从石煤矿中提取五氧化二钒的工艺研究.doc

从石煤矿中提取五氧化二钒的工艺研究钒是重要的战略物资,广泛应用于冶金、化工和航空航天等方面。我国钒矿资源主要有两大类:钒钛磁铁矿和石煤,其中石煤中钒的储量是钒钛磁铁矿中总储量的17倍。因此,从石煤中提取钒是钒资源利用的一个重要方向。我国从石煤中提取钒的传统工艺为钠化焙烧法,但在焙烧过程中会产生大量的Cl₂、HCl、SO₂等有毒气体,严重污染环境,而且钒的浸出率低。因此,研究一种高效、对环境友好的从石煤中提取钒的工艺具有重要意义。本研究采用直接酸浸-萃取-反萃工艺从两种石煤矿中提钒。研究表明,钒的浸出率达到90%,钒的总回收率近80%。与传统的工艺相比,该工艺减少了焙烧过程,更有利于环境保护和减少能耗。石煤矿的直接酸浸研究表明:（1）两种石煤矿虽然成分和钒的赋存状态不同,但浸出规律基本一致,只有矿物粒度对两种石煤矿中钒浸出率的影响趋势相反,这主要是因为两种石煤矿中C的含量不同。除此,液固比对钒的浸出率影响不大;随着温度的升高、硫酸浓度的增大、时间的延长,钒的浸出率都明显的提高。（2）直接酸浸朝鲜石煤矿的正交实验表明影响钒浸出率的各因素主次顺序为:硫酸浓度→浸出温度→反应时间。在反应条件为:粒度80～100目、温度130℃、反应时间22h、硫酸浓度40%、液固比3:1,浸出率达90%。（3）通过对湖南石煤矿浸出动力学的研究,可知浸出反应受化学反应控制。实验温度范围内,钒浸出的动力学方程为:1—（1—η）^1/3=4.98×10⁶·e^{-（55488）/（RT）}·t,其反应活化能为55.49KJ/mol。酸浸液的萃取-反萃-沉钒研究表明:（1）萃取过程中,萃取剂浓度对钒的萃取率影响不大;钒的萃取率随pH的增大先升高后降低;随着温度的升高、时间的延长、O/A的增大而增大。（2）反萃过程中,反萃剂浓度和时间对钒的反萃率影响很明显,反萃率随其增大而提高;反之,随着温度和O/A比的增大而降低。负载有机相经硫酸溶液反萃后,可以重新用于萃取工序,进行循环利用。（3）反萃液经沉钒、煅烧制得V₂O₅产品,沉钒率为99%。