石煤中钒硅资源综合利用基础研究

本项目以石煤作为研究对象，以实现石煤提钒过程中钒、硅的综合利用为研究目标，研究高温过程中石煤组成矿物的物相转化、主要元素的化学环境变化机制，揭示温度、矿物物相转化、元素价态转化的基本规律以及三者之间的耦合机制；研究碱性水溶液体系石煤焙烧渣溶出行为基础理论研究，建立石煤碱性浸出模型，形成石煤焙烧渣碱性浸出理论体系；研究从石煤碱浸液制备白碳黑基础研究，包括强碱体系中二氧化硅微核形成与生长，其它元素在其表面的共沉淀、吸附等行为，以及钒硅分离的基本规律，形成选择性沉淀与微核控制生长理论。我国石煤的蕴藏量极为丰富，仅湖南、湖北等7省的石煤中，V2O5的储量就达11797万t ，另外石煤中还含有60%~80%的二氧化硅，目前采用现有的技术难以实现石煤利用与环境保护的协调，且仅对石煤中钒的进行了利用，可见该项目的实施对我国石煤资源的综合利用有着重要的意义。

本项目以石煤作为研究对象，采用多种现代测试技术，结合大量理论分析和试验研究，对石煤氧化焙烧过程、焙烧渣钒硅浸出过程以及碱性体系下钒硅分离过程中相关理论进行了细致系统的研究。通过对石煤氧化焙烧过程中石煤组成矿物的物相转化、石煤形貌与孔结构变化、钒价态变化规律的研究以及氧化焙烧过程的热力学分析，明确了焙烧温度、矿物物相转化、元素价态转化的基本规律以及三者之间的耦合机制；对碱性水溶液体系下石煤焙烧渣中钒、硅的溶出行为进行了研究，并考查了焙烧过程中石煤结构的破坏程度对钒硅浸出效果的影响；基于石煤碱浸液体系的溶液化学性质，通过CO2沉淀法成功实现了碱性体系下的钒、硅分离，获得了纯度高、比表面积大的合格白炭黑产品，并结合溶液化学、热力学和动力学分析，初步明确了钒硅分离机理。本项目所取得的研究成果将拓展石煤资源综合利用的研究内容，具有一定的应用前景。