石油焦是生產(chǎn)鋁電解用炭素陽極的主要原材料,石油焦質(zhì)量的好壞對鋁的電解效率起到至關(guān)重要的作用。目前,國內(nèi)外大多數(shù)石油焦中釩的含量超標(biāo),高釩石油焦生產(chǎn)的炭素陽極在電解鋁的過程中會產(chǎn)生過度消耗,嚴(yán)重影響了鋁的電解效率。本文主要研究了用NaOH-Na2CO3堿性體系氧化浸出石油焦中的釩,并對浸出液中釩酸根的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了多重分析,為進(jìn)一步優(yōu)化釩工藝提供理論依據(jù)。本文的研究對象(高釩石油焦)是由山東某工廠提供的,前期初步探索研究了在常溫常壓條件下用堿法從高釩石油焦中浸出釩的工藝,并對此原料進(jìn)行了槽浸、柱浸、堆浸等試驗研究。實驗研究分析了槽浸過程中各個主要因素對浸出性能的影響,確定了在實驗條件為:溫度110℃,液固比為6:1,NaOH濃度為150g/L時,浸出效果達(dá)到最大,浸出率可達(dá)到67.89%,與實驗初期相比,有明顯增加。在不同濃度的試驗條件下對原料進(jìn)行柱浸試驗,發(fā)現(xiàn)NaOH濃度為75g/L時,浸出率最大可達(dá)53.76%,在NaOH濃度為75g/L時對石油焦進(jìn)行堆浸試驗,浸出率最大可達(dá)47.97%。第二階段則是對NaOH-V2O5分析純?nèi)芤后w系進(jìn)行了紅外圖譜的分析,確定了溶液中存在的離子結(jié)構(gòu)以及隨著各條件改變時,離子結(jié)構(gòu)的變化情況。針對溶液中的離子結(jié)構(gòu),改變浸出條件,分析浸出液中離子結(jié)構(gòu)的變化,得出了三種釩酸根離子在浸出條件改變時的相互轉(zhuǎn)化情況。當(dāng)浸出溫度改變時,溶液中的V-O-H型釩酸根離子與V-O型離子相互轉(zhuǎn)化;當(dāng)改變浸出溫度時,V-O-V型釩酸根離子與V-OH型離子和V-O型離子相互轉(zhuǎn)化;當(dāng)改變NaOH濃度時,在中低NaOH濃度下,V-OH型釩酸根離子與V-O-V型離子和V-O型離子相互轉(zhuǎn)化,在高NaOH濃度下,離子結(jié)構(gòu)基本不變化;當(dāng)改變Na2CO3濃度時,V-OH型釩酸根離子與V-O-V型離子發(fā)生轉(zhuǎn)化。并且,通過研究不同NaOH濃度下石油焦浸出液的拉曼光譜的變化,進(jìn)一步驗證了溶液中的離子轉(zhuǎn)變情況。第三階段則是研究了雜質(zhì)元素S對石油焦浸出過程的影響,通過測試浸出液的粘度、電導(dǎo)率、表面張力和接觸角的變化,結(jié)合浸出率的變化,定性分析了溶液中雜質(zhì)元素S在浸出過程中起到的作用。研究結(jié)果表明:隨著硫酸鈉添加量的增加,石油焦浸出率是先上升后下降的。此時,粘度正好與之相反.另外,相同條件下電導(dǎo)率是先增大后減小再增大的.,而表面張力則先降低后基本保持不變再呈現(xiàn)上升趨勢。接觸角的變化與浸出率大體相同,同樣是先減小后增大。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因主要是:當(dāng)鈉離子濃度較低時,對浸出反應(yīng)起促進(jìn)作用,加快反應(yīng)速率,提高了浸出率。當(dāng)鈉離子濃度升高時,溶液中鈉離子的水化作用使得V-OH型釩酸根離子脫水縮合變?yōu)閂-O-V型離子,離子半徑增大,導(dǎo)致溶液電導(dǎo)率與粘度增加,影響了浸出反應(yīng),同時高濃度鈉離子的存在使得釩酸鈉轉(zhuǎn)變?yōu)殁C酸根的速度變慢,溶液的表面張力變大,接觸角增加,抑制了五價釩離子與氫氧化鈉的反應(yīng),使得浸出率降低。
【學(xué)位單位】：山東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TF841.3
【部分圖文】：

圖 1-1 高釩石油焦中釩的浸出實驗流程Fig 1-1 High vanadium petroleum cokeleaching experiment of vanadium采用本實驗流程均在常溫常壓下進(jìn)行，最高溫度不超過 130℃。同時，Na+O32-、OH-這些離子在石油焦浸出過程中不會進(jìn)入原料中，Na+會累積在水溶液中

圖 1-1 高釩石油焦中釩的浸出實驗流程Fig 1-1 High vanadium petroleum cokeleaching experiment of vanadium采用本實驗流程均在常溫常壓下進(jìn)行，最高溫度不超過 130℃。同時，Na+O32-、OH-這些離子在石油焦浸出過程中不會進(jìn)入原料中，Na+會累積在水溶液中
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 陳向陽;蘭新哲;張秋利;馬紅周;周軍;;Leaching vanadium by high concentration sulfuric acid from stone coal[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2010年S1期

本文編號：2864920