歐陽(yáng)霞嫦 羅虹霖

（長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究有限公司 湖南長(zhǎng)沙 410011）

石煤提釩溶液萃取分離工藝研究

歐陽(yáng)霞嫦 羅虹霖

（長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究有限公司 湖南長(zhǎng)沙 410011）

對(duì)河南某石煤礦浸出后，對(duì)浸出液進(jìn)行釩萃取處理，考察不同萃取條件對(duì)釩萃取過(guò)程的影響。結(jié)果表明，最佳的選擇單級(jí)萃取的條件為：萃取劑濃度（P204∶TBP∶煤油）為 15∶10∶75，萃取相比（A∶O）為 1∶1，混合時(shí)間 7min，澄清時(shí)間 5min，萃原液 pH 值 2.3。逆向萃取采取5級(jí)逆流萃取試驗(yàn)，逆向萃取率為97.92%。

釩鈦磁鐵礦和含釩石煤是我國(guó)兩大釩礦資源，含釩石煤為低熱值能源，是一種新類型釩礦資源。廣泛分布于我國(guó)南方省區(qū)，層位穩(wěn)定，含釩高，儲(chǔ)量大，易于開(kāi)采，是近十年來(lái)綜合開(kāi)發(fā)利用的礦產(chǎn)資源[1～2]。含釩石煤的物質(zhì)組成較為復(fù)雜，石煤提釩工藝流程很多，通常石煤提釩工藝流程是鈉鹽氧化焙燒—水浸出—水解沉粗釩—堿溶銨鹽沉釩—熱解脫氨制精釩（V2O5）。技術(shù)關(guān)鍵在于石煤中釩的氧化和轉(zhuǎn)化，即石煤中釩由低價(jià)（V3+）氧化至高價(jià)（V5+），并轉(zhuǎn)為溶解度較大的可溶釩進(jìn)入液相，實(shí)現(xiàn)液固分離[3～6]。浸出溶液含有多種離子，如何高效的分離釩離子成為釩提取工藝的關(guān)鍵。

1 萃取溶液組成

河南某石煤型釩礦，主要脈石為石英，釩含量較低，主要置換鋁土礦中的Al3+存在，石煤化學(xué)組成結(jié)果如表1所示。經(jīng)硫酸二段浸出所得浸出液經(jīng)中和、還原處理去除或轉(zhuǎn)化過(guò)量Al、K、Fe3+等元素，免除干擾離子對(duì)浸出液萃取過(guò)程的影響，萃取溶液主要離子組成如表2所示。

表1 石煤化學(xué)分析結(jié)果

表2 石煤浸出液離子化學(xué)分析結(jié)果

2 萃取實(shí)驗(yàn)

常見(jiàn)的萃取方式有錯(cuò)流萃取、逆流萃取、分餾萃取等，實(shí)驗(yàn)采用多級(jí)逆流萃取的方式，即料液從第一級(jí)進(jìn)入，與由第二級(jí)來(lái)的有機(jī)相接觸，分相后負(fù)載有機(jī)相從第一級(jí)排出送反萃，萃余液流入第二級(jí)與第三級(jí)來(lái)的有機(jī)相接觸，分相，第二級(jí)萃余液與上一級(jí)來(lái)的有機(jī)相進(jìn)行第三級(jí)萃取，這種水相和有機(jī)相沿著相反方向流動(dòng)的多級(jí)接觸過(guò)程，只需加入一份萃取劑，可大大節(jié)省萃取劑的用量。量取一定量含釩萃前液，加入一定量萃取劑，攪拌后澄清靜置后分相，萃余液成分經(jīng)ICP檢測(cè)，計(jì)算單級(jí)萃取率。

3 結(jié)果與分析

3.1 萃取相比試驗(yàn)

量取萃前液 500mL，萃取劑濃度配置為 P204：TBP：煤油=15：10：75，混合攪拌7min，澄清靜置5min，改變萃取劑用量，調(diào)整萃取相比，各試驗(yàn)萃取率如圖1所示。

圖1 萃取相比對(duì)釩萃取影響的試驗(yàn)結(jié)果

由圖1試驗(yàn)結(jié)果可以看出，單級(jí)萃取相比（A：O）越小，釩的萃取率越高。但相比越小，需要投入的萃取劑就越多，勢(shì)必造成生產(chǎn)升本的升高。同時(shí)，過(guò)量的萃取劑在完成對(duì)釩的萃取之后，會(huì)萃取溶液中的Fe2+易造成萃取劑鐵中毒?？紤]到萃取工序的成本問(wèn)題及單級(jí)萃取率結(jié)果，選擇相比（A：O）=1：1。

3.2 萃取劑濃度試驗(yàn)

量取萃前液 500mL，萃取相比（A：O）選取 1：1，混合攪拌 7min，澄清靜置5min，改變萃取劑用量，調(diào)整萃取劑濃度，各試驗(yàn)萃取率如圖2所示。

圖2 萃取劑濃度對(duì)釩萃取影響的試驗(yàn)結(jié)果

由圖2試驗(yàn)結(jié)果可以看出，單級(jí)萃取萃取劑濃度越高，對(duì)釩的萃取越有利，加入10%P204時(shí)，釩萃取率為62%，當(dāng)P204用量增加到20%時(shí)，釩萃取率為74.45%。考慮到萃取劑濃度提高，會(huì)增加萃取工序的成本，所以萃取劑濃度選擇 P204：TBP：煤油=15：10：75。

3.3 萃取混合時(shí)間試驗(yàn)

量取萃前液 500mL，萃取劑濃度（P204：TBP：煤油）為 15：10：75，萃取相比（A：O）選取1：1，混合攪拌后澄清靜置5min，改變混合時(shí)間，考察其對(duì)釩萃取率的影響，各試驗(yàn)萃取率如圖3所示。

圖3 萃取混合時(shí)間對(duì)釩萃取影響的試驗(yàn)結(jié)果

由圖3試驗(yàn)結(jié)果可以看出，單級(jí)萃取混合時(shí)間的增加，釩萃取率隨之升高，7min釩萃取率72.25%，再延長(zhǎng)接觸時(shí)間，萃取率升高幅度變小?？紤]到P204萃取三價(jià)鐵比萃取四價(jià)釩要慢，因此適當(dāng)縮短兩相接觸時(shí)間，可抑制少量三價(jià)鐵的萃取，因此混合時(shí)間7min選擇為宜。

3.4 萃取液pH值試驗(yàn)

量取萃前液 500mL，萃取劑濃度（P204：TBP：煤油）為 15：10：75，萃取相比（A：O）選取1：1，混合時(shí)間7min，澄清靜置 5min，改變萃取液 pH值，考察其對(duì)釩萃取率的影響，各試驗(yàn)萃取率如圖4所示。

圖4 萃取溶液pH對(duì)釩萃取影響的試驗(yàn)結(jié)果

由圖4試驗(yàn)結(jié)果可以看出，單級(jí)萃取萃原液pH值對(duì)釩萃取率影響較大，pH值小于2.3時(shí)，隨萃原液pH值的升高，釩萃取率增加；pH值2.4時(shí)，釩萃取率有所降低。當(dāng)pH值再升高時(shí)，水相中的雜質(zhì)如鐵、鋁發(fā)生沉淀，影響萃取操作，所以pH控制2.3左右為宜。

3.5 多級(jí)逆流試驗(yàn)及結(jié)果

萃取原料液含V2O53.51g/L，單級(jí)萃取率70.00%，逆流萃取率按98%計(jì)算，設(shè)備級(jí)效率以80%計(jì)，用萃取理論級(jí)數(shù)代數(shù)式計(jì)算萃取級(jí)數(shù)為4.97級(jí)，以此作參考進(jìn)行5級(jí)逆流萃取。

逆流萃取條件采用最終選擇的單級(jí)萃取條件，逆流萃取試驗(yàn)如表3所示。從多級(jí)逆流萃取試驗(yàn)結(jié)果可以看出，萃取劑對(duì)釩的萃取各級(jí)指標(biāo)穩(wěn)定，萃取效果較好，萃取理論級(jí)數(shù)的計(jì)算結(jié)果得到驗(yàn)證。在選定條件下，五級(jí)逆流萃取率穩(wěn)定在97.50%以上。

4 結(jié)論

（1）通過(guò)單級(jí)萃取條件試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果，最佳的單級(jí)萃取的條件為：萃取劑濃度（P204：TBP：煤油）為 15：10：75，萃取相比（A：O）為 1：1，混合時(shí)間7min，澄清時(shí)間5min，萃原液pH值2.3左右。

表3 萃取過(guò)程各級(jí)水相濃度及萃取率

（2）逆向萃取試驗(yàn)用萃取理論級(jí)數(shù)代數(shù)式計(jì)算萃取級(jí)數(shù)為4.97級(jí)，進(jìn)行5級(jí)逆流萃取試驗(yàn)，逆向萃取率為97.92%。

（3）實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生的廢水經(jīng)過(guò)石灰處理，與國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)相比可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

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TD95

A

1004-7344（2016）04-0187-02

2016-1-10

歐陽(yáng)霞嫦（1982-），女，工程師，本科，主要從事選礦設(shè)計(jì)工作。