石煤灰渣酸浸提钒工艺中钒的浸出动力学

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1、第10卷第1期过程工程学报Vol.10No.12010年2月TheChineseJournalofProcessEngineeringFeb.2010石煤灰渣酸浸提钒工艺中钒的浸出动力学徐耀兵，骆仲泱，王勤辉，周劲松，施正伦(浙江大学能源清洁利用国家重点实验室，浙江杭州310027)摘要：采用液−固多相反应的缩芯模型研究了石煤灰渣中V2O5的浸出动力学，考察了酸浸温度、硫酸浓度对V2O5浸出反应速率的影响.结果表明，在实验温度范围内，V2O5的浸出过程为固膜扩散控制，浸出反应的表观活化能为29.96kJ/mol

2、.当硫酸浓度小于6mol/L时，浸出属化学反应控制过程；当硫酸浓度大于6mol/L时，浸出过程为固膜扩散控制，其表观反应级数为1.199.提高酸浸温度可提高V2O5的浸出率；在硫酸浓度小于6mol/L时提高硫酸浓度，可提高V2O5的浸出率；而高于该值提高硫酸浓度对V2O5浸出率的提高无明显作用.关键词：石煤灰渣；硫酸浸出；V2O5；动力学中图分类号：TQ135.11文献标识码：A文章编号：1009−606X(2010)01−0060−051前言致的结果.因此，本工作在酸浸工艺条件实验的基础上，研究了灰渣中钒的浸

3、出动力学，从酸浸温度、硫酸浓度石煤是一种主要存在于震旦系、寒武系等古老地层两个方面研究了钒浸出过程的控制步骤以便认识和了[1]中的碳质页岩，主要分布于我国南方各省，如湖南、解浸出过程的反应速度控制因素，对浸取理论进行重要湖北、江西、浙江、安徽、贵州、广西等.石煤含碳量补充，为优化酸浸工艺、提高酸浸效率打下坚实的基础.为10%∼20%，热值较低(3000∼5500kJ/kg)，作为常规燃2实验料利用十分困难.但石煤中大多富含V2O5，据统计，全国石煤中V2O5总储量达1.12亿t，约占全国V2O5资源2.1实验材

4、料总量的87%.目前国内外市场上对钒产品的需求迅速上石煤在浙江大学自行研制的热功率为1MW的大升[2]，钒产品的供应量严重不足.在此情况下，将石煤型循环流化床锅炉中燃烧，得到实验所用灰渣，粒度很作为一种重要的钒矿资源进行开发具有重要的意义.细，0.1mm以下颗粒占75.44%，呈粉末状，灰渣含钒[10]我国从石煤中提钒主要采用钠化焙烧−水浸−沉淀量为1.26%.灰渣物相分析结果表明，其中的主要矿粗钒−粗钒碱溶−沉淀偏钒酸铵−偏钒酸铵热解工艺[3]，物相为云母、石英和氧化铁.钒物相分析表明，云母类该工艺环境污染严

5、重，钒总回收率低.许多研究者对传矿物中的钒占总钒量的78.46%.灰渣中钒价态分析见统的提钒工艺进行了优化和改进，提出了无盐焙烧[4]、图1.由图可知，三价钒和四价钒占总钒量的51.76%，[5]在灰渣中为0.65%(ω)，属典型的难浸出钒矿[11].因此，复合焙烧剂焙烧、钙法焙烧、石煤直接酸浸、石煤碱浸[6]、石煤氧压酸浸[7]等工艺，VO回收率有一定的提25高.浙江大学提出了中间盐法石煤灰渣酸浸提钒工艺：72005+VsimulatedpeakV石煤在循环流化床锅炉中燃烧发电，灰渣直接酸浸−酸6900浸液提

6、取铵明矾−中间盐结晶法富集V2O5−溶剂萃取−66004+V氨法沉钒−热解脱氨，提钒残渣生产建材.该工艺VOVfeaturepeak2563003+回收率高，废水、废渣、废气排放量小，环境效益良好.V6000目前对提钒工艺的浸出机理研究较少.李浩然等[8]对湿Intensity(CPS)5700法浸出粘土矿中钒的动力学进行了研究，认为酸浸温度5400Backgroundspectrum对钒的浸出率有重要作用，通过理论分析得出钒的浸出526524522520518516514512过程为固膜扩散控制过程.何东升等

7、[9]研究了钠化焙烧Bindingenergy(eV)物料水浸过程中钒浸出的动力学，认为钒的浸出属化学图1灰渣中钒的价态分析反应控制过程.对钒浸出过程的动力学研究尚无较为一Fig.1Chemicalvalencestateanalysisofvanadiuminash收稿日期：2009−09−04，修回日期：2009−09−29作者简介：徐耀兵(1978−)，男，河南省许昌市人，博士研究生，主要从事循环流化床锅炉燃烧技术、石煤提钒技术等方面的研究；施正伦，通讯联系人，E-mail:szl@cmee.zju.ed

8、u.cn.第1期徐耀兵等：石煤灰渣酸浸提钒工艺中钒的浸出动力学61钒的浸出过程属于有固相残留的固−液反应过程.灰渣灰渣中矿物较为复杂，所以式中用氧化物代替灰渣中的的化学成分分析见表1.矿物相.表1灰渣化学成分分析V2O5+H2SO4=(VO2)2SO4+H2O,(2)Table1ChemicalcompositionofashComponentVOAlOFeOSiOKOCaOMgOV2