《全球铁合金网》以废治废-苛化泥为焙烧添加剂从石煤提取五氧化二钒:
1 原料-石煤
石煤大部分为早古生代寒武系板岩型石煤,厚度较大,多呈块状,致密坚硬,具暗黑或灰黑光泽,其发热量较低,约为6000Kj/kg。某石煤钒矿取样分析,平均结果见表1。
表1 含钒石煤的成分ω/%
物质成分
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V2O3
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CaO
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MgO
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FeO
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Fe2O3
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K2O
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Na2O
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TiO2
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P2O5
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S
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Al2O3
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SiO2
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H2O
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烧失
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含量
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0.97
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0.75
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0.70
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0.82
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0.68
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1.50
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1.50
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0.65
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0.25
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2.5
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28.5
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50.5
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1.0
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10.13
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钒在石煤中的价态主要是V(Ⅲ),其主要矿相是含钒尖晶石和榴石。
2 苛化泥是苛化法制烧碱过程中产生的废渣。此外,一般的纯碱生产厂家内常散落不洁的碱末,往往回收后苛化法制成烧碱。因此,苛化泥这种废渣较常见。
提取机理
苛化泥作为石煤钠化焙烧与钙化焙烧的添加剂,在氧化焙烧时发生下列反应:
V2O3+O2→V2O5 (1)
V2O5+2NaOH→2NaVO3+H2O (2)
V2O5+Na2CO3→2HaVO3+CO2 (3)
V2O5+2NaHCO3→2NaVO3+2CO2+H2O (4)
V2O5+CaCO3→Ca(VO3)2+CO2 (5)
钠化时,生成的NaVO3易溶于水。钙化时,一般认为有三种形式的钒酸钙生成,即Ca(VO3)2、Ca(VO3)2,为方便起见,在反应式中简单地写作Ca(VO3)2。在通入CO2和压条件下用碳酸氢铵进行弱性碳酸化浸出,可使钒转入溶液:
Ca(VO3)2+2NH4HCO3+OH¯→2VO3¯+CNH4++CaCO3+H2O (6)
只要溶液中铵离子浓度太高,温度不低于70℃,不会生成偏钒酸铵沉演[4]。
浸出液用离子交换法进行净化。交换柱中装入氯型强碱性阴离子交换树脂,如717#树脂。浸出液流经交换柱时,发生阴离子交换反应:
VO3¯+R-N(CH3)Cl→R-N(CH3)VO3+Cl¯ (7)
吸附在交换柱上的钒可用NaCl溶液进行洗脱,钒转入洗脱液中:
R-N(CH3)3VO3+Cl¯→R-N(CH3)3Cl+VO3¯
经过离子交换工序处理的料液已充分去除磷、铁、铝和硅等杂质,直接沉钒、脱氨便可得到高纯度的V2O3产品:
VO3¯+NH4Cl(过量)→NH4VO3↓+Cl¯ (9)
2NH4VO3—Δ→2NH3↑+H2O↑+V2O5 (10)
用苛化泥为焙烧添加剂,从石煤制取五氧化二钒的工艺流程如图1所示。