常压下从含钒石煤中浸取钒的新技术研究

论文摘要

世界上的两大钒矿资源：钒钛磁铁矿和含钒石煤。前者的储量很大,主要分布于独联体、美国、南非、中国、挪威、瑞典、荷兰、加拿大和澳大利亚,在我国主要分布于攀枝花地区；后者广泛分布在我国南方缺煤的数省,储量大、层位稳定、含钒品位高,主要特性为灰份高、密度大、发热量低、结构致密、着火点高、不易燃烧且难以完全燃烧、较硬、难磨,且主要赋存于下寒武纪的地层中。石煤不仅是一种含碳氢少、发热量低、灰分高的劣质煤,同时又是一种低品位的多金属矿石,具有很高的综合利用价值。按石煤中主要有价元素不同,石煤可分为含钒、钒钼、钒镍、钒镓、钒铀、钒硒、钒银等类型,解决好发热量低的石煤利用问题,有着十分重要的战略意义。钒是一种重要的战略物资,具有高熔点、易变形加工等特性,其用途非常广泛,主要应用于钢铁工业、国防尖端技术、化学工业以及轻纺工业等领域。随着汽车工业、建材工业等应用低合金高强度钢的数量不断增多,钒的用量将会急剧增加。贵州铜仁地区有大量的含钒石煤资源,且含钒品位各异,本文对该地不同品位石煤原矿进行了大量的检测分析,提出了H2S04和R1按比例混合,反应过程加入R2的常压酸浸方法。通过多元素化学分析、差热-热重分析、电子探针分析、扫描电镜分析等手段,查明本文研究的石煤矿中钒主要赋存于云母类矿物中,少量以类质同相形式取代Fe3-进入氧化铁及粘土矿等氧化矿物,极少量以类质同相形式取代A13+进入难溶硅铝酸盐相中；其中四价、五价钒含量之和在50%以上,均属易浸出矿石。在此基础上,考察了反应时间、反应温度、H2SO4用量、反应液固比、R1用量、R2用量、R2加入时间等参数对钒浸出率的影响。当硫酸用量为35%、浸出温度92-93℃、恒温时间6h、R1用量4%-6%、R2用量0.4%、R2加入时间为恒温后3小时加入、液固比2：1时,含钒0.314%、0.78%、1.97%的三种石煤矿钒的浸出率分别可以达到89%、87%、91%。同时比较了不同含钒品位石煤矿浸出各参数对钒浸出率影响的规律性。结果表明：不同品位石煤浸出各参数对钒浸出率的影响规律基本一致。为了进一步验证浸出的稳定性,选择最佳工艺参数进行了六公斤级扩大实验,钒的浸出率均不低于85%,与小试基本吻合。该工艺具有操作简单、适应性强、应用范围广、设备投资少、工艺流程短、成本较低等优点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 钒和钒产品的用途
• 1.3 钒和钒产品的市场分析与预测
• 1.4 钒资源的分布与储量
• 1.5 石煤提钒技术现状
• 1.6 研究意义及主要内容
• 第二章 石煤提钒的理论基础
• 2.1 钒及其化合物的性质
• 2.2 石煤中不同价态钒的溶解性
• 2.3 石煤氧化焙烧提钒的理论基础
• 2.4 常压浸取提钒的理论基础
• 第三章 石煤的矿物学分析
• 3.1 实验原料主要成份分析
• 3.2 实验原料差热—热重分析
• 3.3 实验原料电子探针分析
• 3.4 实验原料扫描电镜分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 石煤常压酸浸小型实验研究
• 4.1 实验原料的制备
• 4.2 实验装置与设备
• 4.3 实验步骤
• 4.4 实验结果与讨论
• 4.5 实验中存在的问题
• 4.6 本章小结
• 第五章 石煤常压酸浸扩大实验研究
• 5.1 实验原料
• 5.2 实验装置与设备
• 5.3 实验方案
• 5.4 实验结果及讨论
• 5.5 扩大实验存在的问题
• 5.6 建议的工艺流程和技术参数
• 5.7 本章小结
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间发表论文情况
• 附录B 攻读硕士学位期间参加的项目