PDF《石煤提钒焙 烧工艺及机理探讨》

8 5 q C 恒温水浴 , 氧化焙烧 熟料 用10%H2SO4浸 出,钙化焙烧熟料用5%HSO浸出以考察钒的焙烧转化效果.

2 结果与分析 含钒石煤在形成过程中是 由外界的还原性环境 导致的 , 石煤 中只有 V( Ⅲ) 和v( Ⅵ) 存在 , 并且 v ( Ⅲ) 占了绝大部分 , .由于 v( H I ) 和AI(HI)具有 维普资讯 http://www.cqvip.com

8 湖南有 色金属 第23卷 大小相似 的离子半径、 电负性相近、 配位数相同的化 学性质 , 因此 , v( Ⅲ) 为主取代部分 A l ( Ⅲ) 进人六次 配位的铝氧八面体结构中, 呈类质 同象存在 , 形成含 钒水云母 K( A

1 , V)

2 A

1 S i

3 01 o ( O H)

2 , 其结构式如图

1 所示[ .这是 v( Ⅲ) 的主要存在形式. o o K Al OH o o O S i S i l l / 4A l 取代 ) 图1含钒水云母结构示意图 焙烧过 程钒价 态的变化是 石煤 提钒工 艺 的关 键[ 引, 它直接影 响石煤 中V( m) 、 V( Ⅳ) 向V( V) 的 价态转化率 、 V( V) 进一步向钒盐的转化率及钒的浸 出与沉淀.决定焙烧过程价态转化的因素除钒本身 在石煤 里的赋存状态外 , 主要是受焙烧 的温度 、 时间、 添加剂的种类及用量、 焙烧气氛影响.

2 .

1 无盐 氧化焙 烧图2所示为焙烧温度(

7 0 0~9

0 0 o C) 对钒浸出率 的影响.从图2曲线可看 出, 温度对钒浸 出率 的影 响很 大.当焙烧温度为

7 0

0 o C 时,熟料 的钒浸出率 很低 , 说明矿样 中低价钒 ( V( Ⅲ) 和V(Ⅳ) ) 转化为高 价钒 ( v( V) ) 的量很少 , 这主要与钒在石煤 中复杂的 赋存状态有关.当温度 为850℃时, 熟料的钒浸 出 率达到

7 4 %. 焙烧温度 / ℃ 图2 焙烧温度对石煤 氧化焙烧矿样钒浸 出率 的影 响世鼎图3 石煤的 XR D图图3所示 为湖南石煤钒 矿的XRD图.由图

3 可知 , 矿石中含有 S i O

2 、 F e S 2和KAlESi3AIO1o(OH)

2 等物质.S i O

2 和有机质是构成石煤的主要物质 . 具有强还原性 的有机质 的存在抑制低价钒 的氧化. 另外 , 矿石 中一些还原性物质 , 如黄铁矿等在低温时 发生氧化还原反应所需 的 自由能远小于低价钒氧化 为高价钒所需的自由能, 因此 , 低温时主要是 这些还 原性物质的氧化反应.这些还原性物质 的氧化反应 抑制了低价钒氧化成高价钒的反应.随着焙烧温度 逐渐升高 , 钒浸出率也逐渐升高.当温度升高至

8 5

0 c 【 = 时, 钒浸出率 最高.这是 因为 , 随着温度 的升高, 硅氧 四面体坚固的晶格结构被破坏… , 钒摆脱束缚 , 进人 V( Ⅲ) 一v( Ⅳ) 一V( V) 的氧化还原和氧化还 原平 衡 阶段 .大 部分 V( Ⅲ) 和v( Ⅳ ) 转化为v(V) .但 由于石煤的成分和结构复杂 , 因此 , 并不是 温度越高越有利于低价钒 向高价钒 的转化.从图2中可以看出, 当温度超过

8 5

0 o C 时,钒的转化率又开 始降低 .出现这 种现象可 能是 因为随着温度 的升 高, 组分之间相互反应更加复杂 , 尤其是 S i O 2参加 反应 , 形成难溶 的硅酸盐 的量增加 '

8 J , 使得部分钒 被 硅氧 裹络 , 这些钒既不溶于水 , 也不溶于酸.另外,温度过高 , 一 方面矿样 中的钒部分 与石煤 中的 铁、钙等元素生成钒酸铁 ( F e V O ) 、 钒酸钙钠( N a C a ― V O ) 、 钒酸钙 ( C a ( V O

4 )

2 ) 等难溶性 化合 物;

另一 方面 , 由于矿石熔化及钒挥发等现象 的出现都逆 向 影响到钒 的回收[ .因此 , 氧化焙烧 的适 宜温度为