石煤灰渣酸浸提釩工藝中釩的浸出動(dòng)力學(xué)

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1、第10卷第1期過程工程學(xué)報(bào)Vol.10No.12010年2月TheChineseJournalofProcessEngineeringFeb.2010石煤灰渣酸浸提釩工藝中釩的浸出動(dòng)力學(xué)徐耀兵，駱仲泱，王勤輝，周勁松，施正倫(浙江大學(xué)能源清潔利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江杭州310027)摘要：采用液?固多相反應(yīng)的縮芯模型研究了石煤灰渣中V2O5的浸出動(dòng)力學(xué)，考察了酸浸溫度、硫酸濃度對(duì)V2O5浸出反應(yīng)速率的影響.結(jié)果表明，在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，V2O5的浸出過程為固膜擴(kuò)散控制，浸出反應(yīng)的表觀活化能為29.96kJ/mol

2、.當(dāng)硫酸濃度小于6mol/L時(shí)，浸出屬化學(xué)反應(yīng)控制過程；當(dāng)硫酸濃度大于6mol/L時(shí)，浸出過程為固膜擴(kuò)散控制，其表觀反應(yīng)級(jí)數(shù)為1.199.提高酸浸溫度可提高V2O5的浸出率；在硫酸濃度小于6mol/L時(shí)提高硫酸濃度，可提高V2O5的浸出率；而高于該值提高硫酸濃度對(duì)V2O5浸出率的提高無明顯作用.關(guān)鍵詞：石煤灰渣；硫酸浸出；V2O5；動(dòng)力學(xué)中圖分類號(hào)：TQ135.11文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009?606X(2010)01?0060?051前言致的結(jié)果.因此，本工作在酸浸工藝條件實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研究了灰渣中釩的浸

3、出動(dòng)力學(xué)，從酸浸溫度、硫酸濃度石煤是一種主要存在于震旦系、寒武系等古老地層兩個(gè)方面研究了釩浸出過程的控制步驟以便認(rèn)識(shí)和了[1]中的碳質(zhì)頁巖，主要分布于我國南方各省，如湖南、解浸出過程的反應(yīng)速度控制因素，對(duì)浸取理論進(jìn)行重要湖北、江西、浙江、安徽、貴州、廣西等.石煤含碳量補(bǔ)充，為優(yōu)化酸浸工藝、提高酸浸效率打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).為10%～20%，熱值較低(3000～5500kJ/kg)，作為常規(guī)燃2實(shí)驗(yàn)料利用十分困難.但石煤中大多富含V2O5，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國石煤中V2O5總儲(chǔ)量達(dá)1.12億t，約占全國V2O5資源2.1實(shí)驗(yàn)材

4、料總量的87%.目前國內(nèi)外市場(chǎng)上對(duì)釩產(chǎn)品的需求迅速上石煤在浙江大學(xué)自行研制的熱功率為1MW的大升[2]，釩產(chǎn)品的供應(yīng)量嚴(yán)重不足.在此情況下，將石煤型循環(huán)流化床鍋爐中燃燒，得到實(shí)驗(yàn)所用灰渣，粒度很作為一種重要的釩礦資源進(jìn)行開發(fā)具有重要的意義.細(xì)，0.1mm以下顆粒占75.44%，呈粉末狀，灰渣含釩[10]我國從石煤中提釩主要采用鈉化焙燒?水浸?沉淀量為1.26%.灰渣物相分析結(jié)果表明，其中的主要礦粗釩?粗釩堿溶?沉淀偏釩酸銨?偏釩酸銨熱解工藝[3]，物相為云母、石英和氧化鐵.釩物相分析表明，云母類該工藝環(huán)境污染嚴(yán)

5、重，釩總回收率低.許多研究者對(duì)傳礦物中的釩占總釩量的78.46%.灰渣中釩價(jià)態(tài)分析見統(tǒng)的提釩工藝進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)，提出了無鹽焙燒[4]、圖1.由圖可知，三價(jià)釩和四價(jià)釩占總釩量的51.76%，[5]在灰渣中為0.65%(ω)，屬典型的難浸出釩礦[11].因此，復(fù)合焙燒劑焙燒、鈣法焙燒、石煤直接酸浸、石煤堿浸[6]、石煤氧壓酸浸[7]等工藝，VO回收率有一定的提25高.浙江大學(xué)提出了中間鹽法石煤灰渣酸浸提釩工藝：72005+VsimulatedpeakV石煤在循環(huán)流化床鍋爐中燃燒發(fā)電，灰渣直接酸浸?酸6900浸液提

6、取銨明礬?中間鹽結(jié)晶法富集V2O5?溶劑萃取?66004+V氨法沉釩?熱解脫氨，提釩殘?jiān)a(chǎn)建材.該工藝VOVfeaturepeak2563003+回收率高，廢水、廢渣、廢氣排放量小，環(huán)境效益良好.V6000目前對(duì)提釩工藝的浸出機(jī)理研究較少.李浩然等[8]對(duì)濕Intensity(CPS)5700法浸出粘土礦中釩的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究，認(rèn)為酸浸溫度5400Backgroundspectrum對(duì)釩的浸出率有重要作用，通過理論分析得出釩的浸出526524522520518516514512過程為固膜擴(kuò)散控制過程.何東升等

7、[9]研究了鈉化焙燒Bindingenergy(eV)物料水浸過程中釩浸出的動(dòng)力學(xué)，認(rèn)為釩的浸出屬化學(xué)圖1灰渣中釩的價(jià)態(tài)分析反應(yīng)控制過程.對(duì)釩浸出過程的動(dòng)力學(xué)研究尚無較為一Fig.1Chemicalvalencestateanalysisofvanadiuminash收稿日期：2009?09?04，修回日期：2009?09?29作者簡介：徐耀兵(1978?)，男，河南省許昌市人，博士研究生，主要從事循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù)、石煤提釩技術(shù)等方面的研究；施正倫，通訊聯(lián)系人，E-mail:szl@cmee.zju.ed

8、u.cn.第1期徐耀兵等：石煤灰渣酸浸提釩工藝中釩的浸出動(dòng)力學(xué)61釩的浸出過程屬于有固相殘留的固?液反應(yīng)過程.灰渣灰渣中礦物較為復(fù)雜，所以式中用氧化物代替灰渣中的的化學(xué)成分分析見表1.礦物相.表1灰渣化學(xué)成分分析V2O5+H2SO4=(VO2)2SO4+H2O,(2)Table1ChemicalcompositionofashComponentVOAlOFeOSiOKOCaOMgOV2