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石煤提钒新工艺研究

郑祥明  
【摘要】: 传统工艺采用钠盐焙烧法从石煤中提取五氧化二钒。此过程 排放出大量有害气体Cl_2、HCl和高温烟尘,严重污染空气且难于 处理,同时钒回收率往往低于50%,因此,研究一种新工艺代替 传统工艺,减少污染,提高资源利用率具有重要意义。 本文采用湿法工艺提取石煤中的五氧化二钒,先将原矿经破 碎机碎至0.5mm,然后经球磨机磨至-120目,经浮选工艺除去石 煤中大部分碳,除碳的目的是提高钒的品位和增强浸出效果,浮 选过程中矿浆浓度为160g/L,浮选充气时间为5min,可以将原矿 中几乎100%的碳被除去,钒的品位提高0.2%。浸出工艺中,先 从热力学、动力学上说明了该浸出过程的可行性和平衡常数,根 据推导相关的动力学方程,将试验数据与所推导动力学方程相结 合,得出该反应属固膜扩散控制,在浸出过程中需降低颗粒粒度, 适当提高浸出温度,以加快浸出反应的速度。浸出工艺中采用液 固比为9:1,浸出体系pH值为1.0,浸出温度为95℃,浸出时 间为2h,浸出率达80%,由于浸出钒是四价,考虑到萃取工序, 需将四价钒氧化为五价钒。在过滤浸出体系中,按照化学反应式 加入KMnO_4溶液,当溶液从浅蓝色变至淡黄色,氧化过程基本结 束,用苯甲酰苯胲为萃取剂,萃取剂的浓度为3g/L,萃取体系pH 为1.0,室温下一次萃取率可达99.5%,溶液呈玫瑰红色,然后通 过蒸馏分离稀释剂氯仿,得到暗红色固体。该固体经焙烧后可得 (VO_2)_2SO_4,将(VO_2)_2SO_4加入水释稀至20g/L加H_2SO_4水解沉 钒,选择沉钒的pH为1.5-2.0之间,沉钒率在95%,沉钒时间2h, 可达到钒沉淀完全,该五氧化二钒纯度较高,达到一般工业的要 求。 该工艺的优点在于,不必焙烧原矿,不产生有害气体和烟尘, 钒回收率达到75%以上,资源利用率高,同时设备操作简单,最 后浸出液通过CaCO_3或CaO,即可达标排放。


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