改性季銨鹽從高堿度溶液中萃取釩的研究.pdf

1、鋁土礦中都不同程度的含有 V2O5，這可作為提取釩的資源，且氧化鋁生產流程中的釩對氧化鋁產品質量有較大影響。針對氧化鋁生產流程中釩的危害和現有回收工藝如結晶法、離子交換法等存在流程長、能耗高、回收率低等問題，本文提出了料液不經處理，采用季銨鹽直接從高堿度的氧化鋁種分母液中直接提取釩，萃余液直接返回鋁土礦浸出工序的新工藝。本文主要進行了改性季銨鹽從高堿度含釩溶液中萃取釩的研究，分別從萃取劑的篩選與轉型、萃取和反萃影響因素及萃取機理三方面進

2、行了研究，這將對采用溶劑萃取法從鋁土礦中提取釩具有一定的參考價值。
　　研究了選用不同類型萃取劑從高堿度溶液中萃取釩。結果表明，轉型后的CO32-型季銨鹽TOMAC的萃取性能要明顯優(yōu)于HCO3-、SO42-和Cl-型季銨鹽TOMAC的萃取性能，確定選用CO32-型季銨鹽 TOMAC為后續(xù)實驗研究的萃取劑。研究了Cl-型季銨鹽TOMAC轉型過程，通過測定處理后溶液中Cl-、SO42-、CO32-等陰離子的濃度來計算交換平衡率，并結合

3、分析萃取劑轉型前后的紅外光譜圖，確定轉型各個步驟所需的處理次數。結果表明，在相比O/A為2/1，溫度為25℃，振蕩時間為1h的條件下，Cl-型季銨鹽經3mol/L的H2SO4溶液處理7次后可得到SO42-型季銨鹽，有機相再經過2mol/L的NaOH溶液洗滌2次和1mol/L的NaHCO3溶液處理5次后，可得到HCO3-型季銨鹽，最后再經過2mol/L的NaOH溶液處理2次后，可得到CO32-型季銨鹽。
　　實驗考察了萃取劑濃度、仲

4、辛醇濃度、料液堿度、料液初始含釩濃度、相比O/A、溫度、振蕩時間等因素對釩萃取率的影響，繪制了釩的萃取等溫曲線，并通過正交實驗法得到了較優(yōu)的萃取條件。結果表明，在料液堿度為1.5mol/L，料液初始含釩濃度為3.57g/L，有機相質量分數組成為50％CO32-型 TOMAC+20%仲辛醇+30%磺化煤油，相比O/A為2/1，溫度為25℃，振蕩時間為10min的條件下，測得有機相中V2O5的飽和容量約為5.85g/L，釩的單級萃取率為80

5、%。在此條件下，經過五級逆流萃取模擬實驗后，釩的萃取率可達到99.5%，萃余液中V2O5濃度可降至0.05g/L以下。通過對比不同的反萃取體系，確定了反萃劑組成為1.5mol/LNa2CO3+1.0mol/LNaOH，在相比 O/A為1/1，溫度為25℃，振蕩時間為10min的條件下，釩的單級反萃取率可達到75%。在該條件下，繪制了釩的反萃等溫曲線。結果表明，含釩濃度為4.2g/L的負載有機相經過二級逆流反萃后有機相中釩濃度可降至0.0

6、2g/L以下。
　　本文還研究了季銨鹽TOMAC從高堿度溶液中萃取釩的機理。通過斜率法、飽和容量法和等摩爾系列法的實驗結果表明，季銨鹽TOMAC從高堿度溶液中萃取釩屬于陰離子交換反應，萃合物的組成形式可能為(R3CH3N)3VO4，反應方程式可表示為：此處公式省略！熱力學分析表明，季銨鹽萃取劑 TOMAC從高堿度溶液中萃取釩的反應焓變?yōu)椤鱄=-17.79kJ/mol，該萃取反應為放熱反應，提高溫度將不利于反應的進行；動力學分析表明