DOC《石煤流态化焙烧—酸浸提钒工艺研究》

300 ℃,石英管长度1.5 m,内径4 cm.控制柜内电子温控仪根据热电偶来调节和控制工况所需的温度条件.气体吸收部分为5%HNO

3、5%NaOH和5%Ca(OH)2. 收稿日期:2014-07-05 基金项目: 十二五 国家科技支撑计划重点项目(2011BAB05B04) 作者简介:黄献宝(1988-),男,广西宜州人,硕士研究生;

通信作者:陈铁军(1973-),男,湖南株洲人,博士,教授. 图1 流态化焙烧反应装置示意图 Fig.1 Schematic diagram of fluidization roasting apparatus 1.3 试验步骤 将150 g石煤原矿加入自制开启式流态化焙烧炉中,调节鼓入空气量至物料呈现鼓泡式流态化运动方式,记下鼓入的空气流量大小(即标定).将流态化焙烧炉升温至一定温度后,加入石煤矿样150 g,将鼓入空气流量调至事先标定值,焙烧一定时间后停止鼓入空气,关闭加热装置.焙烧样自然冷却后磨至粒度-74 μm占70%作为酸浸用样. 用烧杯称取焙烧样50 g,加入一定质量含氟化钙助浸剂和一定体积浓度的硫酸溶液,在一定温度和液固比条件下搅拌浸出一段时间后,矿浆经固液分离得浸出液和浸出渣. 采用亚铁容量法检测浸出液中的钒浓度,按照浸出液中钒含量与焙烧样中钒含量之比计算钒浸出率[16].

2 结果与讨论 固定浸出条件为:硫酸浓度15%、助浸剂氟化钙用量5%、浸出温度98 ℃、浸出时间6 h、液固比1.5∶1(mL/g),考察流态化焙烧参数对钒浸出率的影响. 2.1 流态化焙烧温度对钒浸出率的影响 石煤原矿在不同温度下焙烧15 min后的钒浸出率如图2所示. 图2 焙烧温度对钒浸出率的影响 Fig.2 Effect of roasting temperature on vanadium leaching rate 由图2可见,钒浸出率随焙烧温度的升高先上升后下降,750 ℃焙烧时钒的浸出率最高,在850 ℃时出现烧结现象,生成类玻璃态物质将钒包裹其中,这些钒难以被浸出[17],导致浸出率大幅下降. 对含钒石煤原矿与750 ℃流态化焙烧15 min的焙烧样进行XRD分析,结果如图3所示. 图3 原矿及流态化焙烧样的XRD谱Fig.3 XRD patterns of raw ore and fluidization roasting sample 由图3可见,焙烧样黄铁矿的衍射峰消失,出现了赤铁矿衍射峰,说明焙烧过程中黄铁矿氧化为赤铁矿;

方解石的衍射峰也消失,出现了硬石膏和氧化钙的衍射峰,表明方解石分解,同时有部分氧化钙结合了二氧化硫生成了硬石膏;

白云母的衍射峰减弱,说明焙烧过程部分白云母的结构遭到了破坏,有利于钒在浸出过程中的溶出. 2.2 流态化焙烧时间对钒浸出率的影响 石煤原矿在750 ℃焙烧不同时间后的钒浸出率如图4所示. 图4 焙烧时间对钒浸出率的影响 Fig.4 Effect of roasting time on vanadium leaching rate 从图4可看出,钒浸出率随焙烧时间的延长先上升再下降、最后趋于稳定,焙烧时间为15 min时钒浸出率最高.由XRD分析可知,在焙烧15 min时,部分白云母结构已经遭到破坏,延长焙烧时间可能会发生其他副反应,不利于钒的浸出,因此焙烧时间定为15 min. 图5为含钒石煤原矿与750 ℃流态化焙烧15 min焙烧样的FTIR分析结果. 图5 原矿及流态化焙烧样的FTIR图谱 Fig.5 FTIR patterns of raw ore and fluidization roasting sample 由图5可见,带1(3

612 cm-1)处为OH伸缩振动吸收带,属Al2OH振动,焙烧后带1向高频方向偏移;

带5(1

024 cm-1)为Si-O伸缩振动吸收带,带9(518 cm-1)为Si-O弯曲振动吸收带,焙烧后带

5、带9消失,这在一定程度上反应出Si-O四面体原子间键长、键能、电荷平衡和结构等方面发生了变化[18].结合XRD分析可知,白云母在焙烧过程中,八面体结构发生调整;