【摘要】：釩是一種稀有高熔點有色金屬,是國家的重要戰(zhàn)略資源。石煤作為我國特有的一種重要釩礦資源,在我國南方多個省擁有巨大的儲量。我國從石煤中提釩的研究和工業(yè)生產(chǎn)較晚,采用傳統(tǒng)的鈉化焙燒—水浸工藝生產(chǎn)V_2O_5產(chǎn)品,該工藝在焙燒過程中產(chǎn)生大量Cl_2、HCl氣體,對大氣污染嚴(yán)重,且釩的總回收率普遍較低。為了減少石煤提釩工業(yè)的污染、提高釩的回收率及降低生產(chǎn)成本,本文采用氧化焙燒—復(fù)合堿浸工藝,對石煤的焙燒、浸出及浸出液循環(huán)等問題進(jìn)行了一系列研究。實驗研究了NaOH與純堿添加量比例對氧化焙燒石煤中釩浸出率的影響。在最佳浸出劑比例下,考察浸出溫度、時間、液固比對釩浸出的影響,并研究了浸出液循環(huán)利用試驗。結(jié)果表明:在浸出劑用量相對石煤質(zhì)量12%的NaOH和4%純堿的比例下,釩浸出率達(dá)到88.67%,比單獨使用12%的NaOH做浸出劑下釩的浸出率提高10%左右;在最佳浸出劑比例條件下,最佳工藝條件為:浸出液NaOH濃度1.0 mol/L、純堿0.13 mol/L,浸出溫度95℃,時間3 h,液固比3:1。純堿在復(fù)合堿浸過程中的作用是:一方面提供Na~+與OH~-促進(jìn)釩的溶解;另一方面,石煤中含有的鈣經(jīng)焙燒后生成偏釩酸鈣、焦釩酸鈣,與純堿提供的CO_3~(2-)和HCO_3~-反應(yīng)生成更難溶的CaCO_3促進(jìn)釩的浸出。純堿的加入提高了石煤中釩的浸出率并一定程度上降低了生產(chǎn)成本。浸出液經(jīng)固液分離后循環(huán)使用,第二次添加原有浸出劑的1/4用量,第三次添加原有浸出劑的1/2用量后,平均釩浸出率達(dá)83.40%。浸出劑消耗降低明顯。在氧化焙燒中產(chǎn)生的污染氣體少、廢水經(jīng)過處理后可達(dá)標(biāo)排放,生產(chǎn)過程產(chǎn)生的污染問題可以得到有效控制。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TF841.3
【圖文】：

圖 1.1 鈉化焙燒—水浸提釩工藝流程圖在這種石煤提釩工藝中，NaCl、Na2CO3、Na2SO4、Na2O2、NaClO3等鈉作為石煤焙燒的添加劑，因焙燒添加劑消耗量大，且 NaCl 價廉易得，件下可分解出具有強氧化性的 Cl2，因此以 NaCl 為焙燒添加劑在傳統(tǒng)工更廣。在高溫及釩、鐵、錳、鋁、硅等氧化物存在的條件下，NaCl 液化產(chǎn)生活性游離氯和 Na2O。Cl2和 Na2O 作為氧化劑和反應(yīng)物經(jīng)歷一些列反氧化為高價并生成易溶的偏釩酸鹽，過程中涉及到的反應(yīng)方程如下：2NaCl+1/2O2=Na2O+Cl2↑ （3Cl2+3V2O4=2VOCl3+2V2O5（2VOCl3+3/2O2=V2O5+3Cl2↑ （V2O3+O2=V2O5（2NaCl+H2O=Na2O+2HCl↑ （xNa2O+yV2O5=xNa2O yV2O5（石煤鈉化焙燒—水浸提釩工藝的優(yōu)點在于：技術(shù)成熟、設(shè)備操作要求低

碩士學(xué)位論文釩廢水中鹽濃度過高，且廢氣用堿液吸收，實際上是將廢氣污染轉(zhuǎn)化為了廢水污染，且堿耗成本較大。1.5.3 空白焙燒—酸浸提釩工藝空白焙燒又稱氧化焙燒、無鹽焙燒，是指在石煤焙燒過程中不添加任何添加劑�？瞻妆簾菫榱私鉀Q鈉化焙燒嚴(yán)重的環(huán)境污染問題而開發(fā)的，焙燒過程無添加劑，高溫條件破壞石煤中的釩硅酸鹽晶體，O2直接將三價釩氧化為高價，高價釩與礦石分解出的 Na、K 氧化物反應(yīng)生成易溶釩酸鹽，之后用酸溶液強化浸出，除雜富集進(jìn)一步處理得到五氧化二釩產(chǎn)品�？瞻妆簾峤獌艋徕C工藝流程圖見圖 1.2�？瞻妆簾^程發(fā)生的主要反應(yīng)為：2V2O3+O2=2V2O4（1.8）4VO2+O2=2V2O5（1.9）

圖 1.3 石煤氧壓直接酸浸提釩工藝流程.5.7 其他石煤提釩工藝在石煤焙燒階段，賀洛夫等人[31]采用復(fù)合添加劑，石煤焙燒過程添加 15%鈉和 3%碳酸鈉，在 800℃條件下焙燒 3h，釩的轉(zhuǎn)浸率可達(dá) 75.4%。碳酸鈉的，一方面可為釩向釩酸鹽轉(zhuǎn)化提供金屬離子，但另一方面碳酸鹽與石煤礦中iO2反應(yīng)生成難溶的硅酸鹽，對后續(xù)釩的浸出造成了不利影響。因此該種焙砂不適合硅含量高的石煤釩礦。為減少焙燒階段的污染氣體生成，焙燒添加劑用復(fù)合化學(xué)試劑或者工業(yè)副產(chǎn)品混合物，傅立等[32]采用碳酸鈉和石灰石作為氧化焙燒的復(fù)合添加劑，焙燒過程不產(chǎn)生 HCl、Cl2等污染性氣體，焙燒添加成溶液在石煤成球過程中混合均勻，可有利于反應(yīng)的充分進(jìn)行，釩的回收率 70%左右。該種方法減少了添加劑的用量，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益化泥是工業(yè)制燒堿過程產(chǎn)生的廢渣，富含鈉鹽和鈣鹽等鹽類。張萍等[33]將相石煤礦重 12.5%的苛化泥加入石煤，在 800~850℃條件下焙燒 3h，可將 99釩轉(zhuǎn)化為高價釩，采用質(zhì)量分?jǐn)?shù) 3%的碳酸氫銨作浸出劑并持續(xù)通入 CO2，

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本文編號：2792714