富钒资源选择性氯化提钒技术的相关研究

论文摘要

我国钒资源十分丰富,仅攀西地区钒钛磁铁矿已探明的储量达96.64亿吨。钒钛磁铁矿是一种以铁、钒、钛为主的多元共生铁矿,具有极高的综合利用价值。当今世界每年生产的金属钒约88%是从用钒钛磁铁矿生产含钒渣中获得的。因此钒钛磁铁矿已经成为当今世界钒最主要的来源。传统的钒提取工艺不仅钒回收率低,而且造成了严重的环境污染和资源浪费。本课题在热力学计算以及钒冶炼工艺研究的基础上,构想了一种新型的原料适应性强、能耗低、污染少的选择性氯化提钒工艺技术。通过相关热力学分析以及钒钛磁铁矿富氧焙烧-冷压成型-氯化提钒和高钒渣冷压成型-氯化提钒两种不同试验方案的尝试,取得以下研究成果：（1）钒钛磁铁矿以及高钒渣氯化反应的热力学计算研究表明,富钒资源通过氯化法提取钒资源矿中的金属钒在热力学计算的基础上是可行的,钒矿中钒的价态越高,氯化过程选择性提取金属钒的难度就小。（2）钒资源中各化合物氯化过程的热力学计算研究表明,选用FeCl2或FeCl3作为氯化剂,当试验温度大于800K时,在氯化过程中各金属氧化物被氯化的优先顺序为K2O>Na2O>CaO>MnO>V2O5;随着氯化反应温度的升高,VOCl3的稳定存在区域逐渐缩小；随着VOCl3分压的减小,VOCl3的稳定存在区域逐渐扩大。（3）两种氯化提钒试验研究表明,在相同的试验条件下FeCl3为氯化剂比FeCl2为氯化剂氯化反应提钒率高；相同氯化温度、气氛以时间试验条件下,氯化剂配比较高提钒率相对较高；相同氯化气氛、配比、温度以及时间试验条件下,氧气气氛提钒率较高：在本试验最佳条件：出发原料为钒钛磁铁矿,氯化剂配比1：2、氯化温度1100K、氯化时间2h、氯化气氛为氧气,提钒率达到32%；出发原料为钒渣,氯化剂配比1：2、氯化温度1000K、氯化时间2h、氯化气氛为氧气,提钒率达到57%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 文献综述
• 1.1 钒矿资源特点及其分布状况
• 1.2 钒资源利用研究及应用现状
• 1.2.1 钒资源的富集
• 1.2.2 钒资源富矿的加工利用
• 1.2.3 其他类型钒矿的加工利用
• 1.3 论文选题的目的意义与主要研究内容
• 1.3.1 论文选题的目的及意义
• 1.3.2 论文的主要研究内容
• 第2章 矿物氯化反应的热力学计算与分析
• 2.1 钒的化合物的热力学性质
• 2.1.1 钒的氧化物的性质
• 2.1.2 钒的氮化物
• 2.1.3. 钒的氯化物
• 2.2 氯化剂选取对氯化过程影响的热力学计算
• 2.2.1 计算方法
• 2作为氯化剂的氯化过程热力学计算'>2.2.2 以FeCl₂作为氯化剂的氯化过程热力学计算
• 3作为氯化剂的氯化过程热力学计算'>2.2.3 以FeCl₃作为氯化剂的氯化过程热力学计算
• 2.3 Me-O-Cl系氯化过程的热力学计算
• 2.3.1 吉布斯相律分析
• 2.3.2 Me-O-Cl体系平衡优势区域图绘制
• 3分压对系统热力学优势区域图的影响'>2.4 VOCl₃分压对系统热力学优势区域图的影响
• 第3章 钒钛磁铁矿焙烧-冷压成型-氯化提钒试验
• 3.1 试验原理
• 3.2 试验原料与试验试剂
• 3.2.1 试验原料
• 3.2.2 试验试剂
• 3.3 试验设备
• 3.4 试验方案
• 3.4.1 钒钛磁铁矿氧化焙烧试验方案
• 3.4.2 钒钛磁铁矿氯化试验方案
• 3.5 钒钛磁铁矿氧化焙烧试验
• 3.6 冷压成型试验
• 2为氯化剂氯化提钒试验'>3.7 以FeCl₂为氯化剂氯化提钒试验
• 3.7.1 试验过程以及试验条件
• 3.7.2 试验现象及结果
• 3为氯化剂氯化提钒试验'>3.8 以FeCl₃为氯化剂氯化提钒试验
• 3.8.1 试验过程以及试验条件
• 3.8.2 试验现象及结果
• 3.9 本章试验小结
• 第4章 高钒渣冷压成型-氯化提钒试验
• 4.1 试验原理
• 4.2 试验原料与试验试剂
• 4.2.1 试验原料
• 4.2.2 试验试剂
• 4.3 试验设备
• 4.4 试验方案
• 4.5 冷压成型试验
• 4.6 高钒渣氯化剂氯化提钒试验
• 4.6.1 试验过程以及试验条件
• 4.6.2 试验现象及结果
• 4.7 本章试验小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文