《云母型含钒石煤活化焙烧提钒工艺及钒转移行为研究.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《云母型含钒石煤活化焙烧提钒工艺及钒转移行为研究.pdf（135页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、分类号U D C密级学校代码劣滗程歹大署学位论文1 0 4 9 7题目垂量型金墼歪鉴适垡煌墟握垫墨堇盈垫盐壁堑羞壁窒英文P r o c e s sa n dT r a n s f e rB e h a v i o ro fE x t r a c t i n gV a n a d i u mE x i s t e d 题Ni nM u s c o v i t ef r o mS t o n eC o a lb yA c t i v a t i n gR o a s t i n g 一研究生姓名朱晓波姓名堂二塾职称指导教师。一单位名称资适鱼丕蕉三堡堂瞳邮编姓名副指嬲单位名称职称邮编教授4 3 0
2、0 7 0申请学位级别擅学科专业名称壁堑垄三三堡论文提交日期2 Q!圣生三旦论文答辩日期2 Q!三生三旦学位授予单位盍婆墨三盘鲎学位授予日期答辩委员会主席金壅宣瞳评阅人至些塾整蕉2 0 1 3 年5 月AD i s s e r t a t i o nS u b m i t t e dt oW u h a nU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g yf o rt h eD o c t o r SD e g r e ei nE n g i n e e r i n gP r o c e s sa n dT r a n s f e rB e h a v i o
3、ro fV a n a d i u mE x i s t e di nM u s c o v i t ef r o mS t o n eC o a lb yA c t i v a t i n gR o a s t i n gP h D C a n d i d a t e：Z h uX i a o b oM a jo r：M i n e r a lP r o c e s sE n g i n e e r i n gS u p e r v i s o r：P r o LZ h a n gY i m i nW u h a nU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o
4、g yW u h a n，4 3 0 0 7 0，P RC h i n aM a y,2 0 1 3独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：粗!：叁日期：碰：圭鲈关于论文使用授权的说明本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的
5、全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵守此规定)签名：抽盘导师签名：武汉理工大学博士学位论文摘要钒以其优良的理化和机械性能，在冶金、宇航、化工和新能源等领域应用广泛。含钒石煤作为一种重要的钒矿资源，在我国储量丰富，从石煤中提取钒是获得v 2 0 5 的重要途径。云母型含钒石煤是主要的石煤类型，其具有分布广和储量大的特点，其中的钒多数以类质同象形式存在于云母晶格中，结构难以破坏，是一种典型的难处理含钒矿石。目前关于云母型含钒石煤的提钒过程多集中于工艺方面研究，而欠缺相应的机理分析；同时提钒工艺也存在水浸率低、环境污染严重或酸浸过程酸耗量高等问题。因此，
6、本文以湖北某地云母型含钒石煤为研究对象，通过寻求新型焙烧活化剂，显著降低N a C I 用量并提高钒的水浸率；提出云母型含钒石煤活化焙烧一联合浸出工艺路线，降低了酸耗量并提高了钒浸出率；采用离子交换法处理混合浸出溶液，具有操作简单和提高钒回收率的特点。同时，对云母型含钒石煤活化焙烧过程中矿相变化和热力学进行了深入分析，确定钒的转移行为；探讨并研究了联合浸出过程主要元素和矿物的溶解规律，确定联合浸出的作用机理；分析并完善了联合浸出动力学及钒溶液的热力学理论，有效地指导浸出、富集及沉钒作业。石煤提钒工艺研究表明：该云母型含钒石煤的最佳提钒工艺参数为：在焙烧温度为9 5 0o C，时间为6 0m i
7、 n，添加4 N a C I 和8 K 2 S 0 4 的条件下活化焙烧，焙烧熟样在温度为9 0o C、液固比为2 5m L g 条件下水浸4 5r a i n，水浸渣经1 H 2 S 0 4 在温度为3 0o c、液固比为2 0m L g 条件下酸浸6 0r a i n，钒的水浸率为5 6，酸浸率为1 6，总浸率达7 2；水浸液与酸浸液直接合并后，混合浸出溶液经D 2 0 1 树脂离子交换一酸性铵盐沉钒煅烧脱氨作业，可获得纯度大于9 9 的v 2 0 5 产品，钒的回收率为7 0 1。石煤活化焙烧理论研究表明：云母型含钒石煤添加N a C l 和K 2 S 0 4 活化焙烧，N a C l
8、的主要作用是加速含钒云母的晶格结构破坏；K E S 0 4 的主要作用是焙烧过程中其分解产物S 0 2 易与含钒石煤中方解石的分解产物C a O 反应生成C a S 0 4，从而抑制钙长石和酸溶性C a(V 0 3)2 的生成；另外N a C I 与K 2 S 0 4 的分解产物N a 2 0和K 2 0 可与V 2 0 5、A 1 2 0 3、S i 0 2 反应生成钾钠长石及水溶性的K V 0 3 和N a V 0 3，从而提高钒的水浸率。焙烧热力学分析说明K 2 S 0 4 分解产物S 0 2 可与C a O 反应生成C a S 0 4，且C a S 0 4 的A G T 8 低于钙长石
9、，故此其会抑制钙长石矿物的生成，同时会促进钾钠长石的形成；3 C a O V 2 0 5 和N a 2 0 V 2 0 5 的A G T o 相近，说明若云武汉理工人学博士学位论文母型含钒石煤中钙含量较高，则在焙烧过程中该两种钒酸盐可同时生成。联合浸出过程机理分析结果表明：水浸过程是水溶性钒酸盐和其他盐类的溶解过程；水浸渣的酸浸过程包括两个部分，当硫酸浓度在1 1 0 时，酸浸过程是酸溶性的钒酸钙等盐类的溶解过程；当硫酸浓度提高至2 0 时，酸浸过程为v(I v)氧化物和长石类矿物的化学反应过程。石煤活化焙烧熟样的颗粒形貌较为规则，多以类球体形貌存在；经水浸作业后，水浸渣呈疏松多孔形貌；水浸渣
10、经硫酸浸出后，酸浸渣颗粒粒径明显降低，且颗粒形貌更不规则。联合浸出动力学研究表明：水浸过程包括两个控制步骤，开始受未反应收缩核模型中的内扩散步骤控制，然后由液膜非稳态扩散模型控制：酸浸过程开始由未反应收缩核的内扩散和化学反应联合控制，建立经验动力学模型为2 h a(1 1 1)7+(1 一T 1)加1】=K t，然后由液膜非稳态扩散模型控制，各种化学反应趋于稳定。含钒溶液热力学研究表明：v(1 V)和V(V)是浸出溶液中钒的主要存在价态，V 0 2+和V 0 2+是其酸性条件下的主要存在形式；碱性条件下v(I V)会以I-I V 2 0 s。或v 4 0 9 2。形成存在，当v(V)溶解浓度较
11、低时，其以简单的H 2 V 0 4、I-I V 0 4 玉和V 0 4 等阴离子形式存在，当V(V)溶解浓度较高时，其以复杂的V 4 0】2 4、H a V 2 0 7。、I-I V 6 0 1 7 3。、H 2 V 6 0 1 7 2 一和H 2 V l 0 0 2 8 4 一等形式存在。在硫酸介质中，会有新型含钒物种如V S 0 4+、v o s 0 4 和V 0 2 S 0 4 的形成，同时会改变原来各物种的稳定存在区间，提高钒浸出的可能性；其为选取离子交换和酸性铵盐沉钒作为浸出液后续处理工序提供了理论基础和科学依据。关键词：云母型含钒石煤，活化焙烧，联合浸出，热力学，动力学武汉理工大学
12、博士学位论文A b s t r a c tT h ev a n a d i u mh a sb e e nw i d e l ya p p l i e di nm e t a l l u r g i c a li n d u s t r y，a s t r o n a v i g a t i o n，c h e m i c a li n d u s t r ya n dn e we n e r g yd u et oi t ss p e c i a lp h y s i c a l，c h e m i c a la n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e
13、 s A sak i n do fi m p o r t a n tv a n a d i u mm i n e r a lr e s o u r c e s，t h es t o n ec o a li sd i s t r i b u t e dw i d e|yi nC h i n a,S Oi ti sa ni m p o r t a n tm e t h o do fe x t r a c t i n gV 2 0 5f r o ms t o n ec o a l T h es t o n ec o a lo fw h i c ht h ev a n a d i u me x i s
14、 t si nt h em u s c o v i t ei Sat y p i c a lk i n db e c a u s eo fi t sw i d ed i s t r i b u t i o na n dl a r g er e s e r v e s，w h e r et h ev a n a d i u mm o s t l yp m s e m si nt h ef o r mo fV(I I Da n dv(r v)e m b e d d e di nt h ec r y s t a ll a t t i c eo fa l u m i n o s i l i c a t
15、 em i n e r a l s T h i sl a t t i c es t r u c t u r ei sv e r yh a r dt ob eb r o k e nd o w n，l e a d i n gt oh i g hd i f f i c u l t yf o rt h ee x t r a c t i o no fv a n a d i u mf r o mt h es t o n ec o a l s A tp r e s e n t,t h er e l e v a n tt e c h n o l o g yr e s e a r c h e sm a i n
16、l yf o c u so nt h ep r o c e s so fv a n a d i u me x t r a c t i o nf r o ms t o n ec o a l，b u tn o tt h ec o r r e s p o n d i n gm e c h a n i s ma n a l y s i s F u r t h e r m o r e，t h el o ww a t e rl e a c h i n gr a t eo fv a n a d i u m，e n v i r o n m e n tp o l l u t i o na n dl l i g
17、J aa c i dc o n s u m p t i o no fl e a c h i n gp r o c e s sa r ee x i s t e di nt h ep r o c e s s T h e r e f o r e，t h i sk i n do fs t o n ec o a lc o l l e c t e df r o mH u b e iW a su s e da st h er e s e a r c ho 巧e c ti nt h i sa r t i c l e T h ea d d i n ga m o u n to fs o d i u mc h l
18、o r i d ec o u l ds i g n i f i c a n t l yr e d u c ea n dt h ew a t e rl e a c h i n gr a t eo fv a n a d i u mc o u l di n c m a s eb yu s i n gn e wr o a s t i n ga c t i v a t o r s T h ep r o c e s so fa c t i v a t i n gm a s t i n g c o o p e r a t i n gl e a c h i n g c o n c e n t r a t i
19、o na n dp r e c i p i t a t i o no fv a n a d i u mw a si n v e s t i g a t e di no r d e rt od e c r e a s et h ea c i dc o n s u m p t i o na n di n c r e a s et h el e a c h i n gr a t eo fv a n a d i u m T h eo p e r a t i o nw a ss i m p l ea n dt h ev a n a d i u mr e c o v e r ym i g h ti m p
20、 r o v ew i t ht h em e t h o do fi o ne x c h a n g ef o rp r o c e s s i n gt h em i x e dl e a c h i n gs o l u t i o n F u r t h e r m o r e，t h em e c h a n i s mb e t w e e ns t o n ec o a la n da d d i t i v e sa n dt h et r a n s f e rr u l eo fv a n a d i n md u r i n gt h er o a s t i n gp
21、 r o c e s sw e r ec o n f i r m e dw i t hd e t a i l e da n a l y s i so fp h a s ec h a n g ea n dt h e r m o d y n a m i c s T h em e c h a n i s mo fc o o p e r a t i n gl e a c h i n gw a sd e t e r m i n e db ye x p l o r i n ga n ds t u d y i n gt h ed i s s o l v e dl a wo fm a i ne l e m e
22、 n t sa n dm i n e r a l s T h er e l a t e dl e a c h i n gk i n e t i c sa n dt h e r m o d y n a m i c so fv a n a d i u mw e r ei n v e s t i g a t e da n di m p r o v e dt oe f f e c t i v e l yg u i d et h ep r o c e s so fl e a c h i n g，e n r i c h m e n ta n dp r e c i p i t a t i o n T h e
23、r e s u l t so fv a n a d i u me x t r a c t i o nt e c h n o l o g ys h o wt h a tt h ew a t e ra n da c i dl e a c h i n gr a t eo fv a n a d i u mw e r e5 6 a n d16，f u r t h e r m o r e，t h et o t a ll e a c h i n gr a t eo fv a n a d i u mW a sm o r et h a n7 2 u n d e rt h ec o n d i t i o n s
24、o fr o a s t i n g 埘t ha d d i n g4 1 I I武汉理工大学博士学位论文s o d i u mc h l o r i d ea n d8 p o t a s s i u ms u l f a t ef o r6 0m i na t9 5 0o C a n dt h e nl e a c h i n gw i t hw a t e rf o r4 5m i na t9 0o Cw i t ht h es o l i d 1 i q u i dr a t i oo f2 5m L g T h ew a t e rr e s i d u ew a sl e a c
25、h e db yu s i n gl H 2 S 0 4f o r6 0m i na t3 0o C 谢t l lt h es o l i d l i q u i dr a t i oo f2 0m I d g T h ev a n a d i u mr e c o v e r yr a t ec o u l dr e a c h7 0 1 a n dt h ep u r i t yo fV 2 0 5p r o d u c t i o nW a Sm o r et h a n9 9、，i lt h ei o ne x c h a n g eu s i n gD 2 01r e s i na
26、n dv a n a d i u mp r e c i p i t a t i o nu s i n ga c i da m m o n i u ms a l tf o rt h em i x e dl e a c h i n gs o l u t i o n T h er e s u l t so fm e c h a n i s ma n a l y s i so nr o a s t i n ga c t i v a t i o ns h o wt h a tt h em a i ne f f e c to fN a C lw a st oa c c e l e r a t ed a m
27、 a g i n gl a t t i c es t r u c t u r eo fm u s c o v i t e T h em i c r o c l i n ea n da n h y d r i t ea p p e a r e dd u et ot h er e a c t i o no fS 0 2a n dC a O，a n dt h e nt h er e a c t i o no fN a 2 0，K 2 0a n dV 2 0 s，A 1 2 0 3，S i 0 2d u r i n gr o a S t i n gp r o c e s s 诵lu s i n gK
28、2 8 0 4，w h i c hr e s t r a i n e da n dd e c r e a s e dt h eg e n e r a t i o no fa n o r t h i t ea n di n c r e a S e dt h ew a t e r-s o l u b l ev a n a d a t ec o m p o u n dt oe n h a n c et h ew a t e rl e a c h i n gr a t eo fv a n a d i u m T h ea n a l y s i so fr o a s t i n gt h e r m
29、 o d y n a m i cs h o w st h a tt h eS 0 2d e c o m p o s e df r o mK 2 S 0 4c o u l dr e a c tw i t hC a Ot og e n e r a t eC a S 0 4，t h eA G T。o fw h i c hW a Sl o w e rt h a nc a l c i u mf e l d s p a r；t h e r e f o r ei tw o u l di n h i b i tt h eg e n e r a t i o no fc a l c i u mf e l d s
30、p a ra n dp r o m o t et h ef o r m a t i o no fs o d i u mp o t a s s i u mf e l d s p a r T h es i m i l a r 龄1 o f3 C a O-V 2 0 5a n dN a 2 0 V 2 0 5s u g g e s t st h a tt h et w ok i n d so fv a n a d a t ec o u l db eg e n e r a t e dt o g e t h e ri nt h er o a S t i n gp r o c e s sw i t hh
31、i g hc o n t e n to fc a l c i u mi ns t o n ec o a l T h er e s u l t so fm e c h a n i s ma n a l y s i so nt h el e a c h i n gp r o c e s ss h o wt h a tt h ew a t e rl e a c h i n gp r o c e s so fv a n a d i u mi n c l u d e dt h ed i s s o l v e dp r o c e s so fw a t e r-s o l u b l ev a n a
32、 d a t ea n do t h e r s T h ed i s s o l v e dp r o c e s so fa c i d s o l u b l ev a n a d a t ea n do t h e r sc o u l dt a k ep l a c eb ya i c dl e a c h i n g 谢n 1l-10 H 2 S 0 4 T h ev(I V)c o u l dd i s s o l v ea n ds e v e r a lk i n d so ff e l d s p a rm i g h tb ed e s t r o y e d 诵t l
33、l2 0 H 2 S 0 4 T h ep a r t i c l em o r p h o l o g yo fr o a S t e ds a m p l ew a sr e g u l a ra n de x i s t e di ns p h e r es h a p e T h ew a t e rl e a c h i n gs l a gW a sp o r o u sm o r p h o l o g y T h ep a r t i c l em o r p h o l o g yo fa c i dl e a c h i n gs l a gw a sm o r ei r
34、r e g u l a ra n dt h ep a r t i c l es i z eW a So b v i o u s l yd e c r e a s e d T h er e s u l t so fk i n e t i c so nc o o p e r a t i n gl e a c h i n gs h o wt h a tt h ec o n t r o ls t e pa b o u tw a t e rl e a c h i n gk i n e t i c so fr o a s t e ds t o n ec o a lW a Sd i v i d e di n
35、 t ot w os t a g e s，i n t e r n a ld i f f u s i o nc o n t r o la n dl i q u i df i l mu n s t e a d yc o n t r 0 1 T h ea c i dl e a c h i n gp r o c e s sW a Sm a i n l ya f f e c t e db yi o i n tc o n t r o lo ft h ec h e m i c a lr e a c t i o na n di n t e m a ld i f f u s i o n F u r t h e
36、r m o r e,t h el e a c h i n gk i n e t i c sf o r2 I n(1-x)7+(1 一x)“-1】2 K tW a Se s t a b l i s h e d A n dt h e ni tW a sc o n t r o l l e db yl i q u i dm e m b r a n eu n s t e a d yd i f f u s i o nm o d e l，m e a n w h i l e，I V武汉理I：大学博士学位论文t h ec h e m i c a lr e a c t i o n sw e r eb a s i
37、c a l l yc o m p l e t e da n ds t a b l e T h et h e r m o d y n a m i c so fv a n a d i u ms o l u t i o ni n d i c a t et h a tv o v)a n dV(V)w e r et h em a i ne x i s t e n c ev a l e n c ev a n a d i u mi nl e a c h i n gs o l u t i o n V 0 2+a n dV 0 2+w e r et h em a i nf o r m su n d e ra c
38、 i d i cc o n d i t i o n，b u tV(I V)w o u l df o r mH V z O s。a n dV 4 0 9 2 一u n d e ra l k a l i n ec o n d i t i o n s W h e nt h ec o n c e n t r a t i o no fd i s s o l v e dV)w a s1 0 w,t h es i m p l ef o r m ss u c ha sH 2 V 0 4，n v o g a n dv o g c o u l da p p e a r W K l et h ec o n c e
39、n t r a t i o no fd i s s o l v e dV f、，)w a sh i g h，t h ec o m p l e xf o r m ss u c ha sv 4 0 1 2 4-,H 3 V 2 0 7-,6 0 1 7 3-，H 2 V 6 0 1 7 2 一a n dH 2 V I 0 0 2 8 w o u l dg e n e r a t e I ns u l f u r i ca c i dm e d i u m，t h en e wv a n a d i u ms p e c i e ss u c ha sV S 0 4+，V O S 0 4a n dV
40、 0 2 S 0 4 c o u l df o r m，w h i c hw o u l dc h a n g et h eo r i g i n a ls t a b i l i t yr a n g eo ft h es p e c i e s，S Ot h ep o s s i b i l i t yo fv a n a d i u ml e a c h i n gW a si m p r o v e d r n l et h e r m o d y n a m i c sp r o v i d e dt h et h e o r e t i c a lf o u n d a t i o
41、 na n ds c i e n t i f i cb a s i sf o ri o ne x c h a n g ea n dv a n a d i u mp r e c i p i t a t i o nw i t l la m m o n i u ms a l t a m m o n i u mu n d e ra c i dm e d i u ma st h es u b s e q u e n tp r o c e s so fl e a c h i n gs o l u t i o n K e yw o r d s：V a n a d i u mb e a r i n g-m u
42、 s c o v i t eo fs t o n ec o a l，A c t i v a t i n gr o a s t i n gC o o p e r a t i n gl e a c h i n g，T h e r m o d y n a m i c s，K i n e t i c sV武汉理工大学博士学位论文目录摘要IA b s t r a c t I I IE j；素i第一章文献综述11 1 含钒石煤资源状况11 2 含钒石煤的特点21 2 1 石煤中钒的价态31 2 2 石煤中钒的溶解性31 3 石煤提钒工艺与理论研究现状41 3 1 钠化焙烧一水浸一离子交换一铵盐沉钒工艺及理
43、论研究41 3 2 氧化焙烧酸浸萃取反萃铵盐沉钒工艺及理论研究71 3 3 直接酸浸(加压)一萃取一反萃铵盐沉钒工艺及理论研究1 11 3 4 复合添加剂焙烧浸出富集沉钒工艺及理论研究1 31 _ 3 5 其他石煤提钒工艺及理论研究1 71 4 石煤提钒工艺与理论的关键问题及解决方法1 81 5 研究意义、目的及内容1 9】5 1 研究意义及目的1 91 5 2 研究内容1 9第二章试验原料及研究方法2 12 1 试验原料2 12 1 1 试样制备2 12 1 2 化学组成分析2 22 1 3 钒的价态分析2 22 1 4 矿物组成分析。2 22 2 试验药剂及设备2 62 3 研究方法2 8
44、2 3 1 工艺流程。2 82 3 2 分析及检测方法2 82 3 3 试验指标及计算方法2 9第三章活化焙烧试验及理论研究3 0武汉理工大学博士学位论文3 1 钠盐焙烧试验研究3 03 1 1 钠盐复合焙烧对比试验3 03 1 2N a 2 S 0 4 添加量对水浸率的影响3 l3 1 3N a C l 添加量对水浸率的影响3 23 2 复合活化焙烧试验研究3 33 2 1 活化剂种类的影响3 33 2 2 活化剂用量的影响f 3 53 2 3 焙烧温度及时问的影响3 53 3 复合活化焙烧机理分析3 63 3 1 石煤添加不同种类活化剂的焙烧熟样矿相分析3 63 3 2 石煤添加不同活化剂
45、用量的焙烧熟样矿相和钒价态分析4 13 3 3 石煤在不同焙烧温度的焙烧熟样矿相分析4 33 4 复合活化焙烧热力学研究4 73 5 纯物质活化焙烧理论研究5 03 6 本章小结5 3第四章联合浸出工艺及机理分析5 44 1 联合浸出工艺研究5 44 1 1 水浸工艺研究5 44 1 2 酸浸工艺研究5 64 2 联合浸出理论分析6 14 3 联合浸出动力学分析6 54 3 1 水浸过程动力学研究6 54 3 2 酸浸过程动力学研究6 74 4 联合浸出钒溶液热力学研究7 24 4 1 标准状态钒溶液热力学研究7 24 4 2 高温条件及特殊浸出介质中钒溶液热力学分析8 54 5 本章小结9
46、4第五章浸出液后续处理工艺研究9 65 1 浸出液离子交换试验研究9 65 1 1 树脂类型的选择9 75 1 2 钒吸附工艺研究9 85 1 3 钒解吸工艺研究9 9武汉理工大学博士学位论文5 2 解吸液沉钒试验研究1 0 15 2 1 除杂工艺的研究1 0 25 2 2 沉钒工艺的研究1 0 55 3 煅烧脱氨试验1 0 65 4 石煤提钒整体工艺路线1 0 75 5 本章小结1 0 9第六章结论、创新点及展望1 1 06 1 结论1 1 06 2 创新点一1 1 26 3 展望1 1 2参考文献1 1 3攻读学位期间主要研究成果12 2武汉理工大学博士学位论文第一章文献综述钒是一种重要的
47、战略物质，具有良好的合金和催化性能，广泛应用于冶金、化工、电子、汽车、航空等领域【lJ。钒钛磁铁矿、钾钒铀矿、含钒废料及含钒石煤是主要的含钒资源，其中含钒石煤是我国独特的钒矿资源，分布面积广且储量丰富，超过世界其他国家的V 2 0 5 储量的总和，因此从石煤中提钒是获得v 2 0 5的重要途径【2 J。2 0 世纪6 0 年代起，研究者已丌始对石煤提钒进行了相关研究，应用了一些生产工艺并提出了部分相关支撑理论，但目前仍存在着技术不完善和理论分析不充分的问题。因此，深入研究石煤提钒技术和相关理论对该领域的发展和推进具有重大意义【3 1。1 1 含钒石煤资源状况钒是一种资源丰富和分布广泛的金属元素
48、，其丰度占地壳重量的0 0 2：但钒在自然界中分布比较分散，一般没有单独可以供开采的高品位矿，其通常以低品位且与其它矿物共生的形式存在【4 1。目前世界钒总量的9 5 为美国、俄罗斯、中国、南非和芬兰所生产，矿产资源主要为钒钛磁铁矿，除此之外还有如钒锅炉灰、含钒铅锌矿、含钒磷铁矿、钒铀矿、含钒铝土矿和含钒废催化剂掣5 】。作为一种重要的钒矿资源，石煤属于低品级含钒矿石，其是一种潜在的资源，仍尚未得到充分开发利用。根据石煤综考分析统计结果表明，我国含钒石煤主要分布在南方7 省，石煤中V 2 0 5 总量达1 1 7 9 7 亿吨，是国内钒钛磁铁矿中V 2 0 5 总量的7 倍，该储量比国外其它国
49、家V 2 0 5 总储量还多：一般具有储量大、分布广、易于开采、层位稳定等主要特点【9 d 们。我国石煤及V 2 0 5 储量分布情况如表1 1 所示；表1 1 我国石煤及v 2 0 5 储量分布情况我国的含钒石煤资源储量比较丰富，但其属于低品位含钒资源，开采利用较为困难，因此我国钒产业的发展仍然明显落后于世界先进提钒水平。我国各武汉理工大学博士学位论文地石煤中钒的品位相差较大，一般为O 1 3 到1 2，小于0 5 的品位占6 0，我国石煤的平均含钒品位如表1 2 所示。表1 2 我国石煤的平均含钒品位在目前的技术经济条件下，含钒石煤矿只有品位达到0 7 以上，其才具有工业开采价值，这部分石
50、煤约占总储量的3 0 左右，因此有经济利用价值的含钒石煤，资源数量巨大。在我国的含钒石煤中，品位大于O 7 的石煤中得V 2 0 5储量为3 5 3 9 1 万t，约是我国钒钛磁铁矿石中V 2 0 5 总储量的2 倍。合理开采回收含钒石煤中的钒资源对资源的有效利用非常重要1 0。12 1。1 2 含钒石煤的特点对于不同地区的石煤，其中的钒赋存状态不同、组成成分复杂多变、分散细微，一般分为氧化型石煤和原生型石煤两种类型。其中原生型石煤是指其中v(1 1 1)以类质同象形式代替A l(I I I)进入云母矿物的品格中的石煤类型；此外，钒亦可以混合物的形式存在于高岭土和氧化铁矿物中，此类型钒是以吸附