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《釩頁巖硫酸焙燒—協(xié)同萃取提釩工藝及機(jī)理研究》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、分類號(hào)學(xué)號(hào)201501601005學(xué)校代碼10488密級(jí)博士學(xué)位論文釩頁巖硫酸焙燒-協(xié)同萃取提釩工藝及機(jī)理研究學(xué)位申請(qǐng)人:師啟華學(xué)科專業(yè):礦業(yè)工程指導(dǎo)教師一:張敏教授答辯日期:2018年5月18日分類號(hào)學(xué)號(hào)201501601005學(xué)校代碼10488密級(jí)博士學(xué)位論文釩頁巖硫酸焙燒-協(xié)同萃取提釩工藝及機(jī)理研究學(xué)位申請(qǐng)人:師啟華學(xué)科專業(yè):礦業(yè)工程指導(dǎo)教師:張一敏教授答辯日期:2018年5月18日ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirement
2、sfortheDegreeofDoctorofPhilosophyinEngineeringStudyonprocessandmechanismofvanadiumextractionfromvanadium-bearingshalebysulfuricacidroasting-synergisticsolventextractionPh.D.Candidate:ShiQi-huaMajor:MiningEngineeringSupervisor:Prof.ZhangYi-minWuhanUniversityofScienceandTec
3、hnologyWuhan,Hubei430081,P.R.ChinaMay18,2018;武漢科技大學(xué)研究生學(xué)位論文創(chuàng)新性聲明本人鄭重聲明:所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下,獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。除了文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容或?qū)俸献餮芯抗餐瓿傻模崳姽ぷ魍猓菊撐牟话魏纹渌麄€(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體,均已在文中以明確方式標(biāo)明。一申請(qǐng)學(xué)位論文與資料若有不實(shí)之處,本人承擔(dān)切相關(guān)責(zé)任。:4雜曰期論文作者簽名:研究生學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)聲明本論文的研宄成
4、果歸武漢科技大學(xué)所有,其研宄內(nèi)容不得以其它單位的名義發(fā)表。本人完全了解武漢科技大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定,同意學(xué)校保留并向有關(guān)部門(按照《武漢科技大學(xué)關(guān)于研宄生學(xué)位論文收錄工作的規(guī)定》執(zhí)行)送交論文的復(fù)印件和電子版本,允許論文被查閱和借閱,同意學(xué)校將本論文的全部或部分內(nèi)容編入學(xué)校認(rèn)可的國家相關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索和對(duì)外服務(wù)。論文作者簽名:指導(dǎo)教師簽名:日期:^^^■摘要釩頁巖屬于低品位含釩資源,頁巖中釩大部分以V(III)形式穩(wěn)定賦存于白云母等硅酸鹽礦物晶格中,提取難度極大。反應(yīng)效率低和分離
5、困難一直是制約頁巖提釩發(fā)展的技術(shù)瓶頸。本研究采用硫酸焙燒強(qiáng)化含釩白云母的解離反應(yīng),針對(duì)浸出液高鋁多雜質(zhì)的特點(diǎn),聯(lián)合結(jié)晶和協(xié)同萃取兩種方法優(yōu)化浸出液中釩的分離過程,提出了頁巖硫酸焙燒-協(xié)同萃取的提釩工藝,實(shí)現(xiàn)了頁巖釩的高效提取,同時(shí)對(duì)硫酸焙燒和協(xié)同萃取的機(jī)理進(jìn)行深入分析,主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)硫酸焙燒條件確定及硫酸焙燒反應(yīng)機(jī)理通過單因素試驗(yàn)確定了合適的硫酸焙燒工藝為:硫酸用量50wt.%、水添加量30wt.%、焙燒溫度200°C、焙燒時(shí)間90min,硫酸焙燒樣加熱浸出后釩浸出率達(dá)到90.1%。采用SEM-EDS和XRD研究了釩頁巖在
6、硫酸焙燒過程中的微觀形貌與物相變化,結(jié)果表明,硫酸焙燒樣呈蜂窩狀結(jié)構(gòu),白云母晶體結(jié)構(gòu)被破壞,釩擺脫晶格束縛轉(zhuǎn)化為游離態(tài),白云母中K、Al轉(zhuǎn)化為KAl(SO4)2、Al2(SO4)3。結(jié)合FT-IR分析硫酸焙燒反應(yīng)歷程包括:硫酸擴(kuò)散、濃酸介質(zhì)形成、白云母脫羥基、金屬離子硫酸化與釩物相轉(zhuǎn)化?;谖捶磻?yīng)核收縮模型,以頁巖中釩化學(xué)物相轉(zhuǎn)化率為評(píng)判指標(biāo)分析硫酸焙燒反應(yīng)動(dòng)力學(xué),在120°C-140°C時(shí),硫酸焙燒反應(yīng)為化學(xué)反應(yīng)控制,焙燒溫度升高至160°C-220°C時(shí),控制步驟轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)擴(kuò)散控制。(2)不同浸出方式下釩頁巖硫酸焙燒樣的浸出規(guī)律以水為浸
7、出劑,分別采用常溫浸出和加熱浸出兩種方式,考查了浸出時(shí)間、液固比等主要因素對(duì)V、Al、K、Fe浸出率的影響。結(jié)果表明,常溫浸出速率較慢,在浸出初期,低液固比能有利于V、Al、K的浸出,浸出后期,高液固比有利于V、Al、K浸出,F(xiàn)e的浸出率隨著液固比的增加而增加;加熱浸出速率極快,可溶性硫酸鹽及游離態(tài)V在酸性溶液體系中迅速被浸出,使礦物顆粒裂解并形成擴(kuò)散通道,促進(jìn)浸出劑與顆粒內(nèi)部未反應(yīng)硅酸鹽在高溫溶液中發(fā)生二次反應(yīng),V浸出率提升至90.1%,但大量雜質(zhì)Al、K、Fe同時(shí)被浸出。沉釩產(chǎn)生的氨氮廢水作為浸出劑,焙燒樣中V也能被有效浸出。(3)浸
8、出液結(jié)晶-協(xié)同萃取聯(lián)合分離富集釩及協(xié)同萃取機(jī)理I冷卻結(jié)晶法可促使Al遷移進(jìn)入固相KAl(SO4)2·12H2O或NH4Al(SO4)2·12H2O中而被選擇性分離。除鋁前后釩的萃取過程對(duì)比分析