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成都理工大学

硕士学位论文

钒钛磁铁矿尾矿中钒的提取工艺和动力学研究

姓名：闵世俊

申请学位级别：硕士

专业：分析化学

指导教师：曾英

20090501
摘要

钒钛磁铁矿尾矿中钒的提取工艺

和动力学研究

作者简介：闵世俊，男，1985年4月生，师从成都理工大学曾英教授，2009
年06月毕业于成都理工大学分析化学专业，获得理学硕士学位。

摘要

我国攀枝花地区蕴含着丰富的钒钛磁铁矿，该矿物是一种以铁、钒、钛为主
的多元共生铁矿，占提钒原料的88%。传统的提钒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。本文在前人研究的基础上提出了一种无污
染、高效的提钒新工艺，该工艺既解决了生产中的废气污染问题，又能综合利用
资源，有良好的经济效益、环保效益和社会效益。
本文采用单因素条件实验，对钒钛磁铁矿尾矿的提钒工艺进行了详细的研
究，依次考察焙烧和浸出工艺中各因素对钒浸出结果的影响，并运用SEM图、

XRD图谱和V-H2O体系溶解组分优势区域图，分析焙烧和浸出过程的反应机理。

实验确定的最佳熟料制备工艺条件为：矿物粒度：200目；添加剂：8%CaCO3；
焙烧温度：900℃；焙烧时间：3h。最佳浸出工艺条件是：固液比：1:3；浸出

剂：30%H2SO4；浸出时间：2h；浸出温度：90℃。在此焙烧—浸出工艺条件
下钒的浸出率达到81.87%。
本文对钒钛磁铁矿尾矿中钒的浸出过程动力学进行了研究。结果表明浸出过

程动力学模型符合粒径不变的收缩未反应核模型，1-(1-R)13=kt，通过Arrhenius

经验公式，由一系列不同温度下的lnk-1/T图，求得活化能为48.31kJ·mol-1。浸

出过程属于化学反应控制。浸出过程动力学方程为：

13kC0M⎛⎞48.31
1-(1-Rr)=t=9.468exp⎜⎟t
r0ρ⎝⎠RT
该工艺的成本核算结果表明：将钙化焙烧—硫酸浸出这一工艺应用于钒钛磁

铁矿尾矿中钒的提取上有可观的经济效益，每产出一吨V2O5可获得利润约3万

元，且提取过程中钛的损失较小，有利于矿物资源综合利用。

关键词：钒钛磁铁矿钙化焙烧硫酸浸出动力学经济效益

I
Abstract

Technologyofextractionandkineticsofleachingvanadiumfrom

vanadiumtitaniummagnetitetailings

Introductionoftheauthor:MinShijun,male,wasborninApril,1985,whosetutor
wasprofessorZengYing.HegraduatedfromChengduUniversityofTechnologyin
AnalyticalChemistrymajorandwasgrantedtheMasterDegreeinJune,2009.

Abstract

TherearequiteabundantvanadiumtitaniummagnetiteresourcesinPanzhihua.

Vanadiumtitaniummagnetiteisakindofmulti-elements-coexistentironorewhich
mainlycontainiron,vanadium,andtitanium.Vanadiumtitaniummagnetiteprovide
88%ofthesourceinvanadiumextraction.Traditionaltechnologyofvanadium
extractionfromvanadiumtitaniummagnetiteisnotonlyinlowrecoveryratebutalso
leadtoenvironmentalpollutionandwasteofresources.Basedonprevious
accomplishmentofotherresearchersanewnon-pollutionroastingandhighrecovery
technologyofextractingvanadiumwaspresentedinthispaper.
Thevanadiumextractingtechnologyfromvanadium-titanium-magnetitetailings
wasstudieddetailedusingsingle-factorconditionalexperiment.Thevariousfactors
affectingtheleachingrateofvanadiumwereinvestigatedintheprocess