石煤湿法提钒新工艺研究.doc

.页眉. 页脚.. 石煤湿法提钒新工艺研究目前,提钒的工艺有很多种,但为了解决提钒过程“三废”对环境的污染和降低生产成本, 研究提出一种清洁型的提钒新工艺, 在生产过程中解决石煤提钒过程“三废”的污染问题。石煤无需焙烧硫酸直接浸出, 该法与传统石煤焙烧提钒工艺相比, 彻底解决了提钒过程中废气对环境的影响, 产品回收率高, 可直接得到高品位的 VO 产品等特点。但高温强氧化条件直接浸出, 一般酸耗较高, 生产成本较高, 特别是在钒产品价格较低时, 限制该工艺的生产应用。降低生产成本是直接酸浸提钒工艺的研究重点,本实验对降低直接浸出酸耗、能耗进行了试验研究。一、原料及试验方法(一)原料石煤原矿为西南某地石煤氧化矿,原矿主要化学成分列于表1。(二)试剂、设备及分析方法试验试剂:氧化剂、***酸钠、硫酸、铁屑、氨水、 P2O4 、 TBP 、磺化煤油。主要试验设备: PSMCQ180mm × 200mm 瓷衬球磨机、恒温水浴搅拌器、 101 — 3(A) 烘箱、 S312 恒速搅拌器、 SHB — B88 型循环水式真空泵、自制孔板式连续萃取器。分析方法:硫酸亚铁铵容量法。(三)试验方法清洁型提钒工艺包括加热酸化浸出、铁屑还原、萃取反萃取、氧化及水解沉钒等五步骤。具体试验方法如图 1 所示。.页眉. 页脚.. 二、试验结果与分析(一)浸出结果与分析西南某石煤矿中钒主要赋存形式为含钒云母型、含钒粘土型和介于两种类型之间的。其中较难浸出的是含钒云母型钒,钒在云母中以类质同象形式置换六次配位的三价铝而存在于云母晶格中,分子式为 K( Al,V)[ Al SiO ]( OH) ,为将钒从云母中浸出来必须破坏云母结构,采用火法焙烧是破坏云母结构的主要方法。亦可用酸破坏云母结构,让氢离子进入云母晶格中置换 Al, 使离子半径发生变化, 从而将钒释放出来, 钒被氧化成四价后用酸溶解, 得到的是蓝色硫酸钒酰溶液。反应式为: .页眉. 页脚.. 浸出率的影响因素由表 2 可知,钒的浸出率随氧化剂用量增加而提高,无氧化剂加入时浸出率很低,只有 14% 左右,说明原矿中 V 含量很低,氧化剂加入对提高浸出率效果明显。当氧化剂加入量为 % 时浸出率达 % ,再增加氧化剂用量浸出率提高不大。因此,氧化剂加入量在 % ~ 3% 之间较为适宜。据表 3 所知钒浸出率随 H SO 用量的增加而提高, 当硫酸浓度为 18% 获得较好的浸出率, 继续增加酸浓度对浸出率影响不大。为了保证浸出效果, 所以, 在酸用量一定条件下, 宜选择较小的液固比, m (液): m (固)为 :1~ :1 为宜。传统石煤提钒采用氧化焙烧来破坏云母的结构,有利于钒的浸出。直接浸出采用高酸度、氧化剂和高浸出温度共同作用破坏云母的结构来提高浸出率。浸出条件: m (液): m (固)为 : 1 、浸出时间 6h ,改变浸出温度,钒浸出率与浸出温度关系试验结果列于表 4。.页眉. 页脚.. 试验发现,浸出温度越高,浸出所需酸度越低,浸出时间越短。当浸出温度大于 80℃时,钒的浸出速度大大加快,浸出率大幅提高。试验选定浸出温度为 90℃左右。石煤脱炭焙烧水浸提钒工艺研究从石煤中提钒的主要工艺流程有:石煤处理一***化钠焙烧一水浸一酸沉淀粗钒一碱溶一沉淀偏钒酸铵; 石煤处理一氧化焙烧一