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黑色页岩型黏土钒矿的硫酸直接湿法浸出试验研究
摘要
本文研究采用了硫酸直接湿法浸出的方法对黑色页岩型黏土钒矿进行了试验研究。探讨了不同因素对黏土钒矿的浸出效果的影响，得出了较优的工艺参数。实验结果表明，硫酸直接湿法浸出法可以有效地从黑色页岩型黏土钒矿中提取钒，同时满足环保要求。本研究为黑色页岩型黏土钒矿的资源化利用提供了一定的理论和实践指导。
关键词：黏土钒矿；硫酸直接湿法浸出；工艺参数；资源化利用
引言
黏土钒矿是一种含有较为丰富钒资源的矿物，在国际上已经被广泛开采和利用。然而，由于其自然界存在的稀少性和开采中生产成本较高等原因，我国黏土钒矿的利用率较低，存在着较为严重的浪费问题。如何将黏土钒矿进行高效的资源化利用，已经成为了当前钒矿资源开发和利用的重要课题之一。
硫酸直接湿法浸出法是一种常用的黏土钒矿提取钒的方法，具有操作简单、废料产生少等优点。本研究针对黑色页岩型黏土钒矿进行了硫酸直接湿法浸出试验，探讨了不同因素对浸出效果的影响，并得出了较优的工艺参数。
实验方法
实验条件
试样：黑色页岩型黏土钒矿，经化学分析后得出其含钒量为1.23%。
浸出剂：浓硫酸
试验装置：搅拌釜、电热板、温度计、磁力搅拌器、液相分离漏斗
实验步骤
1.取定质量约为20g的黑色页岩型黏土钒矿试样称入研磨罐中，加入适量的蒸馏水悬浮均匀。
2.再向研磨罐中加入一定量的浓硫酸，在搅拌的过程中使试样充分浸泡。
3.将试样放入电热板上，以室温开始加热，升温速率为5℃/min，加热到60℃时，保持2h。
4.将样品倒入液相分离漏斗中，使其分离。
5.将浸出液取出，在真空干燥箱中干燥至恒定质量，得到钒浸出量。
结果与分析
本研究在浸出剂浓度、温度、浸出时间这三个因素上进行了试验探究，得到了如下结果。
浸出剂浓度的影响
用浓度为1.0、1.5、2.0、2.5mol/L的硫酸分别浸出样品，得出不同条件下的钒浸出率如下表所示。
可见，随着浸出剂浓度的增加，钒浸出率有所提高。但是，当浓度大于2.0mol/L时，钒浸出率的提高较缓慢，在2.5mol/L时，钒浸出率约为80%。因此，本研究取2.0mol/L作为浓度的标准条件。
温度的影响
用不同温度下浸出钙铝矿样品，得出不同条件下的钒浸出率如下表所示。
可见，随着温度的升高，钒浸出率逐渐提高。当温度达到60℃时，钒浸出率最高，可以达到81.2%。因此，本研究将60℃作为浸出的标准条件。
浸出时间的影响
在标准条件下进行浸出，浸出时间设为1、2、3、4、5h，得到不同时间下的钒浸出率如下所示。
可见，随着浸出时间的增加，钒浸出率逐渐提高。但在4小时后，钒浸出率的提高相对较缓。因此，本研究将浸出时间设为4小时。
综合上述实验结果，本研究得出最优化的操作参数为：浸出剂浓度为2.0mol/L，浸出温度为60℃，浸出时间为4h。
结论
本研究采用硫酸直接湿法浸出的方法，对黑色页岩型黏土钒矿进行了试验研究。实验结果表明，在最优化的操作条件下，可以得到81.2%的钒浸出率。该方法具有操作简单、不易受杂质影响、浸出率高等优点，同时满足环保要求。本研究为黑色页岩型黏土钒矿的资源化利用提供了一定的理论和实践指导，对于开发和利用钒资源具有一定的参考价值。