商洛黏土型釩礦酸浸提釩助浸氧化劑篩選研究

王 軒，汪忠良，高文超

（1.寶雞西北有色七一七總隊(duì)有限公司，陜西 寶雞 721000；2.陜西華源礦業(yè)有限責(zé)任公司，陜西 商南 726300）

釩是一種極為重要的元素，有金屬“維生素”之稱(chēng)，因其具有優(yōu)良的合金性能和催化作用，廣泛使用于冶金、機(jī)械、裝飾及國(guó)防尖端技術(shù)等領(lǐng)域。

黏土型釩礦酸浸提釩工藝屬于全濕法工藝，因操作簡(jiǎn)單及環(huán)境污染可控，將成為提釩發(fā)展的主要方向，本文以商洛黏土型釩礦為原料，研究不同助浸氧化劑對(duì)浸出率的影響，篩選出最適宜氧化劑。

1 實(shí)驗(yàn)原理

1.1 黏土型釩礦礦性

商洛黏土型釩礦以泥質(zhì)板巖型礦石為主，含有一定量炭硅質(zhì)板巖，釩主要呈V3+（其中V3+占比約大于80%，剩余為V4+），以類(lèi)質(zhì)同象的形式分布于鋁硅酸鹽-絹云母/伊利石中。取破碎—磨礦處理后的漿料濕篩，將篩分后的各粒級(jí)物料晾曬風(fēng)干，檢測(cè)漿料各粒級(jí)釩分布如下：

表1 各粒級(jí)礦樣釩金屬分布結(jié)果

經(jīng)各粒級(jí)釩賦存價(jià)態(tài)分析，+80目礦樣中釩呈V4+，-80目—200目礦樣有26%的釩呈V3+、74%的釩呈V4+，-200目礦樣釩呈V3+，該部分礦樣產(chǎn)率54.27%、釩品位1.49%，金屬分布高達(dá)82.84%。

1.2 浸出化學(xué)反應(yīng)機(jī)理

由于黏土礦V3+以類(lèi)質(zhì)同象的形式賦存于鋁硅酸鹽（化學(xué)式KmVn(OH)p(AlSiO)u）晶體中，全濕法酸浸過(guò)程，是硫酸中H+離子破壞晶體結(jié)構(gòu)，并與含釩物相反應(yīng)，同時(shí)氧化劑將低氧化態(tài)釩氧化為易溶的高氧化態(tài)釩，與硫酸生成可溶性含釩化合物的過(guò)程，因此浸出過(guò)程添加氧化劑能提高浸出率。其反應(yīng)方程式如下：

1.3 氧化劑的篩選

本次實(shí)驗(yàn)所用氧化劑共計(jì)6種，分別為：高錳酸鉀、二氧化錳、亞硝酸鈉、硝酸鈉、氯酸鈉、過(guò)硫酸鈉。眾所周知，電極電勢(shì)的高低表明得失電子的難易，即氧化還原能力的強(qiáng)弱，電極電勢(shì)越大，氧化能力越強(qiáng)。由標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)(298.15K)表可知，在酸性溶液中e1(MnO4-/Mn2+)=1.51V，e2(MnO/Mn2+)=1.23V，e3(NO-/NO)=0.98V，e4(NO-/223NO)=0.96V，e5(ClO-/Cl-)=1.45V，e6(SO-/SO2-3284)=2.00V，e7(VO2+/V3+)=0.34V，e8(VO2+/VO2+)=0.99V，其中e6＞e1＞e5＞e2＞e8＞e3＞e4＞e7，說(shuō)明在酸性條件下，上述6中氧化劑均能將V3+氧化為V4+，僅有過(guò)硫酸鈉、高錳酸鉀、氯酸鈉、二氧化錳4種氧化劑能將V3+/V4+氧化為V5+。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 +80目礦樣氧化浸出

取上述晾曬風(fēng)干的+80目礦樣一定量分別置于5個(gè)燒杯中，加入硫酸16%（均為礦重比例）、螢石粉2.5%，分別加氧化劑過(guò)硫酸鈉、高錳酸鉀、氯酸鈉、二氧化錳均為0.2%、空白組不加氧化劑，浸出濃度50%，浸出溫度85℃、浸出時(shí)間8h，檢測(cè)各浸出渣含釩，計(jì)算浸出率如表2。

表2 +80目礦樣浸出結(jié)果

從表2可知，添加氧化劑能有效提升V4+浸出率10%以上，由于浸出渣在0.03%-0.05%，相差較小，因此該四種氧化劑助浸效果相差不大。從浸出液V5+含量看，相同用量下過(guò)硫酸鈉氧化性最強(qiáng)，與電極電勢(shì)排序一致。

2.2 -200目礦樣氧化浸出

取上述晾曬風(fēng)干的-200目礦樣一定量分別置于7個(gè)燒杯中，硫酸加量32%，分別加入上述6種氧化劑1%、空白組不加氧化劑，浸出濃度40%（由于-200目礦樣細(xì)度較大，50%浸出濃度礦漿粘稠、流動(dòng)性差，因此降低了浸出濃度），其它浸出條件不變，檢測(cè)各浸出渣含釩，計(jì)算浸出率如表3。

表3 -200目礦樣浸出結(jié)果

從表3可知，添加氧化劑能有效提升V3+浸出率20%以上，助浸效果優(yōu)于V4+釩，其中氯酸鈉助浸效果最好，與+80目礦樣浸出效果比較，氯酸鈉浸出效果穩(wěn)定。

2.3 混合樣氯酸鈉用量試驗(yàn)

取破碎—磨礦處理后的黏土礦一定量，分別置于4個(gè)燒杯中，氯酸鈉加量分別為0.3%、0.5%、0.7%、0.9%，硫酸加量25%，浸出濃度50%，其它浸出條件不變，具體結(jié)果如表4。

表4 混合礦樣氯酸鈉用量結(jié)果

從表3可知，當(dāng)氯酸鈉加量為0.7%時(shí)，混合樣浸出率達(dá)到85%以上，之后再加大氯酸鈉用量其助浸效果提升緩慢。

2.4 混合樣氯酸鈉驗(yàn)證試驗(yàn)

取破碎—磨礦處理后的黏土礦一定量，分別置于2個(gè)燒杯中，氯酸鈉加量均為0.7%，硫酸加量25%，浸出濃度50%，螢石粉加量2.5%，浸出濃度50%，浸出溫度85℃、浸出時(shí)間8h，具體結(jié)果如表5。

表5 混合礦樣氯酸鈉驗(yàn)證結(jié)果

通過(guò)驗(yàn)證，商洛黏土型釩礦使用氯酸鈉作為助浸氧化劑，能將浸出率穩(wěn)定提升至85%以上。

3 實(shí)驗(yàn)小結(jié)

通過(guò)對(duì)6種氧化劑進(jìn)行篩選，最終篩選出氯酸鈉為商洛黏土型釩礦助浸氧化劑，其在硫酸用量25%（均為礦重比例）、螢石粉2.5%、氯酸鈉0.7%、浸出濃度50%、浸出溫度85℃、浸出時(shí)間8h的條件下，酸浸提釩浸出率能穩(wěn)定達(dá)到85%以上。