石煤提钒空白焙烧工艺及助浸剂酸浸热力学研究

摘要

石煤是我国特有的含钒资源，储量巨大且分布广泛。石煤提钒过程中，须破坏含钒矿物的晶体结构，使钒释放出来，才能使钒被浸出。采用添加助浸剂方式强化浸出条件，有效破坏含钒矿物的晶体结构，获得较高的钒浸出率，是石煤提钒实践中提高钒总回收率的一条重要思路。并且添加助浸剂工艺还具有操作简单，对原有工艺无需大的改动，易于在生产中实现等优点，从而越来越受到人们的重视。
　　论文以湖北某地石煤为原料，研究了空白焙烧-加助浸剂酸浸提钒工艺，及含氟助浸剂对焙烧酸浸过程的影响，并从热力学的角度阐明了含氟助浸剂对含钒云母结构破坏的机理。
　　研究表明，石煤空白焙烧-加助浸剂酸浸提钒最佳工艺参数为:焙烧温度700℃，焙烧时间1h，焙烧熟样磨至-0.074mm占70％，液固比1.5∶1，硫酸浓度4mol/L,搅拌速度为300r/min，含氟助浸剂添加量为原矿质量的5％，浸出温度98℃，浸出时间为4h，钒浸出率可达86.26％。
　　空白焙烧能改变云母的内部结构，促进钒的转价;含氟助浸剂对白云母结构的破坏能力明显大于空白焙烧过程，含氟助浸剂的加入，使需要通过焙烧过程实现的对含钒矿物结构的破坏，部分转移到浸出过程中，降低了对焙烧过程的要求。
　　含氟助浸剂的加入不能强化硫酸直接与熟样晶体中钒的反应，从而破坏含钒云母的结构，提高钒的浸出率，而是通过促进含钒白云母晶体结构中的Al-O键断裂来破坏白云母的结构，强化钒的浸出。在加入含氟助浸剂的硫酸溶液中，白云母晶体结构中Al与Si能与F生成络合物，使白云母发生的溶解反应的△GTθ明显小于直接与硫酸发生的溶解反应的△GTθ，溶解反应的logKTθ明显大于直接与硫酸发生的溶解反应的logKTθ，说明溶解反应更容易发生，反应正向进行的更彻底。

目录

声明

摘要

第一章 综述

1．1 石煤中钒的性质

1．1．1 石煤中钒的赋存状态

1．1．2 石煤中钒的价态

1．2 石煤提钒生产及技术现状

1．3 空白焙烧酸浸提钒工艺及机理研究现状

1．3．1 空白焙烧酸浸提钒工艺研究现状

1．3．2 空白焙烧机理研究现状

1．3．3 空白焙烧熟样酸浸机理研究现状

1．4 强化钒浸出的方法

1．5 本论文的研究意义、目的和研究内容

第二章 试验原料及试验方法

2．1 试验原料

2．2 试验试剂、仪器及设备

2．3 试验研究方法

2．3．1 试验技术路线

2．3．2 试验方法

2．3．3 检测方法

第三章 石煤空白焙烧-加助浸剂酸浸试验研究

3．1 含氟助浸剂对钒浸出率的影响

3．1．1 不同含氟助浸剂对钒浸出率的影响

3．1．2 含氟助浸剂用量对钒浸出率的影响

3．2 焙烧工艺参数试验研究

3．2．1 焙烧温度对钒浸出率的影响

3．2．2 焙烧时间对钒浸出率的影响

3．3 浸出工艺参数试验研究

3．3．1 焙烧熟样粒度对钒浸出的影响

3．3．2 硫酸浓度对钒浸出率的影响

3．3．3 浸出温度对钒浸出率的影响

3．3．4 浸出时间对钒浸出率的影响

3．3．5 液固比对钒浸出率的影响

3．3．6 搅拌速度对钒浸出率的影响

3．4 含氟助浸剂对焙烧浸出过程的影响

3．4．1 含氟助浸剂对焙烧温度的影响

3．4．2 含氟助浸剂对硫酸浓度的影响

3．4．3 含氟助浸剂对浸出温度的影响

3．4．4 含氟助浸剂对浸出时间的影响

3．5 本章小结

第四章 含氟助浸剂强化酸浸过程的机理分析

4．1 焙烧熟样酸浸过程热力学分析

4．1．1 热力学基本分析

4．1．2 FactSage软件介绍

4．1．3 钒的溶解反应

4．1．4 (含钒)白云母溶解反应

4．1．5 赤铁矿的溶解反应

4．2 含氟助浸剂对酸浸过程矿物结构的影响

4．2．1 浸出液ICP分析

4．2．2 浸出渣XRD分析

4．2．3 浸出渣SEM分析

4．2．4 浸出渣FTIR分析

4．3 本章小结

第五章 结论、创新点与展望

5．1 结论

5．2 创新点

5．3 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间研究成果