【摘要】：為了滿足對釩日益增長的需求,眾多方法已經(jīng)被用于從釩頁巖中提取釩。硫酸浸出因為其釩回收率高,工藝流程短,能量消耗低等優(yōu)勢廣泛應用于釩頁巖中釩的提取。然而,許多雜質如鐵、鎂、鋁等與釩一起溶解在酸浸液中,這使得釩的分離富集成為必要的工序。溶劑萃取法是釩頁巖提釩中最常用的分離富集方法,但傳統(tǒng)的單萃取劑萃取體系存在萃取效率低,萃取級數(shù)長,分離效果差等劣勢。本研究引入?yún)f(xié)同萃取體系,通過研究不同種類的萃取劑與N235對釩的協(xié)同效應,選擇N235-P507作為最佳的協(xié)同萃取體系,根據(jù)釩頁巖酸浸液的特性,調整優(yōu)化萃取、沉釩過程的工藝參數(shù),利用協(xié)同萃取體系實現(xiàn)釩的高效選擇性分離富集,制備優(yōu)良的V_2O_5產品。同時使用斜率法和FT-IR分析研究萃合物的結構,闡明協(xié)同萃取的機理。研究所得主要結論如下:(1)P507與N235顯示出明顯的協(xié)同效應,在萃取劑配比為8:12(N235:P507)的條件下達到1.42的最大協(xié)同效應系數(shù)。在確定的最佳萃取條件:8%N235+12%P507為萃取劑,磺化煤油為稀釋劑,萃原液pH為1.70,萃取時間10分鐘,相比(O/A)=1:5,溫度25°C下,N235-P507協(xié)同萃取體系對釩有較好的萃取率,萃原液經(jīng)過三級逆流萃取,釩的總萃取率在98%以上,之后在NaOH濃度1 mol/L,O/A=2:1,反萃時間6分鐘的條件下,負載釩的有機相經(jīng)過兩級逆流反萃,釩的總反萃率超過99%,絕大部分的雜質得到了有效的分離。(2)通過斜率法分析,混合萃取劑每萃取1 mol釩時,就有1 mol H~+被釋放,在萃合物中釩與P507(H_2A_2)、N235(R_3NH~+)的摩爾比分別為1:2、1:1,結合FT-IR光譜分析,N235與P507混合后,N235與P507分子間形成氫鍵(N-H···O=P),導致P507二聚體破裂,P-OH上的H~+活性增強,萃取率提高,并通過陽離子交換機制形成(VO_2A·R_3NH~+)_2SO_4~(2-)萃合物。(3)反萃液在pH為8.0,反應溫度40°C,沉釩時間40分鐘,n(NH_4Cl)=4 n(V)的條件下進行堿性銨鹽沉釩,沉釩率可達99.52%,但是所得釩產品純度僅為92.37%。Na的存在會影響堿性銨鹽沉釩過程中沉釩產品的純度。堿性銨鹽沉釩產品采用2%的NH_4Cl溶液進行洗滌后,烘干,煅燒,可得到符合五氧化二釩黑色冶金行業(yè)98級標準的釩產品。反萃液在pH=2.0,反應溫度90°C,沉釩時間60分鐘,n(NH_4Cl)=4 n(V)的條件下進行酸性銨鹽沉釩,沉釩率僅為65.38%。Na的存在對酸性銨鹽沉釩的沉釩率及V_2O_5純度均無明顯影響,而P的存在會造成較大的影響,使得多釩酸銨晶體生長困難,沉釩率低;同時由于P存在時沉釩產品的結晶度較差,結構疏松,比表面積大,容易使得雜質吸附、夾雜于沉釩產品中。對反萃液用MgSO_4除P后,進行酸性銨鹽沉釩,沉釩率超過99%。沉釩產品經(jīng)過洗滌、烘干、煅燒后,可得到符合五氧化二釩黑色冶金行業(yè)99級標準的釩產品。
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TF841.3
【圖文】：

圖 1-1 D2EHPA 選擇性分離釩的工藝Ma 等[29]研究了釩頁巖酸浸液中 V(IV)和 Fe(III)的分離過程，采用 P204 做為萃取劑，在 pH=1.22，室溫條件下，可對含 V(IV) 2.87 g/L、Fe(II) 2.71 g/L、Fe(III)8.45 g/L 的釩頁巖實現(xiàn)釩與鐵的分離。在 O/A=1:1，萃取時間 20 分鐘的條件下，經(jīng)過 5 級逆流萃取，91.5%的 Fe(III)與 9.18%的 V(IV)被萃取進入有機相，負載有機相先用稀硫酸洗滌回收被共萃的釩，然后用含有 1.5 mol/L HCl 的飽和 NaCl溶液進行反萃，在 O/A=1:1，接觸時間 10 分鐘的條件下，負載有機相經(jīng)過 4 級逆流反萃，98.7%的 Fe(III)可以被反萃下來；分離除去鐵后的溶液用再生的有機相來進行釩的萃取，先用 CaCO3調節(jié)溶液 pH 為 2.40，然后經(jīng)過六級逆流萃取，97.6%的釩可以被萃取進入有機相，反萃后可以得到含釩 13.7 g/L 的富釩液。Li 等[30]使用 P507 作為萃取劑，對 H2SO4浸出液中的釩進行萃取實驗，其結果表明，釩在有機相與水相中的分配比隨 P507 的濃度以及平衡 pH 的提高而提高，在 pH=2.5，O/A=1:1 的條件下，經(jīng)過六級逆流萃取，96.1%的釩會被萃取進入有機相中，然后用 1.5 mol/L 的 H2SO4可將有機相中的釩完全反萃下來。同時

闡明協(xié)同萃取的機理。主要研究方案見圖2-1。圖 2-1 技術路線圖2.3.2 試驗方法釩頁巖原礦在SX-10-13型實驗室電爐中850°C焙燒1 h，冷卻后在XZM-100振動磨樣機中磨礦至-74 μm 占 75%，之后與 20% H2SO4按液固比 1.5 L/kg 混合，加入一定量的 CaF2助浸劑，于 95°C 充分攪拌浸出 6 h，固液分離后得到酸浸液。酸浸液經(jīng) NaClO3氧化將釩全部氧化成 5 價，再用 Ca(OH)2調到合適的 pH 后得到萃原液。取不同的萃取劑與 N235 組成協(xié)同萃取體系，然后與稀釋劑磺化煤油按一定比例配制為用來萃取的有機相，有機相與萃原液按照一定的相比進行混合，然后控制不同的萃取條件，在磁力攪拌下完成萃取過程。萃取過程完成以后，將水相與有機相組成的混合液移至分液漏斗中分相，待兩相中間出現(xiàn)明顯的分界線后將其分別從分液漏斗下方和上方分出，即可得到負載有機相與萃余液。用硫酸亞鐵銨滴定度法以及 ICP-OES 分析萃余液中釩及雜質離子濃度

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本文編號：2740113