fēng)化型石煤釩礦。甘肅敦煌的石煤釩礦云母類衍射峰強(qiáng)度較強(qiáng),釩主要賦存于硅酸鹽礦物,分布率為92.44%,釩在鐵氧化物中分布率為5.63%,在其它礦物中分布率均小于1%,屬于原生型難處理石煤釩礦。(2)確定了適合不同類型石煤釩礦的最佳提釩工藝路線,并優(yōu)化了工藝條件。針對陜西商洛和湖南懷化的石煤釩礦,采用直接酸浸工藝處理就能得到較好的釩提取效果,在30%硫酸濃度、液固比2:1、反應(yīng)12 h的工藝條件下,釩的浸出率分別達(dá)到92.8%和80.6%。對于甘肅敦煌的原生型難處理石煤釩礦,拌酸熟化-稀酸浸取工藝可實現(xiàn)較好的提釩效果。最佳熟化工藝條件:礦物粒度-150 μm、拌酸量73.6%、熟化溫度250℃、熟化時間30 min;最佳酸浸工藝條件為:浸出溫度80℃、浸出時間60 min、液固比2:1。在以上最佳工藝條件下釩浸出率94.3%。(3)研究了石煤釩礦硫酸熟化-酸浸提釩過程中,釩伴生組分的浸出行為。研究結(jié)果表明,Fe、Ca所屬礦物優(yōu)先浸出;同屬于云母成分的V、Al、Mg、K等幾種元素浸出行為相似。對熟化反應(yīng)進(jìn)程影響最大的因素為溫度、拌酸量和時間,三種影響因素條件下熟化反應(yīng)歷程相同:云母在硫酸作用下首先分解生成KAl(SO4)2和KV(SO4)2,然后在硫酸作用下繼續(xù)反應(yīng)生成Al_2(SO_4)_3和VOSO_4。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院過程工程研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TF841.3

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