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钒钛磁铁矿尾矿中钒的提取工艺和动力学研究

闵世俊  
【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:3 h。最佳浸出工艺条件是:固液比:1:3;浸出剂:30 % H2SO4;浸出时间:2 h;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)1 3=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48.31 kJ·mol-1。浸出过程属于化学反应控制。浸出过程动力学方程为: 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。


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