酸浸法从黏土钒矿中提钒.pdf

第6 0 卷第1 期 2 008 年2 月 有色金属 N o n f e r r o u sM e t a l s V 0 1 ．6 0 。N o ．1 F e b r u a r y 2 00 8 酸浸法从黏土钒矿中提钒 梁江龙1 ，方正1 ，李浩然2 ，冯雅丽3 1 ．中南大学化学化工学院，长沙4 1 0 0 8 3 ；2 。中国科学院过程工程研究所生化工程 国家重点实验室，北京1 0 0 0 8 0 ；3 ．北京科技大学土木与环境工程学院，北京1 0 0 0 8 3 摘要研究采用直接加氧化剂酸浸法处理河南浙川黏土钒矿，对酸浸提钒阶段各影响因素进行优化。结果表明．在 1 0 0 “ C ，二氧化锰用量为3 ％，硫酸浓度为3 0 ％，酸浸时间为9 h ，液固比为4 1 的条件下，v 2 0 5 浸出率可达9 2 ％。与传统的钠化氧 化焙烧法相比，减少了焙烧过程，有利于环境保护。 ’ 关键词冶金技术；黏土钒矿；酸浸；五氧化二钒；钒云母 中图分类号T F 8 4 1 ．3 T F l l l ．3文献标识码A 文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 8 0 1 0 0 8 0 0 3 钒是一种非磁性的、具有金属光泽的金属，不易 腐蚀，在酸、碱中相当稳定。其合金在应用中表现出 许多重要的特性，是一种很好的金属材料【l - 2 ] 。钒 在冶金、宇航、化学、建材和电子工业等领域具有广 泛的用途[ 3 - 4 』。 大自然中钒一般以化合物存在，其中有磁铁矿、 钒铅矿、钒云母、黏土钒矿等。我国从钒原料中提钒 主要采用钠化焙烧一水浸一酸沉钒的工艺流程幅】， v 2 0 5 总的回收率低，且焙烧过程中产生大量的氯 气，严重污染周围环境【6 _ 7 J 。 研究中，对河南渐川黏土钒矿直接酸浸出的方 法进行了探索，并分析酸浸提钒阶段的各因素对 v 2 0 5 的浸出率的影响。 1实验方法 1 ．1 材料 所用硫酸和二氧化锰等试剂均为分析纯，水为 去离子水，矿样为河南淅川黏土钒矿，河南渐川黏土 钒矿发现于2 0 世纪7 0 年代，其钒品位随深度变富， 矿体随深度变大，被确定为我国少数特大型钒矿资 源之一。淅川黏土钒矿就地质结构分类而言属于简 单沉积矿床的下寒武地质统，是以S i q 为基体的黏 土质矿物，9 0 ％左右的钒赋存于黏土质伊利石K 图2 温度对V 2 0 5 浸出率的影响 F i g ．2 E f f e c to ft e m p e r a t u r eo nv 2 0 5l e a c h i n g 2 ．4 硫酸浓度的影响 V 2 0 s 的浸出率随硫酸浓度的增加而提高，当硫 酸浓度为3 0 ％时，V ，晚的浸出率达到最大值 8 9 ．8 ％。v 2 0 5 的浸出率随硫酸用量的继续增加呈下 降趋势，结果如图3 所示。 溶液中氢离子浓度随硫酸用量的增加而增加， 有利于破坏伊利石和钒云母的结构，从而提高v 2 0 5 的浸出率。然而，酸浸时除了钒化合物溶解外，许多 杂质化合物也溶于酸中，生成F e 3 ，F e 2 ，A P ， P 0 4 3 _ ，S i 0 3 2 一等离子进入酸浸液，当硫酸的用量继 续增加。迸入酸浸液的杂质也增加，这些离子会与钒 万方数据 8 2 有色金属 第6 0 卷 生成沉淀从而阻止钒化合物的溶解，降低V 2 0 5 的 浸出率。 2 ．5 液固比的影响 图4 为液固比对V 2 0 5 的浸出率的影响。v 2 0 5 的浸出率随液固比的增大有所增加，但影响不是很 显著。 毋 旃 丑 嬲 置 Q 硫酸的体积浓度，％ 图3 硫酸用量对V 2 0 s 浸出率的影响 F i g ．3 E f f e c to fc o n c e n t r a t i o no fH 2 S 0 4 o n 踢ol e a c h i n g 参考文献 水 静 斑 蛊 o 图4 液固比对v 2 0 5 浸出率的影响 F i g ．4 E f f e c to fL ／SO i lv 2 0 5l e a c h i n g 3结论 直接酸浸出淅川黏土性钒矿的方法是可行的。 选择二氧化锰为添加剂，用锰矿代替二氧化锰。黏 土钒矿酸浸的最适宜条件为温度1 0 0 ℃、酸浸时间 9 h 、硫酸浓度3 0 ％、二氧化锰用量为2 ％～3 ％。在 此条件下，V 2 0 5 的浸出率可达9 2 ％。 [ 1 ] 廖世明，柏谈论．国外钒冶金[ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 8 0 1 5 1 8 ． [ 2 ] M o s k a l y RR k ，A l f a n t a z i A M ．P r o c e s s i n g o fv a n a d i u m ar e v i e w [ J ] ．M i n e r a l s E n g i n e e r i n g ，2 0 0 3 ，1 6 7 9 3 8 0 5 ． [ 3 ] Y a m a s a k iY ．M i e r o s t r u c t u r e sa n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fv a n a d i u m - c o n t a i n i n gM 0 2 N i B 2h a r da l l o y s [ J ] ．JJ a p a nS o c o fP o w d e r a n dP o w d e rM e t a U u r g y ，1 9 9 5 ，4 2 4 4 3 8 4 4 2 ． [ 4 ] 锡淦，雷鹰，席歆．国外钒的应用概况[ J ] ．世界有色金属，2 0 0 0 ，2 1 3 2 1 ． [ 5 ] 金国樵．河南淅川粘土钒矿的开采利用[ J ] ．信阳师范学院学报，1 9 9 0 ，3 3 2 4 8 2 5 4 ． [ 6 ] 漆明鉴．酸浸法从石煤中提钒的中间实验研究[ J ] ．湿法冶金，2 0 0 0 ，2 1 9 7 1 7 ． [ 7 ] 邹晓勇，欧阳玉祝，彭清静．含钒石煤无盐焙烧酸浸生产五氧化二钒工艺的研究[ J ] ．化学世界，2 0 0 0 ，3 1 1 7 1 1 9 ． [ 8 】张小云，田学达．石煤提钒湿法工艺的动力学研究[ J ] ．湘潭大学自然科学学报，2 0 0 5 ，2 2 7 1 0 4 1 0 7 ． E x t r a c t i n gV a n a d i u mf r o mC l a yV a n a d i u mM i n e r a lw i t haA c i dL e a c h i n gM e t h o d L I A N GJ i a n g - l o n 9 1 ，F A N GZ h e n 9 1 ，L IH a o - r a n 2 ，F E N GY a l i 2 1 ．C o l l e g eo fC h e m i s t r ya n dC h e m i c a lE n g i n e e r i n g ，C e n t r a lS o u t hU n i v e r s i t y ，C h a n g s h a4 1 0 0 8 3 ，C h i n a ； 2 ．S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fB i o c h e m i c a lE n g i n e e r i n g ，C h i n e s eA c a d e m yo fS c i e n c e s ，B e O i n g1 0 0 0 8 0 ，C h i n a ； 3 ．S c h o o lo fE v l la n dE n v i r o n m e n t a lE n g i n e e r i n g ，U n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yB e i j i n g ，B a i t i n g1 0 0 0 8 3 ，C h i n a A b s t r a c t T h ea c i d1 e ．a c h i n gp r o c e s sf o rv a n a d i u me x t r a c t i o nf r o mX i c h u a nc l a yv a n a d i u mm i n e r a lf r o mH e n a n P r o v i n c eo fC h i n a ，i si n v e s t i g a t e d ，a n dt h ep a r a m e t e r si nl e a c h i n gp r o c e s sa r eo p t i m i z e d ．T h ee x p e r i m e n tr e s u l t s i n d i c a t et h a tt h ee x t r a c tr a t i oo fV 2 0 5c a nb e9 2 ％u n d e rt h eo p t i m a ll e a c h i n gc o n d i t i o no fs u l f u r i ca c i do f3 0 ％ b yv o l u m e ，m a n g a n e s ed i o x i d ed o s a g e3 ％，l i q u i dt om a S Sr a t i o4 1 ，l e a c h i n gt i m e9 h ，t e m p e r a t u r e1 0 0 “ 3 ． C o m p a r e dw i t ht h et r a d i t i o n a la c i dl e a c h i n gp r o c e s s ，t h er o a s t i n gs t e pw i t hs o d i u ms a l ti se l i m i n a t e di nt h en e w p r o c e s s ，i ti sa d v a n t a g e o u st oe n v i r o n m e n tp r o t e c t i o n ． K e y w o r d s m e t a l l u r g i c a lt e c h n o l o g y ；c l a yv a n a d i u mm i n e r a l ；a c i dl e a c h i n g ；v a n a d i u mp e n t o x i d e ；r o s c o e l i t e 万方数据