石油焦堿法降釩及堿浸液中釩的結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、石油焦是生產(chǎn)鋁電解用炭素陽(yáng)極的主要原材料，石油焦質(zhì)量的好壞對(duì)鋁的電解效率起到至關(guān)重要的作用。目前，國(guó)內(nèi)外大多數(shù)石油焦中釩的含量超標(biāo)，高釩石油焦生產(chǎn)的炭素陽(yáng)極在電解鋁的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生過(guò)度消耗，嚴(yán)重影響了鋁的電解效率。本文主要研究了用NaOH-Na2CO3堿性體系氧化浸出石油焦中的釩，并對(duì)浸出液中釩酸根的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了多重分析，為進(jìn)一步優(yōu)化釩工藝提供理論依據(jù)。
　　本文的研究對(duì)象（高釩石油焦）是由山東某工廠提供的，前期初步探索研究了在常溫常

2、壓條件下用堿法從高釩石油焦中浸出釩的工藝，并對(duì)此原料進(jìn)行了槽浸、柱浸、堆浸等試驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)研究分析了槽浸過(guò)程中各個(gè)主要因素對(duì)浸出性能的影響，確定了在實(shí)驗(yàn)條件為：溫度110℃，液固比為6：1，NaOH濃度為150g/L時(shí)，浸出效果達(dá)到最大，浸出率可達(dá)到67.89％，與實(shí)驗(yàn)初期相比，有明顯增加。在不同濃度的試驗(yàn)條件下對(duì)原料進(jìn)行柱浸試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)NaOH濃度為75g/L時(shí)，浸出率最大可達(dá)53.76%，在NaOH濃度為75g/L時(shí)對(duì)石油焦進(jìn)行堆浸試

3、驗(yàn)，浸出率最大可達(dá)47.97%。
　　第二階段則是對(duì)NaOH-V2O5分析純?nèi)芤后w系進(jìn)行了紅外圖譜的分析，確定了溶液中存在的離子結(jié)構(gòu)以及隨著各條件改變時(shí)，離子結(jié)構(gòu)的變化情況。針對(duì)溶液中的離子結(jié)構(gòu)，改變浸出條件，分析浸出液中離子結(jié)構(gòu)的變化，得出了三種釩酸根離子在浸出條件改變時(shí)的相互轉(zhuǎn)化情況。當(dāng)浸出溫度改變時(shí)，溶液中的V-O-H型釩酸根離子與V-O型離子相互轉(zhuǎn)化；當(dāng)改變浸出溫度時(shí)，V-O-V型釩酸根離子與V-OH型離子和V-O型離子相

4、互轉(zhuǎn)化；當(dāng)改變NaOH濃度時(shí)，在中低NaOH濃度下，V-OH型釩酸根離子與V-O-V型離子和V-O型離子相互轉(zhuǎn)化，在高NaOH濃度下，離子結(jié)構(gòu)基本不變化；當(dāng)改變Na2CO3濃度時(shí)，V-OH型釩酸根離子與V-O-V型離子發(fā)生轉(zhuǎn)化。并且，通過(guò)研究不同NaOH濃度下石油焦浸出液的拉曼光譜的變化，進(jìn)一步驗(yàn)證了溶液中的離子轉(zhuǎn)變情況。
　　第三階段則是研究了雜質(zhì)元素S對(duì)石油焦浸出過(guò)程的影響，通過(guò)測(cè)試浸出液的粘度、電導(dǎo)率、表面張力和接觸角的變化

5、，結(jié)合浸出率的變化，定性分析了溶液中雜質(zhì)元素S在浸出過(guò)程中起到的作用。研究結(jié)果表明：隨著硫酸鈉添加量的增加，石油焦浸出率是先上升后下降的。此時(shí)，粘度正好與之相反.另外，相同條件下電導(dǎo)率是先增大后減小再增大的.，而表面張力則先降低后基本保持不變?cè)俪尸F(xiàn)上升趨勢(shì)。接觸角的變化與浸出率大體相同，同樣是先減小后增大。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因主要是：當(dāng)鈉離子濃度較低時(shí)，對(duì)浸出反應(yīng)起促進(jìn)作用，加快反應(yīng)速率，提高了浸出率。當(dāng)鈉離子濃度升高時(shí)，溶液中鈉離子的水