氟化物助浸剂在提钒酸浸工艺中的浸出行为与热力学研究

The problems of the industry of vanadium extraction from stone coal generally were low rate of vanadium recovery and high production costs. Aid-leaching reagent can improve the leaching rate of vanadium and optimize production index without major changes to the original process. Previous studies showed that fluoride was the kind aid-leaching reagent in acid leaching of vanadium extraction from stone coal. In view of the basic theory of aid-leaching reagent is weak, this study put forward the thermodynamics and kinetics. Through the determination of limit on vanadium leaching reaction and make the necessary chemical thermodynamics condition of acid leaching with aid-leaching reagent or not, find out the aid-leaching reagent's process mechanism of leaching system. The maximum improve the leaching rate of vanadium by choose the aid-leaching reagent scientific and control the physical and chemical conditions of leaching process. The research work for the enrichment and development of theory and technology of acid leaching of vanadium extraction from stone coal, has great realistic significance.

石煤酸浸提钒工艺目前存在酸耗高、钒浸出率低等关键问题。助浸剂能有效提高钒浸出率，优化生产指标且对原工艺无需大改动。前期的研究表明氟化物在石煤提钒酸浸中是良好的助浸剂。本研究针对助浸剂基础理论研究薄弱等问题，从动力学与热力学角度出发，通过确定加入助浸剂的酸浸体系与未加时的浸出反应进行的限度及使之进行所需的化学热力学条件，考察助浸剂在浸出体系中的强化作用机理，从而科学的使用助浸剂种类、控制浸出过程的物理化学条件，最大化的提高钒的浸出率。该研究工作对丰富和发展石煤酸浸工艺的理论和技术具有重大的现实意义。

石煤提钒目前存在酸耗高、钒浸出率低等关键问题，氟化物能有效强化钒浸出过程。通过对比直接酸浸工艺和空白焙烧酸浸工艺以及三种的石煤钒浸出行为，发现石煤原矿中钒和铁的赋存形式、方解石等耗酸物质的含量以及空白焙烧过程对钒浸出率有较大影响：一方面，在空白焙烧过程中炭质中的钒转变为较易溶出的游离氧化物中钒以及云母类含钒矿物被破坏从而促进钒浸出过程；另一方面，空白焙烧也会使黄铁矿等非耗酸矿物转变成赤铁矿等耗酸矿物而阻碍钒的溶出。对于钒和铁分别主要赋存于铝硅酸盐矿物和黄铁矿中的石煤，建议采用氟化物强化的直接酸浸－萃取工艺。本研究针对氟化物强化石煤钒浸出的机理基础理论薄弱等问题，通过热力学及动力学研究，得出氟化物强化钒浸出的机理：在酸浸过程中F与位于含钒云母晶格中的Si和Al结合生成[SiF6]2-和[AlF5]2-而改变了石煤钒浸出历程，使溶解含钒金云母和释放VO2+于酸浸液中更容易，减弱了化学反应对钒浸出过程的影响，从而使酸浸过程由无氟化物参与时的受化学反应控制改变为内扩散控制，从而加快钒浸出反应的进行，提高了钒浸出率。