微波对石煤提钒的影响

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石煤是一种独立含钒矿物,是提取V2O5的重要矿物资源。传统的石煤提钒工艺采用钠盐焙烧,不仅污染大,而且V2O5的回收率低。硫酸直接浸出法,则H2SO4 耗量大,除杂困难,难于得到合格的钒产品。   微波是一种频率在300~300000MHz的电磁波。将微波应用于冶金工艺,显示出加热均匀、加热速度快、高效节能并提高冶金效能等许多优点。本文首次将微波技术引入石煤提钒工艺中,考察了添加剂—微波焙烧工艺和微波湿法酸浸工艺条件下,微波对石煤中钒浸出的影响,并分别与传统焙烧工艺和传统加热湿法酸浸工艺进行了比较。   研究表明,微波处理石煤能显著提高钒的浸出性能。经微波处理后,矿物组分间热膨胀系数不同而致使矿样颗粒的龟裂,增大了矿样的比表面积,促使V2O5与添加剂(Na2CO3)反应,形成可溶性NaVO3。   通过微波焙烧与传统焙烧后的对比实验,考察焙烧温度、焙烧时间和添加剂用量对石煤提钒的影响,结果表明,微波焙烧温度为700 °C,焙烧60 min,添加剂(Na2CO3)用量为矿样质量的6%时,V2O5浸出率达到76.7%以上;800 °C下,经微波焙烧60 min,矿样中小于0.074 mm粒级的含量从65.0%提高到76.1%。根据微波焙烧前后矿样粒度的变化,提出了微波焙烧过程矿样裂解模型,用此模型可以解释微波焙烧能够提高石煤中V2O5浸出率的原因。   利用微波对石煤进行强化浸出,在微波功率为200 W、硫酸用量为矿样的16%、微波辐射时间为60 min和液固比为2的条件下,石煤V2O5浸出率达到66.5%。   在微波强化浸出过程中对反应体系进行温度测定,试验结果表明,在到达沸点之前,反应体系为非恒温反应过程,分析了微波辐射条件下,石煤提钒的动力学特征,根据动力学推导和实验数据结果拟合出,给出了钒在反应体系中的浸出速率数学模型,浸出液经铵盐沉钒,V2O5总回收率为93.0%以上。钒酸铵沉淀烘干,在400~500℃下煅烧,得五氧化二钒粉末,对产品进行检测,其纯度达到国家标准。   通过把微波技术引用到石煤提钒中,不但减少了环境污染,而且有效提高了资源利用率。
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