含钒浸出液净化富集技术现状及前景

钒是一种重要的稀有金属元素,含钒浸出液的净化富集是目前提钒工艺中必不可少的重要环节之一。重点讨论了当前钒分离富集的常用方法--离子交换和溶剂萃取技术在含钒浸出液处理中的原理及应用情况,同时介绍了一些新的分离富集方法在含钒浸出液处理方面的研究现状,并展望了今后含钒浸出液净化富集技术的发展方向。     

粉煤灰在高硫石煤提钒尾渣蒸压砖制备中的应用

石煤酸浸提钒尾渣是一种富含硫酸盐的硅铝材料,含硫高达16％.研究了以石煤酸浸提钒尾渣和熟石灰为主要原料制备蒸压砖,考察了添加粉煤灰对蒸压砖性能的影响,并采用XRD、DSC以及SEM形貌分析对其机理进行了探讨.结果表明:添加粉煤灰能很好的提高蒸压砖的抗压强度,添加量为25％时,砖坯强度达到GB11945-1999《蒸压灰砂砖》规定的MU15的要求;蒸压砖的主要矿物组成为CSH和钙矾石,以及部分托勃莫来石,硫酸盐以二水石膏的形式存在;粉煤灰在蒸压过程中提供活性的SiO2和Al2 O3,在增加水化产物的同时促使二水石膏向钙矾石的转变,减少样品中的石膏含量,增加砖坯的稳定性.     

石煤中钒的赋存状态分析方法及其化学解释

为全面了解石煤中钒的赋存状态, 指导石煤提钒工业生产, 提出了一种石煤中钒赋存状态的分析检测方法, 并通过化学计算和实例分析验证此方法的合理性。其基本方法和流程是: 采用分步化学提取的方法, 分别添加不同的药剂分步提取石煤中的6种含钒物相, 所提取的含钒溶液用分光光度法测其钒含量。化学计算和实例分析结果表明, 此方法每步添加的药剂仅与目的矿物发生相互作用, 所得结果准确、可靠。     

机械活化提高石煤提钒尾渣活性

为提高石煤提钒尾渣活性以制备地聚物,以某石煤提钒尾渣为对象进行了机械活化试验。以行星磨作为机械活化设备,考察机械活化对尾渣特性的影响。结果表明:石煤提钒尾渣经机械活化后,粒度减小,比表面积增大,石英、长石等矿物晶体结构被破坏,并趋向于无定形化,活性Si、Al含量显著提高。将活化后尾渣在与偏高岭土质量比为4∶1,NaOH与Na_2SiO_3复合激发剂掺量均为8%、液固比为0.14条件下制成地聚物,对地聚物试样进行性能测试,结果表明:随着活化时间的延长,活化后尾渣所制备的地聚物的抗压强度与聚合反应程度逐渐提高,试样结构更为致密,尾渣研磨5 h后所制备的地聚物抗压强度最大,达到21.5 MPa。石煤提钒尾渣经机械活化后,反应活性显著提高,为低活性石煤提钒尾渣高效利用提供了技术支持。     

含钒石煤钒钾镁硫酸浸出相关性研究

对某云母型含钒石煤硫酸浸出过程中钒、钾、镁的浸出相关性进行研究来揭示钒的浸出机理。结果表明,钒、钾、镁具有很好的共生关系,主要赋存于云母类矿物中,部分镁赋存于方解石中。低温下,以游离态的高价钒浸出为主,钒—钾、钒—镁的浸出相关性均较差,而高温下,以晶格束缚态的低价钒浸出为主,钒—钾、钒—镁均呈现出很好的浸出相关性。硫酸浓度对钒、钾、镁的浸出相关性影响较小,95℃时,不同硫酸浓度下钒—钾、钒—镁均具有很好的浸出相关性。含镁方解石在硫酸中的溶解速率较快,同等条件下,镁的浸出率高于钒和钾。     

从云母型含钒石煤中酸浸钒、铝的动力学

采用"核收缩"模型研究了湖北某地含钒石煤硫酸浸出过程中钒、铝的浸出动力学。结果表明,钒的浸出动力学过程与钒的转价有密切关系:在25~45℃条件下,浸出初期,钒的浸出以五价钒及颗粒表面四价钒为主,受化学反应控制,表观反应活化能为36kJ/mol;浸出后期,反应界面向颗粒内部推移,钒的浸出转化为内扩散控制,以四价钒为主,表观反应活化能升高为64kJ/mol。在55~95℃条件下,三价钒亦被活化,钒的浸出过程受内扩散控制,表观反应活化能最高,为91kJ/mol。铝由于赋存状态单一,始终受晶格束缚,其浸出动力学过程受内扩散控制,表观反应活化能较高,为68kJ/mol。钒、铝浸出均为二级反应,对硫酸浓度依赖性较大。     

T-42树脂对沉钒废水中氨氮的动态吸附及解吸研究

为了了解T-42树脂吸附沉钒废水中氨氮的效果及其再生性能，研究了离子交换柱高径比、初始氨氮浓度和串联级数对吸附效果的影响，分析了等温吸附模型。此外，还研究了解吸过程中解吸剂的种类、流速、解吸剂溶液浓度对氨氮解吸效果的影响。结果表明：①当废水的流速为9 mL/min，柱高径比为21.0时，T-42树脂对氨氮的吸附效果较好，穿透点吸附量为21.91 mg/g，吸附终点吸附量为34.31 mg/g；随着初始氨氮浓度的升高，吸附量升高，处理废水量降低；氨氮浓度为1 999.56 mg/L的废水经2级串联吸附后达到一级标准（≤10 mg/L）。②T-42树脂吸附氨氮符合Langmuir等温吸附模型，吸附过程为单分子层化学吸附，在15、25、35 ℃下T-42树脂对氨氮的理论饱和吸附量分别为36.845 9、38.550 5、40.617 4 mg/g，温度升高有利于树脂的吸附。③在解吸剂硫酸溶液体积浓度为18%，流速为3 mL/min，解吸剂溶液用量为2.67个床层体积时，对吸附饱和的树脂上氨氮的解吸率大于99%。T-42树脂可以有效地去除废水中的氨氮，并且硫酸可以对吸附氨氮后的树脂进行解吸再生。     

柠檬酸还原性体系浸出废旧锂电池中有价金属

随着电动汽车和便携式电子产品用量的不断增长以及对可持续资源管理需求的提升，废旧锂离子电池的回收变得越来越重要。以废旧三元锂电池中的混合电极活性材料为研究对象，考察了硫酸-柠檬酸体系下不同反应参数对有价金属Li、Ni、Co和Mn浸出率的影响。结果表明，在1.0 mol/L硫酸为浸出剂、10%(质量分数)柠檬酸为还原剂的混酸体系下，固液比为40 g/L、浸出温度为80℃、浸出时间为120 min时，Co、Ni、Li、Mn的最大浸出率分别为98.52%、98.67%、99.73%、98.48%。在此基础上，通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜-能谱(SEM-EDS)和电子探针(EMPA)等表征手段对硫酸-柠檬酸协同浸出机理进行了探析。该研究为采用还原性有机酸从废旧三元锂离子电池混合电极材料中绿色、安全、高效回收有价金属提供了技术方案。     

P507-N235混合萃取剂分离石煤酸浸液中钒与铁

研究了P507-N235混合萃取剂分离石煤酸浸液中钒与铁的工艺,考察了N235/P507浓度、萃原液pH、萃取时间、相比(A/O)对钒、铁萃取率及钒铁分离效果的影响。结果表明,采用0.4 mol/L P507,0.8mol/L N235为萃取剂,磺化煤油为稀释剂,pH=1.7,萃取时间5min,A/O=5/1,经4级萃取,钒萃取率可达98.36%,而铁萃取率仅为5.78%。相对现有的P204、P507单一体系,P507-N235体系具有更好的萃取能力及钒铁分离性能。     

P204-TBP浸渍树脂的制备及对钒(Ⅳ)的吸附研究

采用干法制备出P204与TBP不同比例的双萃取剂浸渍树脂,探究了TBP的加入比例对树脂浸渍率、树脂对V(Ⅳ)吸附容量以及P204有效利用率的影响,研究了不同萃取剂配比的浸渍树脂对V(Ⅳ)与主要杂质离子(Fe~(3+)、Al~(3+))的分离效果。结果表明,TBP单独存在时浸渍树脂对V(Ⅳ)没有吸附作用,P204是吸附钒的主要萃取剂。随着TBP添加比例的增加,萃取剂在树脂上的浸渍率逐渐降低,浸渍树脂对V(Ⅳ)的吸附容量逐渐减小,但P204有效利用率有所增加。TBP的加入可缩短浸渍树脂对V(Ⅳ)的吸附平衡时间,同时可增大低酸度条件下对V(Ⅳ)的吸附容量。TBP的加入可增加浸渍树脂对V(Ⅳ)的吸附速率,不同萃取剂配比的P204-TBP浸渍树脂对V(Ⅳ)的吸附均符合准二级动力学方程。