復(fù)合型助浸劑對(duì)釩浸出率的影響

梁泰然，譚立新

1.廣東省工業(yè)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化推廣中心，廣東 廣州 510650；2.廣東省材料與加工研究所，廣東 廣州 510650

復(fù)合型助浸劑對(duì)釩浸出率的影響

梁泰然1，譚立新2

1.廣東省工業(yè)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化推廣中心，廣東 廣州 510650；2.廣東省材料與加工研究所，廣東 廣州 510650

從難處理的云母類(lèi)石煤中提釩，只使用硫酸浸出釩，浸出率較低.在酸浸液中添加助浸劑A或B有助于提高釩的浸出率；添加復(fù)合型助浸劑AB可大幅提高釩的浸出率，釩浸出率可達(dá)83.96%.這種高效浸釩新技術(shù)已在國(guó)內(nèi)一些提釩企業(yè)得到應(yīng)用，并獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益.

石煤；提釩；復(fù)合型助浸劑；浸出

釩是一種用途十分廣泛的戰(zhàn)略型稀有金屬，被廣泛應(yīng)用于鋼鐵、化學(xué)和輕紡工業(yè)，及航空、航天、國(guó)防等領(lǐng)域[1].我國(guó)石煤所含V2O5占我國(guó)V2O5總儲(chǔ)量87%[2]，其中大部分釩是以低價(jià)態(tài)賦存于云母、石英、鈣釩榴石等含釩硅鋁酸鹽礦物中,且以類(lèi)質(zhì)同象的形式取代礦物晶格中的Al3+和Fe3+而被包裹在礦物晶格中央，這類(lèi)晶格結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定[3].對(duì)于這類(lèi)晶格結(jié)構(gòu)型的含釩石煤，我國(guó)眾多產(chǎn)釩企業(yè)一直都沿用傳統(tǒng)的焙燒-酸浸工藝，其過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量有害氣體、煙塵及廢水，對(duì)環(huán)境污染很大.焙燒法提釩存在工藝流程長(zhǎng)、生產(chǎn)效率低、能耗較高、釩回收率低、資源利用率低等缺點(diǎn)，嚴(yán)重地制約了企業(yè)的發(fā)展.目前，焙燒法提釩因污染嚴(yán)重而受到國(guó)家嚴(yán)格限制.全濕法提釩因具有流程短、成本低、無(wú)污染、釩回收率高等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到重視及大力推廣應(yīng)用.此法的關(guān)鍵是如何以較低的代價(jià)最大限度地從石煤中浸出釩.為此，我們選擇比較具代表性的陜西省某石煤釩礦為研究對(duì)象，探索這類(lèi)晶格結(jié)構(gòu)型石煤的釩浸出條件.

1 礦石性質(zhì)

1.1 化學(xué)成分

試驗(yàn)用礦石取自陜西省某石煤釩礦，主要化學(xué)成分分析結(jié)果列于表 1.

表 1 原礦主要成分分析結(jié)果

由表1可知，該石煤礦石V2O5品位為0.90%，品位較高，具有較高的開(kāi)采應(yīng)用價(jià)值.

1.2 礦物組成及釩定量檢測(cè)

原礦中各礦物含量及釩的分布列于表 2.由表2可知，含釩礦物主要為釩云母、石英、含釩云母膠結(jié)物和鈣釩榴石等，其中云母類(lèi)含釩占68.71%，石英、含釩云母膠結(jié)物和鈣釩榴石等礦物含釩占31.29%.釩云母中大部分釩是以類(lèi)質(zhì)同象分布于硅酸鹽礦物中，含釩硅酸鹽主要以微晶—隱晶結(jié)構(gòu)與微晶石英、碳質(zhì)等相互膠結(jié)一起，其結(jié)構(gòu)很難被破壞.

表 2 原礦礦物組成及釩的分布

Table 2 The mineral composition of the crude ore and distribution of vanadium

礦物礦物含量w/%V2O5分配率/%絹云母33764587含碳釩云母892772水云母382730白云母261782碳質(zhì)物563012鈣釩榴石165691石英等3292827綠泥石232307重晶石112254含釩褐鐵礦345224釩鋇銅礦023121含釩云母膠結(jié)物235679高嶺石122014原礦1000010000

2 試驗(yàn)部分

2.1 試驗(yàn)思路

所研究的石煤釩礦屬典型的晶格結(jié)構(gòu)型石煤，此類(lèi)型的礦物結(jié)構(gòu)與組成及釩的賦存狀態(tài)與價(jià)態(tài)比較復(fù)雜.礦物中的釩大部分以V3+賦存于云母類(lèi)等含釩硅鋁酸鹽礦物中，釩云母的晶體結(jié)構(gòu)基本為三層結(jié)構(gòu)，即兩個(gè)硅氧四面體層夾一層釩氧八面體層，V3+主要以類(lèi)質(zhì)同象的形式取代礦物晶格中的Al3+和Fe3+而被包裹在礦物晶格中央[3].這類(lèi)鋁硅酸鹽礦物的晶格結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，在常規(guī)的酸浸液體系中，釩基本不能被酸浸出[4].因而，提高釩浸出率的關(guān)鍵就是有效地破壞釩云母的晶格結(jié)構(gòu)，并使低價(jià)釩離子氧化成易于浸出的高價(jià)釩離子.為了提高此類(lèi)釩云母礦物的釩浸出率，我們研發(fā)了一種復(fù)合型助浸劑AB,在有效破壞礦物晶格結(jié)構(gòu)的同時(shí)，還將不溶于酸的低價(jià)釩離子氧化成易溶于酸的高價(jià)釩離子，使礦物中的釩能充分地被硫酸浸液浸出[5]，從而提高釩浸出率.反應(yīng)機(jī)理如式(1)：

V2O2(SO4)2+H2O +X2+

(1)

2.2 試驗(yàn)方法

(2)

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

分別用不同濃度硫酸作酸浸液，在物料細(xì)度-0.180 mm、液固比1∶1、浸出溫度90 ℃、浸出時(shí)間8 h的條件下，研究助浸劑A，B，AB對(duì)釩浸出率的影響.在不同酸度條件下，助浸劑A,B,AB的試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示.

圖1不同硫酸用量下各助浸劑的釩浸出率對(duì)比Fig.1 Comparison of vanadium leaching rate of the extractratio under different dosage of sulfuric acid

由圖1可知，釩的浸出率隨硫酸用量的增加而升高.原因是有部分釩是以V4+賦存于礦物中，即以釩氧化物(VO2)、氧釩離子(VO2+)或亞釩酸鹽的形式游離吸附在礦物結(jié)構(gòu)較淺處，通常不會(huì)嵌入礦石結(jié)構(gòu)中，易被硫酸溶解.直接用硫酸液浸出釩，只有浸出液的硫酸濃度足夠高時(shí)，浸液中游離的H+才有機(jī)會(huì)進(jìn)入部分礦物晶格的內(nèi)部取代晶格結(jié)構(gòu)中的Si3+或Al3+，造成晶格的半徑縮小，從而浸出部分礦物晶格中的釩.硫酸用量越大，浸液中游離的H+濃度越高，H+參與破壞礦物晶格結(jié)構(gòu)的反應(yīng)的機(jī)會(huì)越大，釩浸出率也就越高.

圖1顯示，在不同硫酸用量的浸液中，用助浸劑AB獲得的釩浸出率最高，用助浸劑A或助浸劑B獲得的釩浸出率次之，不添加助浸劑只用硫酸溶液浸釩獲得的浸出率最低.原因可能是：硫酸與助浸劑A反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)能有效破壞礦物晶格結(jié)構(gòu)，使晶格中的V4+離子被硫酸有效浸出，從而使浸出率大幅提高.助浸劑B的介入，使礦物中存在于晶格結(jié)構(gòu)外難被浸出的部分低價(jià)釩離子被氧化為易溶于硫酸的高價(jià)釩離子而被硫酸有效浸出.因而，使浸出率大幅提高.

三種助浸劑中，助浸劑AB的釩浸出率最高.在硫酸用量為質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的條件下,釩浸出率可達(dá)83.96%.究其原因，只添加助浸劑A時(shí)，礦物晶格中部分低價(jià)釩不易被浸出，其大部分釩仍存留在礦物中.助浸劑AB同時(shí)具有助浸劑A與助浸劑B的助浸特性，在有效破壞礦物晶格結(jié)構(gòu)的同時(shí)，還將不溶于酸的低價(jià)釩離子氧化成易溶于酸的高價(jià)釩離子，從而使礦物中的釩離子被硫酸充分溶解.在浸出液的酸度相同時(shí)，添加助浸劑AB比單獨(dú)添加助浸劑A或助浸劑B更能有效地提高釩浸出率.

4 結(jié) 論

從難處理的云母類(lèi)石煤中提釩，只使用硫酸浸出釩的浸出率較低.在酸浸液中添加助浸劑A或B有助于提高釩的浸出率，添加復(fù)合型助浸劑AB可大幅提高釩的浸出率，釩浸出率可達(dá)83.96%.這種高效浸釩新技術(shù)已在一些提釩企業(yè)得到應(yīng)用，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益.這一高效浸釩新技術(shù)對(duì)石煤提釩的積極作用將日益彰顯.

[1] 賓智勇.石煤提釩研究進(jìn)展和五氧化二釩的市場(chǎng)狀況[J].湖南有色金屬，2006，22(1)：16-20.

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[5]許國(guó)鎮(zhèn).石煤中的釩價(jià)態(tài)及物質(zhì)組成對(duì)提釩工藝的指導(dǎo)作用[J].煤炭加工與綜合利用，1985，5：5-8.

The influence of compound leaching aid agent on the leaching rate of vanadium

LIANG Tairan1，TAN Lixin2

1.GuangdongTransformationandPromotionCenterforIndustrialTechnologyAchievement，Guangzhou510650，China；2.GuangdongInstituteofMaterialsandProcessing，Guangzhou510650，China

From refractory the mica type of stone coal in the extracting vanadium, only using sulfuric acid leaching of vanadium leaching rate is low. In the acid immersion added leaching aid agent A or B to improve the leaching rate of vanadium. Adding compound leaching aid agent AB can significantly improve the leaching rate of vanadium, the leaching rate of vanadium can be achieved 83.96%. This kind of highly effective new technology of leaching vanadium has been applied in some domestic enterprises, and gain good economic benefits.

stone coal；vanadium extracting；compound leaching aid agent；leaching

2016-08-22

梁泰然(1963-)，男，廣東新會(huì)人，高級(jí)工程師，本科.

1673-9981(2016)04-255-03

TD954；TF841.3

A