钒钛磁铁精矿预提钒新工艺研究

摘要

钒钛磁铁矿是一种很重要的含钒资源，世界上已经探明的钒资源储量有98％共生于钒钛磁铁矿中。我国钒钛磁铁矿储量丰富，是主要的提钒原料。钒钛磁铁矿先铁后钒工艺流程作为我国实际生产中唯一被使用到的一种提钒工艺流程，存在着钒总回收率低、污染严重以及资源浪费等弊端。故本论文基于另一种流程-钒钛磁铁矿先提钒工艺流程进行研究。目前已存在、研究较多的钒钛磁铁矿预提钒方法是钠化焙烧-水浸提钒，但由于污染等不足未得到产业化应用。为了满足当前日益严格的环境保护和提高资源有效利用的要求，尽可能做到符合清洁冶金和循环经济的冶金工业发展新模式，本文提出以下两种钒钛磁铁精矿预提钒新工艺: (1)钒钛磁铁精矿无盐焙烧-高温碱浸提钒 焙烧时不加任何添加剂，靠空气中的氧气在高温下将低价钒氧化成五价钒的氧化物，浸出过程在反应釜中进行，采用碱性溶液浸出。 通过反应吉布斯自由能、体系E-pH图等热力学方面的计算分析，证明了钒钛磁铁精矿无盐焙烧-高温碱浸提钒方法在理论上是可行的。经试验研究表明:钒损失率随焙烧温度的提高呈上升态势;一定焙烧时间内，粉料平铺焙烧后的钒浸出率比球团焙烧后钒浸出率高17％;高压釜浸出率比常压浸出率高约20％;对比分别以100g/L的NaOH、KOH及Na2CO3溶液作为浸出介质时的钒浸出率，NaOH更适宜作为浸出剂;钒浸出率随焙烧温度的上升先提高后降低，并在1200℃时达最大值;钒浸出率随焙烧时间的延长先提高后恒定;浸出温度在低于200℃时，钒浸出率变化明显，高于200℃时变化缓慢;钒浸出率随浸出时间的延长先提高后变化缓慢;焙烧料粒度对钒浸出率影响明显，-200目的焙烧料比100-150目焙烧料的钒浸出率高23.5％;浸出液固比对钒浸出率影响不大;钒浸出率随浸出剂浓度的增大先提高后缓慢变化。 综合考虑钒的浸出率、试验成本、试验能耗以及试验周期等，得到实验室条件下较适宜的钒钛磁铁精矿无盐焙烧-高温碱浸试验条件:磨至100％-200目的精矿在焙烧温度1200℃、焙烧时间2h、浸出剂为氢氧化钠、焙烧料粒度磨至100％-200目、浸出温度200℃、浸出时间4h、浸出液固比3∶1以及浸出剂浓度150g/L的条件下，钒浸出率可达63.6％。 (2)钒钛磁铁精矿直接氧压酸浸提钒 取消传统的焙烧工序，直接在高压釜中，通过高氧压、高温及酸性浸出介质的浸出条件来实现钒的释放、氧化与浸出。 借助热力学计算证明了钒钛磁铁精矿直接氧压酸浸提钒方法是一种切实可行的工艺方法。通过溶液溶氧量的计算发现试验过程所需氧压很高。单因素变量试验表明:氧气压力越大，钒钛磁铁精矿氧化程度越高，钒浸出率越高，氧压增大0.4MPa，钒浸出率提高约10％;浸出温度越高，钒浸出率越高;硫酸浓度越大，钒浸出率越高。 与传统提钒工艺相比，本课题提出的钒钛磁铁精矿预提钒新工艺在工艺和节能环保方面更具优点，符合清洁冶金和循环经济的冶金工业发展新模式。

目录

声明

摘要

1．1．1钒的性质

1．1．2钒的用途

1．2钒的资源

1．3钒钛磁铁矿提钒工艺

1．3．1钒钛磁铁矿先提钒工艺发展历程及现状

1．3．2钒钛磁铁矿后提钒工艺发展历程及现状

1．4研究课题的提出及意义

1．5课题研究内容

第2章工艺矿物学研究

2．1化学成分分析

2．2物相分析

2．3 TG-DSC(热重-差热)分析

2．4本章小结

第3章无盐焙烧-高温碱浸提钒研究

3．1理论研究

3．1．1氧化焙烧理论分析

3．1．2浸出理论分析

3．2试验研究

3．2．1试验原料

3．2．2试验试剂

3．2．3试验仪器设备及装置

3．2．4试验操作流程

3．2．5试验结果与分析

3．3本章小结

第4章直接氧压酸浸提钒研究初步探讨

4．1理论研究

4．1．1试验原理

4．1．2理论需氧量

4．2试验研究

4．2．1试验原料

4．2．2试验试剂

4．2．3试验设备

4．2．4试验操作流程

4．2．5试验结果与分析

4．3本章小结

第5章结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文