石煤提钒工艺实验研究

论文摘要

石煤是一种重要的矾矿资源,在我国的储量非常丰富。传统工艺采用钠盐焙烧法从石煤中提取五氧化二钒,过程中排放的大量有害气体和烟尘会造成严重的环境污染,而且钒回收率也很低。因此,研究开发一种新型提钒工艺对石煤资源的综合利用具有重要的意义。本文对陕西某地蕴藏的石煤矿进行了湿法提钒工艺的研究和改进,利用微波和助浸剂强化浸出过程,重点对浸出、萃取、反萃取过程的工艺参数进行了研究。研究表明,采用低浓度的硫酸直接浸出该石煤矿是可行的,其最佳浸出工艺条件为:酸浓度10%（质量分数）,温度85℃,搅拌速度800r·min-1,浸出时间8h,矿粒粒度80目,液固比3:1,助浸剂量为6%（质量分数）,该条件下钒的浸出率可以达到82.68%。助浸剂R的加入可以使浸出率提高近5%。用P204体系萃取过程中,把pH值调到2.5左右,在P204（体积浓度）20%、TBP 5%、磺化煤油75%,相比为1:5,接触时间7min的条件下,钒的萃取率可以达到98.57%;用1.0 mol·L-1H2SO4溶液进行反萃取,反萃率可以达到99.30%。微波加热强化浸出可提高钒的浸出速度,大大减少浸出时间,浸出100min,钒的浸出率就可达到85.63%,超过常规浸出600min的浸出率84.25%。该工艺流程短、钒的综合回收率高,能够降低成本,减少环境污染,具有良好的社会效益和经济价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 文献综述
• 前言
• 1.1 钒的特性和应用
• 1.1.1 钒的特性
• 1.1.2 钒的应用
• 1.2 钒资源的分布
• 1.2.1 世界钒资源的分布
• 1.2.2 我国钒资源分布的类型
• 1.2.3 我国石煤钒矿资源的分布
• 1.3 我国石煤提钒主要工艺
• 1.3.1 钠化焙烧提取工艺
• 1.3.2 无盐焙烧提取工艺
• 1.3.3 钙化焙烧提取工艺
• 1.3.4 添加剂焙烧提取工艺
• 1.3.5 湿法提钒工艺
• 1.4 国外提钒主要工艺
• 1.5 提钒工艺展望
• 1.6 研究目的和内容
• 1.6.1 研究目的及意义
• 1.6.2 主要内容
• 2 实验理论研究
• 2.1 水溶液中钒化合物的转变
• 2.1.1 钒在溶液中的聚合状态
• 2.1.2 钒化合物的电化学反应（电位-pH图）
• 2.2 浸出反应热力学
• 2.3 浸出的动力学研究
• 2.3.1 浸出过程的历程
• 2.3.2 化学反应控制
• 2.3.3 内扩散控制
• 2.3.4 外扩散控制
• 2.3.5 动力学实验研究
• 2.4 微波冶金
• 2.4.1 微波处理矿物的原理
• 2.4.2 微波对不同矿物的作用
• 2.4.3 微波浸出矿物的过程
• 2.5 萃取
• 2.5.1 萃取过程
• 2.5.2 萃取原理
• 2.5.3 萃取剂的选择
• 2.5.4 协同萃取体系
• 3 实验程序
• 3.1 实验原料、药品和仪器
• 3.1.1 实验原料
• 3.1.2 实验药品
• 3.1.3 实验主要仪器和设备
• 3.2 研究方法
• 3.2.1 实验程序
• 3.2.2 钒的分析
• 3.2.3 浸出率的计算
• 3.3 实验工艺路线
• 4 浸出实验研究
• 4.1 浸出单因素实验
• 4.1.1 酸浓度对浸出率的影响
• 4.1.2 浸出时间对浸出率的影响
• 4.1.3 温度对浸出率的影响
• 4.1.4 液固比对浸出率的影响
• 4.1.5 磨矿粒度对浸出率的影响
• 4.1.6 助浸剂对浸出率的影响
• 4.1.7 助浸剂量对浸出率的影响
• 4.1.8 搅拌强度对浸出率的影响
• 4.2 综合实验
• 4.2.1 最优条件下的浸出实验
• 4.2.2 浸出段数对浸出率的影响
• 4.3 本章小结
• 5 萃取实验研究
• 5.1 萃取水相的制备
• 5.2 萃取实验
• 5.2.1 水相pH值对钒萃取率的影响
• 5.2.2 有机相组成对萃取率的影响
• 5.2.3 萃取时间对萃取率的影响
• 5.2.4 有机相的萃取容量
• 5.2.5 相比对萃取率的影响
• 5.2.6 分配比、分离系数、萃取率之间的关系
• 5.2.7 萃取等温线
• 5.2.8 萃取级数对萃取率的影响
• 5.3 反萃取实验
• 5.3.1 接触时间和接触相比对钒反萃取的影响
• 5.3.2 有机相浓度对反萃取率的影响
• 5.3.3 反萃剂浓度对钒反萃率的影响
• 5.3.4 反萃取级数对钒反萃取的影响
• 5.4 本章小结
• 6 微波强化浸出实验研究
• 6.1 微波处理石煤钒矿
• 6.2 不氧化预处理再浸出实验
• 6.2.1 不氧化预处理的升温曲线
• 6.2.2 不氧化预处理的失重曲线
• 6.2.3 不氧化预处理时间与浸出率的关系
• 6.3 氧化预处理再浸出实验
• 6.3.1 氧化预处理的处理失重曲线
• 6.3.2 氧化预处理时间与浸出率的关系
• 6.4 微波强化浸出实验
• 6.4.1 浸出时间与浸出率的关系
• 6.4.2 不同浸出条件下浸出时间与浸出率的关系
• 6.5 本章小结
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献