發(fā)布時(shí)間：2020-11-03 22:25

　　 釩是具有戰(zhàn)略意義的一種稀有金屬元素,有“工業(yè)味精”之稱。由于釩具有眾多優(yōu)異的物理性能和化學(xué)性能,在鋼鐵工業(yè)、航空航天、軍事,化工及電池等領(lǐng)域起著不可代替的作用。我國釩資源以釩鈦磁鐵礦為主。目前,采用高爐氧化吹煉轉(zhuǎn)爐法獲得的釩渣作為冶煉和制取釩合金和金屬釩的主要原料,廣泛用于提釩工業(yè)。鈉化焙燒-水浸工藝是作為一種較成熟的并具有很多優(yōu)點(diǎn)的提釩工藝,在很長一段時(shí)間為曾是國內(nèi)外主要的提釩工藝。在釩渣焙燒的過程中,加入適量的鈉鹽(Na Cl、Na2CO3等)作為添加劑,在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行高溫氧化焙燒,使釩渣中低價(jià)態(tài)的釩轉(zhuǎn)換成為水溶性的高價(jià)釩(V)酸鹽,然后采用水浸工藝進(jìn)行浸出。然而,鈉化焙燒過程往往會氧化不徹底,導(dǎo)致釩渣中仍存在部分低價(jià)釩無法浸出而進(jìn)入尾渣,降低了釩資源綜合利用率。焙燒過程又涉及焙燒物區(qū)域溫度不均,形成溫度梯度,礦物表面高溫區(qū)在長時(shí)間的高溫下容易長大和燒結(jié),這樣局部焙燒溫度過高會導(dǎo)致玻璃相的生成,而含釩物相被玻璃相包裹,導(dǎo)致釩浸出率降低。針對以上問題,本文以鈉化轉(zhuǎn)爐釩渣為原料,在濕法浸出過程中對低價(jià)釩進(jìn)行催化氧化,達(dá)到低成本、無污染、高效提釩的目的。具體催化氧化方法有以下兩種:①空氣強(qiáng)化轉(zhuǎn)爐釩渣濕法浸出實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)采用蒽醌磺酸鈉(ADA)和栲膠作載氧體實(shí)現(xiàn)氧的傳遞,強(qiáng)化低價(jià)釩的氧化行為。通過X射線衍射、掃描電鏡、紫外光譜以及紫外可見漫反射光譜等檢測方法,分析了轉(zhuǎn)爐釩渣浸出反應(yīng)前后物相變化行為,探索了反應(yīng)過程機(jī)理,證實(shí)了其可行性。結(jié)果表明,采用ADA和栲膠作載氧體,能將轉(zhuǎn)爐釩渣中的低價(jià)釩氧化成可溶的高價(jià)釩,實(shí)現(xiàn)空氣催化氧化高效浸釩。此時(shí),釩浸出率由89.47%分別提高到92.84%和93.64%,且催化劑對體系后續(xù)工藝沒有不良影響,轉(zhuǎn)爐釩渣中的尾渣含釩量由1.1%分別降至0.52%和0.47%。②電場強(qiáng)化轉(zhuǎn)爐釩渣濕法浸出實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)采用外加電場的方法對鈉化釩渣的濕法浸出過程進(jìn)行了強(qiáng)化。研究了電流密度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、固液比等因素對釩浸出率的影響,并對該過程的電能利用率進(jìn)行計(jì)算,綜合分析得出最優(yōu)工藝條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)電流密度為1000 A/m2、液固比為4:1 ml/g、溫度為80℃、時(shí)間為40min時(shí),釩浸出率可達(dá)93.67%,與同等條件不加電場時(shí)相比提高4%;釩渣中釩含量由7.15%降到0.98%。實(shí)驗(yàn)通過X射線衍射、掃描電鏡、紫外光譜以及紫外可見漫反射光譜等檢測方法,分析了電場強(qiáng)化浸出反應(yīng)前后物相變化行為,探索了電場強(qiáng)化過程機(jī)理。
【學(xué)位單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TF841.3
【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
1 緒論
    1.1 釩
        1.1.1 釩的簡史
        1.1.2 釩資源的概括
        1.1.3 釩的性質(zhì)
        1.1.4 釩及其化合物的應(yīng)用
    1.2 釩工業(yè)
        1.2.1 各種釩資源提釩概括
        1.2.2 釩鈦磁鐵礦提釩流程
        1.2.3 釩渣的生成
    1.3 釩渣提釩工藝現(xiàn)狀
        1.3.1 鈣化焙燒—酸浸工藝
        1.3.2 鈉化焙燒—水浸工藝
        1.3.3 含釩液沉釩
    1.4 本課題研究目的及意義
    1.5 本課題研究內(nèi)容
2 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 實(shí)驗(yàn)原料
        2.1.1 釩渣
        2.1.2 化學(xué)試劑
    2.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.3 實(shí)驗(yàn)方法
        2.3.1 水浸實(shí)驗(yàn)步驟
        2.3.2 釩的測定及計(jì)算
    2.4 表征手段
        2.4.1 X射線衍射物相結(jié)構(gòu)分析（XRD）
        2.4.2 X射線熒光光譜法（XRF）
        2.4.3 掃描電子顯微鏡物相分析（SEM）
        2.4.4 紫外可見分光光度計(jì)（UV-vis）
        2.4.5 紫外可見漫反射光譜儀（UV-vis DRS）
3 釩浸出行為研究
    3.1 釩渣中釩的形態(tài)分布
    3.2 溶液中釩的形態(tài)分布
        3.2.1 釩的同多酸化學(xué)
        3.2.2 釩的雜多酸化學(xué)
    3.3 釩渣浸出動(dòng)力學(xué)
4 空氣強(qiáng)化轉(zhuǎn)爐釩渣濕法浸出行為
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 不同添加劑對釩浸取率的影響研究
        4.3.2 栲膠用量對釩浸取率的影響
        4.3.3 ADA用量對釩浸取率的影響
    4.4 實(shí)驗(yàn)原理
        4.4.1 ADA催化氧化原理
        4.4.2 栲膠催化氧化原理
    4.5 本章小結(jié)
5 電場強(qiáng)化轉(zhuǎn)爐釩渣濕法浸出行為
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
    5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        5.3.1 電流密度對釩浸出率的影響
        5.3.2 反應(yīng)溫度對釩浸出率的影響
        5.3.3 反應(yīng)時(shí)間對釩浸出率的影響
        5.3.4 固液比對釩浸出率的影響
        5.3.5 浸出液及殘?jiān)男再|(zhì)分析
    5.4 實(shí)驗(yàn)原理
    5.5 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄 A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間所取得的科研成果：

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本文編號：2869190