基于杂多酸理论从转炉钒渣酸浸液中萃取提钒的基础研究

As an important metallurgical second resource, vanadium-bearing LD converter slag is one of the most important sources of vanadium. Direct acid leaching technology for slag has been receiving widespread attention because of its high extraction rate of vanadium and a good working environment. However, separation problem of V-Fe in strong acidic leaching solution severely restricts the effective extraction of vanadium in direct acid leaching technology. To solve this problem, this study will apply heteropolyacid theory to hydrometallurgy purification process. On this basis, A novel method is proposed for separating V-Fe in strong acidic leaching solution by using vanadium heteropoly anion solvent extraction separating mechanism. The exploratory experiment results show that anion extranant can effectively extract P-V heteropoly anion whereas Fe3+ can nearly not be extracted, thus successfully achieving effective separation of vanadium and iron in strong acidic leaching solution.. Based on these, this project will focus on generating rule, stable form and solvent extraction process of P-V heteropoly anion, thus revealing extraction mechanism of P-V heteropoly anion in strong acidic leaching solution. Then, optimum technique parameters can be determined through finely controlling the solution chemical state and solvent extraction process. This new technology can effectively extract vanadium from strong acidic leaching solution. Meanwhile, it can provide firm theoretical foundation for direct acid leaching utility of vanadium resources.

转炉钒渣，作为一种重要的冶金二次资源，是目前最主要的含钒资源，其酸法直接浸出工艺因提钒率高、环境友好等优点而受到广泛关注。然而，强酸浸出液中的钒铁分离问题成为制约转炉钒渣酸法提钒的关键所在。针对这一问题，本研究将杂多酸理论应用于湿法冶金的溶液分离净化过程，提出了基于钒杂多酸阴离子萃取机理分离酸浸液中钒铁的新思路。探索实验结果表明，阴离子萃取剂可有效吸附低pH值酸浸液中的磷钒杂多阴离子而铁几乎不被萃取，从而实现钒铁的有效分离。. 基于这一发现，本项目对钒渣酸浸液中磷钒杂多酸根的生成规律、稳定存在形式，以及磷钒杂多酸根的阴离子萃取过程进行系统而深入的研究，以期揭示钒渣酸浸中磷钒杂多酸的萃取机理，进而对溶液化学状态和萃取过程进行精细调控，从而确定最优的萃取工艺参数，在有效提取钒渣酸浸液中钒的同时，为含钒资源的直接酸法利用提供坚实的理论依据。

钒是重要的战略金属，因其具有良好的物理、化学性质，而被广泛应用于钢铁、航天等行业。转炉钒渣作为目前提钒的主要原料，因其渣中含有大量铁，造成酸浸液中钒的提取受到影响，因此从钒渣酸浸液中高效分离钒铁并有效提钒成为制约钒工业持续健康发展的关键。.本研究将杂多酸理论应用于湿法冶金的溶液分离净化过程，提出了基于钒杂多酸阴离子萃取机理分离酸浸液中钒铁的新思路，主要研究内容及结果如下所示：.1）钒渣酸浸溶液热力学分析结果：.V-H2O溶液([V5+]=0.1mol/L)体系中，当pH=0-0.5时，溶液中的钒主要以VO2+形式存在，继续增大pH值至2-5.5，钒主要以同多酸阴离子形式存在，且ΣV10的摩尔分数达到100%。继续增大pH=7-14，同多酸根完全消失。.V-P-H2O溶液([V5+]=0.1mol/L和[P5+]=0.01mol/L)体系中，当pH=0-0.5时，溶液中的钒主要以VO2+形式存在，继续增大pH值至1-3.5，钒主要以磷钒杂多酸阴离子形式存在，且当pH=2时ΣPV14的摩尔分数达到90.35%。继续增大pH=3.5-7，杂多酸根逐步转化为钒同多酸根，当pH=5时ΣV10的摩尔分数达到100%。继续增大pH=7-14，杂多酸根和同多酸根都完全消失，钒主要以V4O124-, V5O155-, V2O74-, HVO42-形式存在。.）阴离子萃取分离钒铁的结果.根据浓度分布图中钒的优势区域，利用纯物质模拟实际浸出液的溶液化学状态（V-Fe-H2O和V-P-Fe-H2O溶液体系），选取叔胺萃取剂N235萃取钒，考察水相初始pH值、萃取剂用量、萃取相比、温度、震荡时间对V-Fe-H2O和V-P-Fe-H2O溶液体系钒萃取过程的影响，从而确定最佳萃取条件为：料液 pH=1.6，有机相组成为10%N235+10%仲辛醇+80%磺化煤油，萃取相比O：A=1：3，震荡时间3 min，萃取温度为30℃，V-Fe-H2O溶液体系钒的单级萃取率达到86%，获得了很好的萃钒和钒铁分离效果，工业适宜条件下，进行3级错流萃取，钒的总萃取率可达99%；而V-P-Fe-H2O溶液体系，钒的单级萃取率达到92%，进行2级错流萃取，钒的总萃取率可达99%。.通过该项目的研究，相关技术成果可以解决转炉钒渣酸浸液中钒铁分离难题，为钒渣的酸法高效提钒提供技术支持。