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云母型含钒页岩中的钒大多以类质同象的形式稳定存在于云母二八面体结构中,结构稳定难以被破坏。在焙烧添加剂联合高温的作用下破坏云母型含钒页岩中硅铝酸盐矿物结构,将目标元素钒释放到溶液中具有十分重要意义。为了提高钒浸出率,同时减轻对环境的污染。本文通过添加钙质焙烧添加剂在高温条件下对含钒页岩进行焙烧后酸浸提钒,并探讨了钙质焙烧添加剂的焙烧机理和对酸浸提钒过程的影响。 本研究主要内容包括:⑴含钒页岩在添加6%CaO、4%CaF2及焙烧温度为850℃和焙烧时间为90 min的条件下,硫酸浓度为15%(v/v)、液固比3 mL/g,95℃下浸出2h,钒浸出率可达到86.74%。在相同的焙烧温度和焙烧时间下,焙烧添加剂的加入能加速钒的释放溶解,提高含钒页岩的钒浸出率。⑵钙质焙烧添加剂中的CaO与V2O5两者互相反应依次生成偏钒酸钙、焦钒酸钙、正钒酸钙,其中生成偏钒酸钙的反应△Gθ最小,焙烧可以促进CaO与V的氧化物反应生成不溶于水但溶于酸的钒酸钙。CaF2中的F-在高温环境下部分取代O2-进入晶格中,促使焙烧过程中云母结构Si-O四面体,A1-O八面体中桥氧键断裂,低价钒裸露出来,有利于钒的氧化转化为易溶的高价钒。并且焙烧添加剂的加入使得该焙烧方法具有一定的固硫作用,焙烧熟料中的硫含量由空白焙烧时的0.94%变为钙化焙烧后的1.94%,含钒页岩中的硫元素在焙烧过程中以硬石膏的形式固定下来,减轻对大气的污染,实现清洁生产。⑶动力学研究表明,加入添加剂焙烧后得到的含钒页岩酸浸反应的表观活化能从空白焙烧时的42.50kJ/mol降低到钙化焙烧时的22.56kJ/mol,反应级数由1.15降低到0.85。钙化焙烧较空白焙烧具有更好的矿物活化作用,可加快钒的浸出,减轻浸出过程中对高温高酸的依赖性。