石煤提钒湿法工艺的动力学研究Ξ.pdf

第27卷第2期湘潭大学自然科学学报Vol.27No.22005年6月NaturalScienceJournalofXiangtanUniversityJun.2005石煤提钒湿法工艺的动力学研究X张小云,田学达(湘潭大学化工学院,湖南湘潭411105)[摘要]对石煤提钒湿法工艺的动力学方程进行了推导,将试验数据与所推导的动力学方程相结合,得出该反应属固模扩散控制,在浸出过程中降低颗粒粒度,适当提高浸出温度,可加快浸出反应的速度.关键词:石煤;五氧化二钒;湿法工艺;动力学方程中图分类号:TQ522.59文献标识码:A文章编号:10005900(2005)02010404LeachingKineticsofExtractionofVanadiumPentoxidefromStoneCoalZHANGXiao-yun,TIANXue-da(ChemicalEngineeringCollege,XiangtanUniversity,Xiangtan411105China)【Abstract】ThekineticsoftheleachingprocessofvanadiumpentoxidefromstonecoalwithH2SO4andFeSO4wasin2vestigated.Thekineticequationofdissolutionreactionwasderived.Onthebasisoftestdataandkineticequation,thecontrollingstepwasjudgedassolidmembrancediffusion-controlledstep.Temperatureandsizearemainfactorsthatin2fluencereactionrate.Thereactionratecanbeimprovedatahighertemperatureandwithfinersizes.Keywords:stonecoal;vanadiumpentoxide;leaching;kinetics石煤是我国作为钒的单独矿床开采的主要矿物.国内传统工艺采用钠盐焙烧-水浸工艺,以NaCl焙烧为例,实际NaCl用量为理论用量的20至40倍,反应产生大量烟尘、氯气和物理蒸发氯化氢气体,[1]同时V2O5回收率一般在45%左右,浪费大部分钒资源.其他方法主要有还原浸出氧化沉钒法、酸性[2,3]浸出氧化沉钒法、高温活化法等.国内有文献报道采用CaCO3焙烧碳酸铵沉淀法提钒,按CaO6%～8%质量比加石灰石,与钒矿一起在950℃窑中焙烧3h,焙烧后的熟料进行碳酸化浸出.由于Ca(VO3)2[4]溶度积小,加压通入CO2难以生成溶度积更小CaCO3,因而钒的回收率低.发达国家主要依据进口满足国内需要,相关报道不多,主要有HCl高温浸出法,钙盐焙烧碳酸氢铵沉淀法等[5].1试验材料与工艺1.1矿样矿样取自岳阳新开钒矿,主要矿物为含钒云母、钒云母、含钒高岭土,含钒氧化铁矿、含钒电气石及石榴石等.多元素分析如表1.表1试样多元素化学分析Tab.1Compositionofstonecoaltested成分V2O5CSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOP2O5S含量P%0.97～1.108.0～13.050.528.50.820.750.700.252.501.2工艺由于石煤含炭量较高,在浸取过程中炭会覆盖在矿物表面,使石煤呈疏水性,对浸取十分不利.首先用浮选法去掉大部分炭,然后进行湿法浸取,使钒转入溶液中.四价钒化合物VOSO4或V2O4均易溶于弱2+酸中并生成钒氧基离子(VO);V2O5为两性,但以酸性为主,稀酸对五价钒溶解度不高,并且稀酸只能溶解氧化铁矿物中的钒.硅铝酸盐中的钒难以溶出.为了提高钒浸出率,加入亚铁盐(FeSO4)改变矿物中X收稿日期:20040825基金项目:湖南省科技厅软科学研究资助项目(03ZRY3039);湖南省科技厅重点资助项目(02SSY3038)作者简介:张小云,(1971),女,湖南邵阳人,讲师.E-mail:[e-mail]©1994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第2期张小云等石煤提钒湿法工艺的动力学研究501钒的价态,使五价钒在介质作用下变成易溶的四价钒,过滤酸盐共浸体系,滤液成强酸性,采用强酸树脂吸附,达到分离的目的.2试验结果与动力学探讨相对于火法冶金过程而言,湿法冶金过程中的温度较低,化学反应速度和扩散速度都较慢,因此很难达到平衡状态[6].实际过程最终结果往往不是决定于热力学条件,而是决定于反应的速度.即