钡盐焙烧—酸浸某高碳页岩钒矿脱碳渣工艺研究.pdf
《钡盐焙烧—酸浸某高碳页岩钒矿脱碳渣工艺研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《钡盐焙烧—酸浸某高碳页岩钒矿脱碳渣工艺研究.pdf(6页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第4 2卷第6期(总第1 9 2期)2 0 2 3年1 2月湿法冶金H y d r o m e t a l l u r g yo fC h i n aV o l.4 2N o.6(S u m.1 9 2)D e c.2 0 2 3钡盐焙烧酸浸某高碳页岩钒矿脱碳渣工艺研究郭拴全1,2,牛芳银1,2,康 敏1,2,郭 梅1,2,宁新霞1,2(1.西安西北有色地质研究院有限公司,陕西 西安 7 1 0 0 5 4;2.陕西省矿产资源综合利用工程技术研究中心,陕西 西安 7 1 0 0 5 4)摘要:研究了采用硫酸钡焙烧硫酸浸出工艺从某高碳页岩钒矿经循环流化床燃烧发电产生的脱碳渣中提取钒,考察了磨矿细
2、度、焙烧时间、焙烧温度、硫酸钡添加量、硫酸用量、助浸剂种类、浸出温度、浸出时间、液固体积质量比,以及二段浸出的硫酸用量对钒浸出率的影响。结果表明:脱碳渣首先在磨矿细度-2 0 0目占9 0%、硫酸钡添加量4%、焙烧温度9 0 0条件下焙烧1 6h,再在硫酸用量6%、浸出温度2 5、浸出时间2h、液固体积质量比21条件下进行二段逆流浸出,钒浸出率可达7 5%左右;所得浸出液无需中和处理,可直接进行后续净化富集。关键词:页岩钒矿;脱碳渣;钡盐;焙烧;硫酸;浸出;钒;二段浸出;富集中图分类号:T F 8 4 1.3;T F 8 0 3.2 1 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 9-2 6 1 7
3、(2 0 2 3)0 6-0 5 6 8-0 6 D O I:1 0.1 3 3 5 5/j.c n k i.s f y j.2 0 2 3.0 6.0 0 3收稿日期:2 0 2 3-0 9-0 4基金项目:陕西省科学技术厅项目(2 0 2 2 Z D L S F 0 7-1 0)。第一作者简介:郭拴全(1 9 9 1),男,硕士,工程师,主要研究方向为稀有金属冶金。引用格式:郭拴全,牛芳银,康敏,等.钡盐焙烧酸浸某高碳页岩钒矿脱碳渣工艺研究J.湿法冶金,2 0 2 3,4 2(6):5 6 8-5 7 3.钒具有优良的物理化学性能,广泛应用于医疗、化工、汽车制造、航空航天和全钒液流电池等行
4、业1-3。页岩钒矿储量极为丰富,是重要的钒资源,从中提取钒具有一定发展潜力4-6。但页岩钒矿的成矿特点导致其含碳量和热值均较高,直接采用火法提钒会导致热能浪费,同时还会造成产品质量不稳定7-8。因此,需采用优先浮选制备石墨精矿9、浮选碳制备精煤1 0或循环硫化床燃烧发电1 1等方法对高碳页岩钒矿进行脱碳处理。其中,经循环流化床燃烧发电脱碳后,再针对产生的脱碳渣进行提钒,便于连续化操作,可使高碳页岩钒矿资源得到充分利用,具有一定发展前景。目前,从高碳页岩钒矿脱碳渣中提取钒的方法主要有直接酸浸法7,1 2-1 4、拌酸熟化浸出法1 5、焙烧浸出法1 1,1 6-1 7。直接酸浸法耗酸量较大、浸出时
5、间较长。拌酸熟化浸出法耗酸量仍较大、操作温度较高。焙烧浸出法包括空白焙烧酸浸法1 1、N a C l-C a O焙 烧碱 浸 法1 6和N a C l-C a F2-C a C O3焙 烧酸 浸 法1 7。其 中,空 白 焙烧酸浸 法 对 脱 碳 渣 细 度 要 求 极 高,用N a C l-C a O或N a C l-C a F2-C a C O3焙烧,会产生有 害气体,而以碳酸钡、硫酸钡为焙烧添加剂焙烧页岩钒矿后再浸出,钒浸出率一般会高于空白焙烧1 8-1 9。硫酸钡价格低廉,用作焙烧添加剂既可避免有害气体产生,还能降低提钒成本,因此,试验针对某地页岩钒矿循环流化床发电后的脱碳渣,研究了采
6、用硫酸钡焙烧硫酸浸出法提取钒,并确定了最优工艺参数,以期为从该类页岩钒矿脱碳渣中提取钒提供技术参考。1 试验部分1.1 试验原料、试剂及设备试验原料为某高碳页岩钒矿经循环流化床燃烧发电产生的脱碳渣,多元素分析结果见表1,V2O5质量分数为0.9 4%。表1 脱碳渣多元素分析结果%V2O5C uP bZ nSA sCS i O2K2O0.9 4 0.0 2 00.0 0 620.0 1 0 0.2 20.0 0 145.9 4 6 0.1 42.5 8N a2O A l2O3C a OM g OT iF eM nB aP0.7 7 8.8 04.6 61.6 0 0.7 93.2 5 0.0 1
7、 1 0.1 9 0.2 8第4 2卷第6期郭拴全,等:钡盐焙烧酸浸某高碳页岩钒矿脱碳渣工艺研究 脱碳渣物相分析结果表明,钒主要以载体矿物形式存在于钒云母、绢云母、褐铁矿和高岭石中,其余以独立矿物形式赋存于钒钛矿中,且在钒云母与绢云母中分布率最高,达9 5%。脱碳渣中的V3+、V4+和V5+分别占6 8%、2 4%和8%,主要以较难浸出的V3+存在。主要试剂:浓硫酸(分析纯,成都市科隆化学品有限公司),硫酸钡(分析纯,天津市恒兴化学试剂制造有限公司)。主要设备及仪器:B R-1 7 M型马弗炉(郑州博纳热窑炉有限公司)、J J-1型精密增力电动搅拌器(常州国华电器有限公司)、XMT D-7 0
8、 0 0型电热恒温水浴锅(北京市永光明医疗仪器有限公司)、DHG-9 2 4 0 B型电热恒温鼓风干燥箱(上海琅玕实验设备有限公司)、X T L Z2 6 0型真空过滤机(四川省地质矿产勘查开发局)、G G-1 7型烧杯(合肥商亿实验仪器有限公司)、S H Z-D()型循环水式多用真空泵(上海秋佐科学仪器有限公司)等。1.2 试验原理脱碳渣中存在钒、铝、硅、铁等氧化物,B a S O4受热分解会产生B a O与S O3。S O3具有强氧化性可破坏钒矿物晶格,同时使物料内部更加疏松,促进氧气扩散,改善反应动力学条件;部分B a O与S i O2相结合生成硅钡渣,破坏钒云母晶体结构,使钒从类质同象
9、结构中释放出来,有利于钒的氧化;部分B a O与氧化后的高价钒可生成可溶性的钒酸盐,从而在硫酸作用下被浸出1 9。主要化学反应如下:B a S O4B a O+S O3;2 KV2(A l S i3O1 0)(OH)2+6 B a OK2O+A l2O3+6 B a OS i O2+2 V2O3+2 H2O;2 V2O3+O22 V2O4;2 V2O4+O22 V2O5;xB a O+yV2O5xB a OyV2O5;xB a OyV2O5+(x+y)H2S O4xB a S O4+y(VO2)2S O4+(x+y)H2O。1.3 试验方法焙烧试验:将脱碳渣破碎、磨矿至一定细度(-2 0 0目
10、占比),配加一定量硫酸钡(相对于脱碳渣质量)。脱碳渣与硫酸钡混匀后加水造粒团球、烘干,并放入瓷坩埚。将瓷坩埚置于马弗炉中,在一定温度条件下焙烧一定时间,取出焙砂,破碎混匀,取样分析V2O5含量。然后取一定质量焙砂,在常温、硫酸用量(相对于焙砂质量)1 4%、液固体积质量比21条件下浸出2h,料浆过滤,滤渣洗涤、烘干、称重,分析其中V2O5含量。浸出试验:对脱碳渣在选定焙烧工艺条件下所得焙砂破碎、混匀,取样分析V2O5含量,然后取一定质量焙砂于烧杯中,加入一定量硫酸,控制液固体积质量比,在一定温度下浸出一定时间,浸出结束后过滤,浸出渣洗涤、烘干、称重,分析其中V2O5含量。计算V2O5浸出率。计
11、算公式如下:x=1-m2w2m1w1 1 0 0%。式中:xV2O5浸 出 率,%;m1焙 砂 质 量,g;w1焙砂中V2O5质量分数,%;m2浸出渣质量,g;w2浸出渣中V2O5质量分数,%。2 试验结果与讨论2.1 焙烧条件对V2O5浸出率的影响2.1.1 脱碳渣磨矿细度对V2O5浸出率的影响将脱碳渣磨矿至不同细度,在硫酸钡添加量6%、焙烧温度9 0 0条件下焙烧1 6h后浸出,磨矿细度对V2O5浸出率的影响试验结果如图1所示。图1 磨矿细度对V2O5浸出率的影响 由图1看出:脱碳渣中V2O5浸出率随磨矿细度变小逐渐升高,这是因为随粒径减小,脱碳渣颗粒与空气中氧的接触比表面积增大,加快氧化
12、反应速率,促进氧化效率提高。磨矿细度-2 0 0目占比9 0%后,V2O5浸出率基本保持不变。因此,试验确定适宜磨矿细度为-2 0 0目占比9 0%,此时V2O5浸出率达7 1.9%。2.1.2 焙烧时间对V2O5浸出率的影响在脱碳渣磨矿细度-2 0 0目占9 0%、硫酸钡965 湿法冶金 2 0 2 3年1 2月添加量6%、焙烧温度9 0 0条件下,焙烧时间对V2O5浸出率的影响试验结果如图2所示。图2 焙烧时间对V2O5浸出率的影响 由图2看出:焙烧1 0h时,脱碳渣中V2O5浸出率仅为6 1%,这是因为钒的存在形式主要为钒云母,且钒价态主要是V3+,不易被浸出;但随焙烧时间延长,V2O5
13、浸出率逐渐升高,焙烧超过1 6h后趋于稳定。因此,试验确定适宜焙烧时间为1 6h。2.1.3 焙烧温度对V2O5浸出率的影响在脱碳渣磨矿细度-2 0 0目占9 0%、硫酸钡添加量6%、焙烧时间1 6h条件下,焙烧温度对V2O5浸出率的影响试验结果如图3所示。图3 焙烧温度对V2O5浸出率的影响 由图3看出,随焙烧温度升高,V2O5浸出率先升高后降低:在8 5 09 0 0之间,随温度升高,V2O5浸 出 率 明 显 升 高;9 0 09 2 5 范 围 内,V2O5浸出率变化不大;温度高于9 2 5后,V2O5浸出率明显降低,这是因为焙烧温度过高,会导致反应过程中发生烧结现象,形成“玻璃体”,
14、使得部分钒被“包裹”起来,不利于钒浸出2 0。因此,试验确定适宜焙烧温度为9 0 0。2.1.4 硫酸钡用量对V2O5浸出率的影响在脱碳渣磨矿细度-2 0 0目占9 0%、焙烧温度9 0 0、焙烧时间1 6h条件下,硫酸钡用量对V2O5浸出率的影响试验结果如图4所示。图4 硫酸钡用量对V2O5浸出率的影响 由图4看出:从整体来看,相比于空白焙烧,添加硫酸钡焙烧后V2O5浸出率有所提高;另外V2O5浸出率变化与硫酸钡用量并非线性相关。随硫酸钡用量增加,V2O5浸出率出现波动,硫酸钡添加量为1 2%时,V2O5浸出率最高;硫酸钡添加量为4%的V2O5浸出率与硫酸钡添加量为1 2%时基本一致,为7
15、4.8 5%。综合考虑浸出指标与经济性,试验确定适宜硫酸钡用量为4%。2.2 浸出条件对V2O5浸出率的影响浸出条件试验所用焙砂为脱碳渣在磨矿细度-2 0 0目 占9 0%、硫 酸 钡 用 量4%、焙 烧 温 度9 0 0条件下焙烧1 6h所得。2.2.1 硫酸用量对V2O5浸出率的影响硫酸浸出焙砂反应的限制性环节无论是化学反应控制,还是扩散控制,浸出速率均近似于浸出剂硫酸浓度与对应控制步骤阻力的比值1 3。试验中,当其他条件相同时,浸出反应的动力取决于硫酸浓度,随硫酸浓度增加,浸出速率加快,进而使浸出效率提高。在液固体积质量比21、浸出温度7 0、浸出时间2h条件下,硫酸用量对V2O5浸出率
16、的影响试验结果如图5所示。图5 硫酸用量对V2O5浸出率的影响075第4 2卷第6期郭拴全,等:钡盐焙烧酸浸某高碳页岩钒矿脱碳渣工艺研究 由图5看出:随硫酸用量增加,V2O5浸出率逐渐升高;硫酸用量1 4%时,V2O5浸出率趋于稳定。这是因为硫酸在水溶液中首先会发生一级电离,然后发生二级电离,但二级电离并不彻底,因为硫酸浓度越大,二级电离越不完全;随硫酸用量增加,料浆黏度增大,导致反应的外扩散阻力增大,影响钒的释放与浸出1 2;另外,随硫酸用量增加,浸出液p H降低,浸出钒的同时会有大量F e、M g等其他杂质溶出,不利于后续的净化除杂。因此,试验确定硫酸用量暂定为1 4%,最终用量需在二段浸
17、出时进一步确定。2.2.2 浸出温度对V2O5浸出率的影响在液固体积质量比21、浸出时间2h、硫酸用量1 4%条件下,浸出温度对V2O5浸出率的影响试验结果如图6所示。图6 浸出温度对V2O5浸出率的影响 由图6看出:随浸出温度升高,V2O5浸出率在2 57 0之间略有升高,之后继续升温,V2O5浸出率快速下降。升温至9 0时,浸出液蒸发明显,致使料浆变得粘稠,不利于传质,因而导致V2O5浸出率下降。综合考虑浸出指标与能耗,试验确定浸出温度以2 5为宜。2.2.3 浸出时间对V2O5浸出率的影响焙砂在硫酸浸出过程中涉及较多化学反应,整个过程硫酸与焙砂充分反应需一定反应时间,足够的浸出时间可促进
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 钡盐 焙烧 酸浸某高碳 页岩 脱碳 工艺 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。