1、第24卷第5期2008年10月湖南有色金屬HUNAN NONFERROUS METAL S17含釩礦石提取釩的綠色工藝研究杜娜, 陳坤, 胡傳群, 陳燕, 汪義勇, 王四華(湖北工業大學, 湖北武漢430068摘要:以釩礦石為原料, 加入自制添加劑A , 經焙燒、一段水浸、二段過氧化氫浸出提取釩。結果表明, 該釩礦樣混入8%添加劑A 于810焙燒4h 、常溫下水浸8h 后再用1%過氧化氫浸24h , 釩浸出率達70%以上。, 關鍵詞:提釩; 釩礦石; 焙燒; 添加劑中圖分類號:TF84113文獻標識碼:A( -床, 、非金屬元素, 中2O 5品位一般達到018%118%, 有的甚至更高。早在6

2、0年代就開始了以石煤為原料提取V 2O 5的研究。由于傳統工藝提釩會產生大量煙塵、氯氣、氯化氫等有害氣體, 嚴重污染了環境, 許多提釩工廠紛紛叫停1。從社會效益和經濟效益雙重考慮, 如何合理開發利用這一豐富的資源成為眾多研究人員的一大難題, 是機遇更是挑戰。目前, 大多數工廠仍采用傳統的以氯化鈉為焙燒添加劑的方法, 該工藝操作簡單, 早期投入小, 但是V 2O 5的轉化率和回收率較低(45%50% , 焙燒產生的HCl 、Cl 2等有毒氣體嚴重污染環境, 由此環境治理的成本也很高。文章根據湘西地區含釩礦石的特點, 在傳統工藝的基礎上優化焙燒劑的組分以及加入量、焙燒溫度、時間等因素, 取得了較好

3、的試驗結果。2112試劑添加劑A ;30%過氧化氫。2試驗211試驗原理釩在云母晶格中是以V 3+類質同相的置換六次配位的Al 3+, 必須破壞云母結構并將V 3+氧化才能轉化為可溶性釩鹽, 進而將其溶出。礦樣與添加劑充分混合后高溫氧化焙燒, 就是為破壞釩礦石的晶格結構, 將低價釩氧化為五價釩, 并與礦石本身分解出的氧化物或添加劑生成偏釩酸鹽, 堿金屬和鎂的偏釩酸鹽可溶于水, Fe (VO 3 2、Fe (VO 3 3以及未完全氧化的四價釩化合物等不溶于水但溶于酸3。212工藝流程提礬工藝流程如圖1所示。213試驗方法對礦樣進行粉碎, 過120nm 篩, 與添加劑混合均勻后制粒, 用瓷舟裝料放

4、在馬沸爐內進行焙燒。焙燒熟料第一段用水浸出, 偏釩酸鹽溶于水; 二段用溶劑浸出, 不溶于水的釩酸鹽以及四價釩化合物溶于該溶劑。焙燒和浸出試驗均采用單因素條件試驗, 依次考察各因素對浸出結果的影響, 取最佳結果對所有因素水平進行下一步試驗。1原料111礦樣試驗用礦樣的主要化學成分如表1所示。表1含釩礦石主要成分分析%元素V 2O 5含量2104C 1102SiO 255134Fe 3125P 0162Al 2O 34136S 0137H 2O 01223試驗結果與討論作者簡介:杜娜(1984- , 女, 碩士研究生, 主要從事精細中間體研究工作。311焙燒試驗考察了添加劑A 的加入量、焙燒時間、

5、焙燒溫度 18湖南有色金屬最大 。第24卷圖3焙燒時間對釩浸出率的影響31113焙燒溫度試驗4h 、 A 8 1對釩浸出率(8h 的浸出率 的影響。31111添加劑A 加入量試驗首先進行添加劑的量對釩浸出率影響的試驗, 每次取20g 礦樣, 焙燒時間4h 、焙燒溫度810。試驗結果如圖2所示 。圖4焙燒溫度對釩浸出率的影響由圖4看出, 當溫度超過830時浸出率明顯降低, 其重要原因在于礦樣燒結, 礦樣空隙被添加劑或者礦石本身分解出的物質堵塞而使氧化性氣體無法通過, 造成氧化焙燒不完全, 低價釩不能完全轉化為五價的可溶性偏釩酸鹽, 因此浸出率較低。焙燒試驗最佳焙燒條件:添加劑A 的加入量為礦樣的

6、8%、焙燒時間4h 、焙燒溫度810時, 可得到比較好的釩浸出率。圖2添加劑A 加入量對釩浸出率的影響由圖2可見, 釩浸出率隨添加劑A 的加入量穩步上升, 添加劑量超過8%時有下降趨勢?？刂铺砑觿┑募尤肓恳环矫婵山档统杀? 另一方面對減少焙燒產生的廢氣也有幫助。添加劑A 的加入量為礦量8%時浸出率最高, 達到57121%, 此時廢氣排放也完312浸出試驗采用一段水浸出, 二段溶劑浸出4的方法, 在常溫、液固比為115的條件下, 考察了兩段浸出時間、溶劑濃度對浸出率的影響。試驗所用焙燒礦的焙燒條件為上述最佳焙燒條件, 結果分別列于表2表4。表2一段水浸浸出時間試驗結果浸出時間/h 釩浸出率/%2

7、141224211436421368571211058165全符合環保要求。31112焙燒時間試驗焙燒時間試驗結果如圖3所示(焙燒溫度810、添加劑A 加入量為礦樣的8% 。由圖3可以看出, 焙燒時間在315410h 浸出率最高。在800左右, 添加劑的緩慢分解促進反應進行, 焙燒4h 添加劑分解完全并使浸出率達到表3H 2O 2濃度對釩浸出率的影響過氧化氫濃度/%總釩浸出率/%0126315801665191110701451147011621070130。注:二次浸出時間為24h , 常溫(約33 第5期杜娜, 等:含釩礦石提取釩的綠色工藝研究19表4二段1%H 2O 2浸出的浸出時間試驗

8、結果浸出時間/h 總釩浸出率/%661133126412818651892470145307111421采用添加劑A 與該礦混合焙燒, 并使用過氧由表2可看出, 常溫下隨浸泡時間的延長, 水浸提釩的浸出率不斷升高, 到810h 浸出率趨于穩定, 為盡量縮短整個過程的時間選擇8h 為最佳一段浸泡時間, 也便于后續溶劑的循環利用。采用1%的過氧化氫二段浸出能大幅提高釩浸出率, 過氧化氫容易分解, 再增大其濃度對釩浸出率影響并不大; 同時延長浸泡時間, 釩浸出率有了明顯提高, 最高可達71114%。在保證較高浸出率基礎上, 為了整個試驗過程的順利進行, 充分合理地利用時間, 選擇二段浸出時間為24h

9、 ?；瘹鋵Ρ簾V二段浸出, 釩的總浸出率得到較大提高, 可達70%以上。31與現在工業生產中普遍采用的氯化鈉焙燒工藝相比, 本工藝排放少量廢氣是完全符合國家環保要求的。浸出率較鈉化焙燒工藝高15%以上。用過氧化氫取代硫酸浸出, 避免了廢酸的污染。41過氧化氫是常用的化學試劑, 價廉易得, 添加劑A 的價格也不貴, 該方法在節能減排的同時還降低了生產成本, 30%。:1J19(33 :4-91, , 龔竹青1從石煤中提取五氧化二釩的工藝研究J1稀有金屬,2007110:670-67513賓智勇1釩礦石無鹽焙燒提取五氧化二釩試驗J1鋼鐵釩鈦,2006127(1 :2214Frederick N 1

10、S imultaneous oxidation and extraction of vanadium fromwet -process phosphoric acidP1US:4341743,1982-06-2714結論111 A 的加入量為礦樣的8; (焙燒時間:4h ; (3 焙燒溫度:810; (4 一段水浸出的浸出時間:8h ; (5 二段過氧化氫浸出時間:24h ; (6 過氧化氫的濃度:1%。收稿日期:2008-08-05Study on Extraction of V anadium from V anadiumOre by Pollution -free T echnology

11、 DU Na ,CHEN Kun ,HU Chuan 2qun ,CHEN Yan ,WAN G Y i 2yong ,WAN G Si 2hua(Hubei U niversity of Technology , W uhan 430068, Chi na Abstract :Vanadium ore was used as a raw material ,and vanadium was extracted via roasting with additive which made by ourselves ,then first leaching by water and second leaching by H 2O 21The experiment results showed that about 70%of the vanadium can be leached after roasted 4h at 810while mixing 8%additive 1The water leaching experiment was carried out at normal temperature for 8h ,then 1%H 2O 2leaching for 24h 1This method