CaSO4重结晶对钒云母结构弛豫及钒高效溶出影响的研究

Vanadium shale, as an important source of vanadium in China, has been paid attention and studied because of its abundant reserves of vanadium, in which promoting vanadium dissolving efficiency of muscovite structure, shortening reaction time, and simplifying process are the current important research focus. Previous studies have found that the introduction of K2SO4 can induce the recrystallization of CaSO4 and produce micro cracks on the vanadium-bearing muscovite particles which strengthen the muscovite dissolution. The excitation of K2SO4 can be used as a new effective method to intensify the vanadium releasing. On the basis of previous research work, this project aims at exploring the primitive adsorption-migration behavior during calcium sulfate hydrothermal crystallization process, revealing the crystal growth rule of calcium sulfate on muscovite particle surface, as well as establishing the intrinsic relations of local stress and strain in muscovite structure during the recrystallization of CaSO4 by theory calculation method combined with experimental analysis test. Thus the strengthening mechanism of vanadium-bearing muscovite structure relaxation resulted from micro crack growth under the evaluation criterion of high efficiency extraction of vanadium can be accurately proposed, which provides the theoretical guidance and technical support for the innovation of efficient vanadium extraction from vanadium shale in the complex multiphase leaching system.

我国钒页岩储量丰富，其作为稀有金属钒的一种重要来源，近年来得到了众多学者的广泛关注。其中，如何提升结构钒的溶出效率，缩短反应时间，简化工艺过程成为当前重要研究热点。研究发现，K2SO4的引入，在特定条件下能够显著诱导CaSO4重结晶，使钒云母颗粒产生微裂纹，发生结构弛豫，钒云母溶解增强，钒的溶出率大幅提高至95%以上。本次研究中，作者提出了CaSO4重结晶云母结构弛豫强化钒溶出法。通过研究硫酸钙水热结晶过程基元吸附-迁移行为，揭示云母颗粒表面硫酸钙晶体界面生长规律，确立了CaSO4重结晶作用下云母结构局部应力-应变内在关系，创建了微裂纹生长促进钒云母结构弛豫释放的强化机制，为复杂多相浸出体系下页岩钒的高效溶出提供了创新性理论指导与技术支持。

我国钒页岩储量丰富，其作为稀有金属钒的一种重要来源，近年来得到了国内外众多学者的广泛关注。其中，如何提升晶格结构钒的溶出效率，缩短反应时间，简化工艺过程成为当前重要研究热点。研究发现，K2SO4的引入，在特定条件下能够显著诱导CaSO4重结晶，使钒云母颗粒产生微裂纹，发生结构弛豫，钒云母溶解增强，钒的溶出率大幅提高至95%以上。. 项目研究发现，云母(001)解离晶面具有离子化特性，能够吸附溶液中的碱土金属离子或碱金属离子。基于密度泛函理论计算得出，碱土金属离子（如钙、镁）的吸附能明显低于碱金属离子（钾、钠）。在硫酸体系中，这一离子化特征引发了硫酸钙在云母表面的沉积与长大。但是硫酸钙的成核生长存在非稳态性，使硫酸钙发生了脱粘现象。基于晶须增强机理，分析了硫酸钙对云母基体弹性模量和残余应力的影响，发现硫酸钙、云母的弹模和热膨胀性的失配，使二者相界面处产生很大的剪应力，造成了宏观应力裂纹。颗粒微裂纹的增殖，使浸出反应界面快速增加，强化了钒的浸出。通过碱金属盐的激发相变控制，可以保证早期快速钙沉积与生长，后期稳定脱粘，保障充分的新鲜反应界面。. 项目提出了CaSO4重结晶云母结构弛豫强化钒溶出法，确立了CaSO4重结晶作用下云母结构局部应力-应变内在关系，创建了微裂纹生长促进钒云母结构弛豫释放的强化机制，为复杂多相浸出体系下页岩钒的高效溶出提供了创新性理论指导与技术支持。.发表学术期刊论文6篇，其中中科院3区以上SCI论文5篇；申请国家发明专利 2件；培养硕士研究生1人；主办国内学术会议1次，参加国内学术会议4次。