【摘要】：攀西紅格地區(qū)大宗特色高鉻型釩鈦磁鐵礦為鐵、釩、鈦、鉻等典型多金屬共伴生礦產資源,開發(fā)利用意義重大�，F(xiàn)有的提取工藝難于對我國高鉻型釩鈦磁鐵礦實現(xiàn)高效綜合利用和清潔生產,存在有價金屬(釩、鉻和鈦)的回收率低、能耗高和環(huán)境污染等問題。本研究團隊提出一條新型提取工藝,包括選擇性還原高鉻型釩鈦磁鐵礦精礦,磁選分離后得到磁性的鐵精粉,非磁性的含釩鉻鈦渣用鹽酸酸浸得到含釩、鉻等的浸出液,而鈦保留于固相中成為富鈦渣,從而有可能提高該礦產資源中鐵、釩、鉻和鈦的綜合利用率。該新工藝中的鹽酸浸出液為含釩和鉻等的酸性氯化物溶液,其特點是酸度高、雜質多和含鐵濃度高,從該氯化物溶液中選擇性分離與回收釩、鉻和鐵是該新工藝的關鍵工序之一,目前針對酸性氯化物溶液中釩、鉻、鐵與鈣、鎂、鋁、錳、鈦、硅分離工藝的研究尚未見報道。本論文系統(tǒng)的研究了從酸浸液中進行有價元素釩、鉻、鐵與雜質的選擇性分離,為酸性氯化物體系中釩、鐵、鉻資源的高效分離利用提供了一條新的途徑,取得的主要研究成果如下:1)酸性氯化物溶液中優(yōu)先提取釩、鉻的研究。研究結果表明采用優(yōu)化的D2EHPA作萃取劑時,經過兩級萃取釩的萃取率雖達97.1%,但鐵的萃取率為9.8%,鉻的萃取率為7.9%,分離效果尚不夠理想。同時,對萃取釩后的萃余液進行鐵與鉻分離研究發(fā)現(xiàn),萃取法(研究了不同種類的萃取劑、不同的萃取條件、不同的還原劑、添加掩蔽劑)、水解法和磷酸鹽沉淀法均未能達到鉻的選擇性提取實現(xiàn)鐵、鉻分離的目的。2)酸性氯化物溶液中優(yōu)先萃取鐵的研究。通過上述研究證實在大量鐵存在的情況下,釩和鉻的回收困難,所以需要先進行鐵的分離以便后續(xù)釩、鉻的回收。為了強化萃取過程,研發(fā)了一種新型協(xié)同萃取鐵體系TBP-MIBK,該體系具有萃取鐵的容量大、萃取分相良好、分離效果好等優(yōu)點。首先對該協(xié)萃體系萃取行為進行研究,在優(yōu)化的萃取條件下,鐵的一級萃取率達86.7%,釩和鉻幾乎不被萃取;其次對該協(xié)萃體系反萃行為進行研究,在優(yōu)化的反萃條件下,鐵的一級反萃率達91.6%;最后用熱力學計算軟件和光譜表征對TBP-MIBK協(xié)同萃取劑萃取高酸性體系中鐵的機理進行研究,MIBK的增溶作用使TBP-MIBK混合萃取劑的萃取能力比單一萃取劑大幅度提高。3)酸性氯化物溶液中選擇性萃取釩的研究。針對萃取鐵后的萃余液中釩的有效萃取分離,為了強化萃取過程,研發(fā)了一種新型協(xié)同萃取釩體系Aliquat 336-TBP,該體系具有萃取動力學快速、分離效果好、釩反萃容易等優(yōu)點。首先對該協(xié)萃體系萃取行為進行研究,在優(yōu)化的萃取條件下,釩的三級萃取率達90.2%,鉻幾乎不被萃取;其次對該協(xié)萃體系反萃行為進行研究,在優(yōu)化的反萃條件下,釩的一級反萃率達92.4%;最后用熱力學計算軟件和光譜表征對Aliquat336-TBP協(xié)同萃取劑萃取高酸性體系中釩的機理進行研究,Aliquat 336的增溶作用使Aliquat 336-TBP混合萃取劑的萃取能力比單一萃取劑大幅度提高。4)酸性氯化物溶液中高效萃取鉻的研究。針對鐵的萃取去除和釩的回收后的萃余液中鉻的高效萃取,為了強化萃取過程,研發(fā)了一種新型協(xié)同萃取鉻體系D2EHPA-異辛醇,該體系具有萃取鉻能力強、萃取分相良好、鉻反萃較容易等優(yōu)點。首先對該協(xié)萃體系萃取行為進行研究,研究了不同的工藝參數(shù)對鉻的萃取的影響,確定了優(yōu)化的萃取條件;其次對該協(xié)萃體系反萃行為進行研究,研究了不同的工藝參數(shù)對鉻的反萃的影響,確定了優(yōu)化的反萃條件;最后用熱力學計算軟件和光譜表征對D2EHPA-異辛醇協(xié)同萃取劑萃取酸性氯化物體系中鉻的機理進行研究,由于異辛醇使D2EHPA的二聚分子環(huán)打開,為萃取反應提供了更多的萃取位,所以使D2EHPA-異辛醇混合萃取劑的萃取能力比單一萃取劑大幅度提高。5)酸性氯化物溶液中選擇性提取鉻的研究。經過鐵的萃取去除和釩的回收,實際高鉻型釩鈦磁鐵礦的酸浸液中還含有鈣、鎂、鋁、錳、鈦、硅等雜質。D2EHPA-異辛醇協(xié)同萃取體系雖然可以實現(xiàn)鉻的高效萃取,但是不能實現(xiàn)鉻的選擇性分離。為了實現(xiàn)酸性氯化物體系中鉻與雜質的分離,采用添加可以與三價鉻絡合的硝酸根離子,使三價鉻的離子形態(tài)與雜質的離子形態(tài)不同,用Cyanex 923作萃取劑達到鉻選擇性分離的目的。首先對Cyanex 923的萃取行為進行研究,研究了不同的工藝參數(shù)對鉻萃取的影響,確定了優(yōu)化的萃取條件;其次對Cyanex 923的反萃行為進行研究,研究了不同的反萃劑對鉻反萃的影響,確定了優(yōu)化的反萃條件。結果表明鈣、鎂、鋁、鈦、錳、硅雜質元素均不影響鉻的萃取,同時可以實現(xiàn)鉻的高效反萃。
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院過程工程研究所)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TD98;O658.2
【圖文】：

磁鐵礦資源尚處于待開發(fā)階段。逡逑為實現(xiàn)我國高絡型饑鐵磁鐵礦中有價組分的高效綜合利用，本研究團隊提出一個逡逑新的提取工藝來處理高絡型化鏡磁鐵礦精礦，該新工藝的流程圖如圖１．２所示ｔｗ。包逡逑括選擇性還原高洛型機錠磁鐵礦精礦，將鐵的氧化物還原成金屬鐵，同時使錠、饑、逡逑銘仍保持為氧化物的狀態(tài)。通過磁選實現(xiàn)鐵與鐵、化、絡的分離，磁選后得到鐵精粉逡逑和非磁性的饑絡鐵渣。鐵精粉可用作粉末冶金或煉鋼的原料；非磁性的化鉛鐵渣用鹽逡逑酸溶液進行浸出，使機、絡等進入溶液，而鐵保留在固相中得出富鐵渣，該富鏡渣可逡逑用作生產鐵白粉的原料。新工藝用選擇性還原和鹽酸浸出的方法來控制機和銘的走逡逑向，從而實現(xiàn)鐵與饑、錯的有效分離，錠、饑、絡的利用率高，避免了高溫工序，能逡逑耗也比較低，同時沒有五價饑或者六價絡產生。該新工藝的鹽酸浸出液為含有饑、絡逡逑等的酸性氯化物溶液，其特點是酸度高、雜質多、含鐵濃度高。因為經選擇性還原高逡逑絡型饑鐵磁鐵礦精礦用磁選分離得到鐵精粉的鐵回收率為９０％左右，仍有１０％左右逡逑的鐵可能是Ｗ低價氧化鐵（例如ＦｅＯ）形式保留在非磁性的饑絡鐵渣中。當用鹽酸溶逡逑液浸出非磁性的饑絡鐵渣時

該流程己在國內進行工業(yè)化生產，采用Ｐ２０４與ＴＢＰ的橫化煤油溶液萃取提饑的廠家逡逑很多，如陜西的華成樷業(yè)公司、陜西五洲礦業(yè)公司和河南金泰源礦業(yè)公司等。一種典逡逑型的Ｐ２０４萃取提樷工藝流程見圖１．６。對石煤酸浸液中雜質離子Ｆｅ３＋、Ｆｅ２＋、Ａ１３＋和逡逑Ｍｇ２＋等對Ｐ２０４萃取機的影響進行了研究，Ｆｅ２＋對四價饑的萃取效果影響不明顯，Ｆｅ３＋逡逑質量濃度大于５邋ｇ／Ｌ時將嚴重影響樷的萃取，Ａ１３＋和Ｍｇ２＋質量濃度小于１０邋ｇ／Ｌ時，其逡逑共萃取現(xiàn)象不明顯，對機萃取的影響較小，Ｎａ＋和Ｋ＋的存在不影響?zhàn)囕腿。校樱�。對Ｐ２０４逡逑萃取石煤酸浸液時出現(xiàn)的乳化現(xiàn)象的成因也進行了研究，有機相中的雜質和降解產逡逑物，及水相中的鐵、鎮(zhèn)、鉛、桂等雜質離子水解的沉淀物是引起乳化物生成的主要逡逑原因Ｐ９１。逡逑佸前ｋ邋ｓｈａｔｅ逡逑Ｔ逡逑ＣｒｕｓＮｎｇ，邋Ｂａｌｌ邋ｍ郎ｎｇ逡逑１逡逑戶貨議１＾巧１洗一邐逡逑ＮａｓＳＯｓ邋■邋—逡逑１８％Ａｍｍｏｏｉａ邋—＞仙帕化ｇ內■邋Ｒｅｄｕｃ的Qg滬逡逑巧b6邐Ｉ，—邐，１逡逑＋城％}0ｒｏｓ貨巧邐叫Ｅｘｔｒａｄ的？邐｜逡逑Ｖ逡逑２５％邋Ｈ２ＳＯ４邐

本文編號：2744208