AlSO4除去釩浸出液中硅的試驗(yàn)研究

1、長(zhǎng)春師范大學(xué)本科畢業(yè)論文摘 要研究了從含釩浸出液中分離硅的有效方法，考察了沉淀劑種類、沉淀劑用量，浸出液 pH 值、反應(yīng)時(shí)間、沉淀溫度和靜置時(shí)間對(duì)除硅和釩損失的影響。結(jié)果表明，在弱堿性條件下，鋁鹽對(duì)含釩液除硅有良好的效果，除硅率達(dá)到 99.12%，釩損失率小于 1.21%。該工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，釩硅分離效果好。關(guān)鍵詞：含釩浸出液 鎂鹽 除硅IIIAbstractThe effective method of separating silicon from vanadium containing leaching solution was studied. The effects of the typ

2、e of precipitant, the amount of precipitant, the pH value of the leaching solution, the reaction time, the precipitation temperature and the static time on the loss of silicon and vanadium were investigated. The results show that under the condition of weak alkali, aluminum salt has good effect on r

3、emoving silicon from vanadium containing liquid, and the loss rate of vanadium is less than 1.21% except 99.12% of silicon. The process is simple, and the separation effect of vanadium and silicon is good.Keywords: Vanadium containing leaching solution Magnesium salt Desilication目 錄摘 要IAbstractII第一章

4、 緒 論11.1 引言11.2 金屬釩簡(jiǎn)介11.2.1 金屬釩的歷史與資源分布11.2.2 金屬釩的物化性質(zhì)21.2.3 金屬釩的反應(yīng)及其化合物31.2.4 金屬釩的應(yīng)用領(lǐng)域31.2.5 金屬釩的的危害與防護(hù)41.2 釩浸出液除硅的研究?jī)?nèi)容51.3 國(guó)內(nèi)釩產(chǎn)業(yè)的發(fā)展建議51.4 研究背景51.5 實(shí)驗(yàn)意義6第二章 實(shí)驗(yàn)方法92.1 實(shí)驗(yàn)儀器及用品92.1.1 原料92.1.2 試劑及儀器設(shè)備92.2 實(shí)驗(yàn)方法92.2.1釩液中硅的測(cè)定92.2.2 浸取液中釩的測(cè)定102.2.3 浸出液的除硅處理12第三章 結(jié)果討論133.1 沉淀劑對(duì)除硅率和釩損失率的影響133.2 pH值對(duì)浸出率和釩損失率的

5、影響133.3 鋁鹽用量對(duì)釩損失率的影響143.4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)除硅的影響：153.5 溫度對(duì)釩損失率的影響153.6 靜置時(shí)間對(duì)釩損失率的影響16第四章 結(jié) 論17致 謝18參考文獻(xiàn)19原創(chuàng)性聲明20版權(quán)使用授權(quán)書(shū)20第一章 緒 論1.1 引言釩是一種重要的戰(zhàn)略資源，被廣泛運(yùn)用在很多行業(yè)。但是釩不能形成純度很高的富集礦，其中摻雜著很多雜質(zhì)，比如硅、鐵、磷等。含釩溶液的凈化除雜是十分重要的一個(gè)步驟，通過(guò)凈化除雜可以有效地將雜質(zhì)除去，并且使含釩液的濃度大幅度提高，為制備高純度V2O5打下良好的基礎(chǔ)。其中，對(duì)制備高純度釩影響最大的雜質(zhì)是硅，釩渣在水浸過(guò)程中，大量硅等雜質(zhì)以陰離子形態(tài)進(jìn)入浸出液，給后續(xù)

6、釩的分離富集及沉釩率造成嚴(yán)重影響，并導(dǎo)致產(chǎn)品硅含量普遍超標(biāo)。目前工業(yè)上含釩液的凈化除硅過(guò)程均采用靜置沉淀法，該法存在除硅率低、靜置時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)。目前產(chǎn)業(yè)化的釩渣提釩工藝主要有鈉化焙燒-水浸提釩和鈣化焙燒-酸浸提釩兩種，國(guó)內(nèi)外釩廠大多采用鈉化焙燒-水浸提釩工藝從釩渣生產(chǎn)氧化釩產(chǎn)品。上述提釩工藝技術(shù)雖不相同，但大都包括焙燒、浸出、分離凈化、沉淀、煅燒等工序，含釩溶液在進(jìn)行下一工序前都需要凈化處理。本研究針對(duì)工業(yè)現(xiàn)狀，在保證高釩回收率的前提下，對(duì)釩液中硅離子的去除進(jìn)行了試驗(yàn)研究，篩選了適宜的除硅劑，確定了適宜的除硅工藝條件，以實(shí)現(xiàn)釩與硅有效分離。1.2 金屬釩簡(jiǎn)介1.2.1 金屬釩的歷史與資源分布1

7、882年，英國(guó)列克魯佐特鋼鐵公司用含釩1.1%的煉鋼爐渣制得釩的磷酸鹽，年產(chǎn)量約60t。用戶是生產(chǎn)苯胺黑的染料廠。在19世紀(jì)末20世紀(jì)初，俄羅斯開(kāi)始利用碳還原法還原鐵和釩氧化物，首次制備出釩鐵合金(含V35%40%)。19021903年俄羅斯進(jìn)行了鋁熱法制取釩鐵的試驗(yàn)。1927年，美國(guó)的馬爾登和賴奇用金屬鈣還原五氧化二釩(V2O5)，第一次制得了含釩99.3%99.8%的可鍛性金屬釩。19世紀(jì)末，研究還發(fā)現(xiàn)了釩在鋼中能顯著改善鋼材的機(jī)械性能，從而使釩在工業(yè)上才得到廣泛應(yīng)用。至20世紀(jì)初，人們開(kāi)始大量開(kāi)采釩礦。到目前為止，世界上生產(chǎn)釩的礦石主要以釩鈦磁鐵礦為主，在俄羅斯、南非、中國(guó)、澳大利亞及美

8、國(guó)等國(guó)家都有豐富的釩鈦磁鐵礦資源，此外在釩鈾礦、鋁土礦、磷巖礦、碳質(zhì)頁(yè)巖、石油燃燒灰渣、廢催化劑等均可作為回收釩的資源。釩的蹤跡遍布全世界。在地殼中，釩的含量并不少，平均在兩萬(wàn)個(gè)原子中，就有一個(gè)釩原子，比銅、錫、鋅、鎳的含量都多，但釩的分布太分散了，幾乎沒(méi)有含量較多的礦床。在海水中，在海膽等海洋生物體內(nèi)，在磁鐵礦中，在多種瀝青礦物和煤灰中，在落到地球的隕石和太陽(yáng)的光譜線中，人們都發(fā)現(xiàn)了釩的蹤影。釩是地球上廣泛分布的微量元素，其含量約占地殼構(gòu)成的0.02%，獲取相對(duì)容易。世界上已知的釩儲(chǔ)量有98%產(chǎn)于釩鈦磁鐵礦。除釩鈦磁鐵礦外、釩資源還部分賦存于磷塊巖礦，含鈾砂巖，粉砂巖，鋁土礦，含碳質(zhì)的原油、

9、煤、油頁(yè)巖及瀝青砂中。世界釩鈦磁鐵礦的儲(chǔ)量很大，并且集中在少數(shù)幾個(gè)國(guó)家和地區(qū)，包括：獨(dú)聯(lián)體、美國(guó)、中國(guó)、南非、挪威、瑞典、芬蘭、加拿大、澳大利亞，并且集中分布在南非洲、北美洲等地區(qū)。根據(jù)1988年美國(guó)礦業(yè)局統(tǒng)計(jì)資料表明，世界釩儲(chǔ)量基礎(chǔ)為1.6億噸（以釩計(jì)）。按目前的開(kāi)采量計(jì)算，世界現(xiàn)探明的釩資源可供開(kāi)采150年。從儲(chǔ)量基礎(chǔ)看，南非占46%，獨(dú)聯(lián)體占23.6%，美國(guó)占13.1%，中國(guó)占11.6%，其它國(guó)家的總和不足6%。4在南非，釩通常在釩磁鐵礦的礦層中產(chǎn)生。這些礦層的平均品位為1.5%。據(jù)估計(jì)，南非釩儲(chǔ)量約為1250萬(wàn)噸，世界第一。礦物有釩酸鉀鈾礦、褐鉛礦和綠硫釩礦、石煤礦等。中國(guó)是釩資源比較

10、豐富的國(guó)家，釩儲(chǔ)量為2055萬(wàn)噸（以V2O5計(jì)）主要賦存釩鈦磁鐵礦中，且集中分布在四川的攀枝花市、河北承德市。攀枝花釩儲(chǔ)量為1295萬(wàn)噸，占中國(guó)釩儲(chǔ)量的63%。1.2.2 金屬釩的物化性質(zhì)1.物理性質(zhì)釩是一種銀灰色的金屬。熔點(diǎn)189010，屬于高熔點(diǎn)稀有金屬之列。它的沸點(diǎn)3380，純釩質(zhì)堅(jiān)硬，無(wú)磁性，具有延展性，但是若含有少量的雜質(zhì)，尤其是氮，氧，氫等，能顯著降低其可塑性。表 1-1 金屬釩的物理性質(zhì)性質(zhì)參數(shù)原子體積（立方厘米/摩爾）8.78相對(duì)原子質(zhì)量50.94莫氏硬度7聲音在其中的傳播速率（m/s）4560密度（g/cm3）5.96熔點(diǎn)189010沸點(diǎn)3000原子序數(shù)23質(zhì)子數(shù)23中子數(shù)3

11、7電子數(shù)232.化學(xué)性質(zhì)釩的性質(zhì)和鉭以及鈮相似，英國(guó)化學(xué)家羅斯科研究了它的性質(zhì)，確定它與鉭和鈮相似，這為它們?nèi)齻€(gè)在元素周期表中共建一個(gè)分族建立了基礎(chǔ)。釩屬于中等活潑的金屬，化合價(jià)+2、+3、+4和+5。其中以5價(jià)態(tài)為最穩(wěn)定，其次是4價(jià)態(tài)，五價(jià)釩的化合物具有氧化性能，低價(jià)釩則具有還原性。釩的價(jià)態(tài)越低還原性越強(qiáng)。電離能為6.74電子伏特，具有耐鹽酸和硫酸的本領(lǐng)，并且在耐氣、耐鹽、耐水腐蝕的性能要比大多數(shù)不銹鋼好。釩空氣中不被氧化，可溶于氫氟酸、硝酸和王水。表 1-2 金屬釩的化學(xué)性質(zhì)性質(zhì)參數(shù)所屬周期4所屬族數(shù)VB電子層分布2-8-11-2電子層2-8-11-2價(jià)電子排布K-L-M-N氧化態(tài)V+3,

12、 V+4, V+5 ,V-3, V-1, V0, V+1, V+2外圍電子層排布3d3 4s2核電荷數(shù)231.2.3 金屬釩的反應(yīng)及其化合物高溫下，金屬釩很容易與氧和氮作用。當(dāng)金屬釩在空氣中加熱時(shí)，釩氧化成棕黑色的三氧化二釩、深藍(lán)色的四氧化二釩，并最終成為桔黃色的五氧化二釩：釩在氮?dú)庵屑訜嶂?001300會(huì)生成氮化釩。釩與碳在高溫下可生成碳化釩，但碳化反應(yīng)必須在真空中進(jìn)行。當(dāng)釩在真空下或惰性氣氛中與硅、硼、磷、砷一同加熱時(shí)，可形成相應(yīng)的硅化物、硼化物、磷化物和砷化物。不同價(jià)態(tài)的釩離子有不同的顏色：（VO2）+顏色為淺黃色或深綠色，（VO）2+顏色為藍(lán)色，V3+為綠色，V2+為紫色。我們平常說(shuō)的

13、釩鹽是指這幾種：含有V4+的，含有(VO3)-的（偏釩酸鹽），含有(VO4)3-的（正釩酸鹽），他們包括：偏釩酸銨、偏釩酸鈉、偏釩酸鉀、正釩酸鈉、焦釩酸鈉；四價(jià)鹽：硫酸氧釩、草酸氧釩；四氯化釩等鹵化釩類；三氯氧釩等鹵氧化釩類。釩的鹽類的顏色真是五光十色，有綠的、紅的、黑的、黃的，綠的碧如翡翠，黑的猶如濃墨。如二價(jià)釩鹽常呈紫色；三價(jià)釩鹽呈綠色，四價(jià)釩鹽呈淺藍(lán)色，四價(jià)釩的堿性衍生物常是棕色或黑色，而五氧化二釩則是紅色的。這些色彩繽紛的釩的化合物，被制成鮮艷的顏料：把它們加到玻璃中，制成彩色玻璃，也可以用來(lái)制造各種墨水。1.2.4 金屬釩的應(yīng)用領(lǐng)域在鋼中加入百分之幾的釩，就能使鋼的彈性、強(qiáng)度大增 ，

14、抗磨損和抗爆裂性極好，既耐高溫又抗奇寒，難怪在汽車(chē)、航空、鐵路、電子技術(shù)、國(guó)防工業(yè)等部門(mén)，到處可見(jiàn)到釩的蹤跡。此外，釩的氧化物已成為化學(xué)工業(yè)中最佳催化劑之一，有“化學(xué)面包”之稱。主要用于制造高速切削鋼及其他合金鋼和催化劑。把釩摻進(jìn)鋼里，可以制成釩鋼。釩鋼比普通鋼結(jié)構(gòu)更緊密，韌性、彈性與機(jī)械強(qiáng)度更高。釩鋼制的穿甲彈，能夠射穿40厘米厚的鋼板。但是，在鋼鐵工業(yè)上，并不是把純的金屬釩加到鋼鐵中制成釩鋼，而是直接采用含釩的鐵礦煉成釩鋼。釩具有眾多優(yōu)異的物理性能和化學(xué)性能，因而釩的用途十分廣泛，有金屬“維生素”之稱。最初的釩大多應(yīng)用于鋼鐵，通過(guò)細(xì)化鋼的組織和晶粒，提高晶粒粗化溫度，從而起到增加鋼的強(qiáng)度、

15、韌性和耐磨性。后來(lái)，人們逐漸又發(fā)現(xiàn)了釩在鈦合金中的優(yōu)異改良作用，并應(yīng)用到航空航天領(lǐng)域，從而使得航空航天工業(yè)取得了突破性的進(jìn)展。隨著科學(xué)技術(shù)水平的飛躍發(fā)展，人類對(duì)新材料的要求日益提高。釩在非鋼鐵領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其范圍涵蓋了航空航天、化學(xué)、電池、顏料、玻璃、光學(xué)、醫(yī)藥等眾多領(lǐng)域。釩“現(xiàn)代工業(yè)的味精”，是發(fā)展現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代國(guó)防和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不可缺少的重要材料。釩在冶金業(yè)中用量最大。從世界范圍來(lái)看，釩在鋼鐵工業(yè)中的消耗量占其生產(chǎn)總量的85%。與此同時(shí)，釩在化工、釩電池、航空航天等其它領(lǐng)域的應(yīng)用也在不斷擴(kuò)展，且具有良好發(fā)展前景。釩在鋼鐵工業(yè)中主要用作合金添加劑，鋼鐵工業(yè)的發(fā)展變化對(duì)預(yù)測(cè)釩的需求至關(guān)

16、重要。也就是說(shuō)，鋼鐵對(duì)釩的需求趨勢(shì)決定了釩工業(yè)的命運(yùn)。中國(guó)鋼產(chǎn)量大約6億噸，平均每噸釩的消費(fèi)強(qiáng)度增加10g，折合五氧化二釩約為1.1萬(wàn)噸。而在美國(guó)，碳素鋼和高強(qiáng)度低合金鋼是鋼鐵工業(yè)中釩用量最大的鋼種，占鋼鐵工業(yè)釩用量的60%以上，其次是高合金鋼。1.2.5 金屬釩的的危害與防護(hù)釩在天然水中的濃度很低，一般河水中為0.0120ppb，平均為1ppb。海水含釩量為0.92.5ppb。盡管水體中可溶性的釩含量很低，但是水中懸浮物含釩量是很高的。懸浮物的沉積導(dǎo)致水中釩向底質(zhì)遷移，并使水體得到凈化。土壤中的釩主要以VO3-陰離子狀態(tài)存在。土壤的氧化性越高、堿性越大，釩越易形成VO3-離子。當(dāng)土壤的酸度增

17、大時(shí)，VO3-離子易轉(zhuǎn)變成多釩酸根復(fù)合陰離子。它們都容易被粘土和土壤膠體及腐殖質(zhì)固定而失去活性，釩在土壤中的遷移性較弱。對(duì)人體危害金屬釩的毒性很低。釩化合物（釩鹽）對(duì)人和動(dòng)物具有毒性，其毒性隨化合物的原子價(jià)增加和溶解度的增大而增加，如五氧化二釩為高毒，可引起呼吸系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、胃腸和皮膚的改變。危害防治皮膚接觸：脫去污染的衣著，用肥皂水及清水徹底沖洗。眼睛接觸：立即翻開(kāi)上下眼瞼，用流動(dòng)清水沖洗15分鐘。就醫(yī)。吸入：脫離現(xiàn)場(chǎng)至空氣新鮮處，用水漱洗鼻咽部的粉塵。就醫(yī)。食入：誤服者就醫(yī)。對(duì)癥治療。231.2 釩浸出液除硅的研究?jī)?nèi)容凈化除去溶液中的硅對(duì)制備純釩化合物是一個(gè)十分重要的課題，尤其采用弱堿性

18、和弱酸性按鹽沉釩法是如此，因此除去釩溶液中的硅引起不少研究者重視。有一些科學(xué)家利用CaCl2+NaOH和Al(OH)3的堿性溶液除硅：Ca：Al=1：2(摩爾比)，用量Al：Si=1。原液成分：V2O5150g/l，Si0.47g/l，F(xiàn)e0.4g/l，Mn0.45g/l，凈化時(shí)間4小時(shí)。確認(rèn)溫度不影響凈化率，但大于800攝氏度時(shí)Al(OH)3溶解。也有科學(xué)家用以下辦法除硅：（1）聚丙烯酸胺或聚乙烯醇在不同溫度下進(jìn)行試驗(yàn),未取得成功；（2）預(yù)先加少量NH4Cl亦未取得成功；（3）加NaF未成功；（4）加鋁銨釩效果很好。用量鋁銨釩4.55g/l，可使硅降到0.110.15%。上述原液均系接近中性

19、的偏釩酸鈉溶液。本文的目的是研究強(qiáng)堿性釩渣浸出液(即NaVO3一NaOH一H2O或NaVO3一Na2CO3一NaHCO3一H2O系)中硅的除去方法。1.3 國(guó)內(nèi)釩產(chǎn)業(yè)的發(fā)展建議1、拓展釩的應(yīng)用領(lǐng)域，發(fā)展高技術(shù)釩產(chǎn)品，加快釩在電池、超導(dǎo)等高技術(shù)行業(yè)的應(yīng)用研發(fā)。2、引導(dǎo)企業(yè)發(fā)展釩產(chǎn)品深加工。從政策上或相關(guān)行業(yè)(如建筑行業(yè))標(biāo)準(zhǔn)上，加大力度鼓勵(lì)高釩鋼的使用，推動(dòng)高釩鋼技術(shù)的升級(jí)，向國(guó)際水平靠攏。3、加強(qiáng)國(guó)內(nèi)釩產(chǎn)業(yè)的監(jiān)管與整合力度，從規(guī)模與環(huán)保上設(shè)定行業(yè)準(zhǔn)入門(mén)檻。對(duì)那些不合法的投機(jī)者，進(jìn)行嚴(yán)厲打擊，以保護(hù)礦脈的完整性與可開(kāi)采性，確保市場(chǎng)秩序。第85屆國(guó)際釩技術(shù)委員會(huì)會(huì)員大會(huì)在京召開(kāi)(2013年9月25

20、日)，大會(huì)分析認(rèn)為，未來(lái)五年,全球釩產(chǎn)品的市場(chǎng)消費(fèi)結(jié)構(gòu)不會(huì)有較大的改變,仍然是鋼鐵(90-93%)、有色合金(4-5%)、化學(xué)與功能材料(3-4%)三大應(yīng)用領(lǐng)域,但產(chǎn)品品種將在延伸的基礎(chǔ)上更加系列化、多樣化、功能化, 釩產(chǎn)品的制造、消費(fèi)與研發(fā)中心將轉(zhuǎn)移至中國(guó),中國(guó)高端釩產(chǎn)品將會(huì)基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,釩氮合金與釩功能材料的消費(fèi)比例將會(huì)進(jìn)一步增加，中國(guó)國(guó)內(nèi)釩產(chǎn)品的市場(chǎng)消費(fèi)總量將會(huì)由目前的56萬(wàn)噸/年,增長(zhǎng)到2015年的89萬(wàn)噸/年；全球釩產(chǎn)品的市場(chǎng)消費(fèi)總量將會(huì)由目前的12-13萬(wàn)噸/年,提高到16-18萬(wàn)噸/年(2015年)；釩電池儲(chǔ)能技術(shù)預(yù)計(jì)在2018年左右開(kāi)始形成產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，屆時(shí)釩產(chǎn)品市場(chǎng)又將增加一

21、大消費(fèi)領(lǐng)域，世界釩產(chǎn)業(yè)的前景將更加光明。1.4 研究背景釩是一種重要的戰(zhàn)略資源，是發(fā)展現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代國(guó)防和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不可缺少的重要材料1-4。釩鈦磁鐵礦是釩的主要礦物資源5，釩渣是主要的提釩原料，目前產(chǎn)業(yè)化的釩渣提釩工藝主要有鈉化焙燒 - 水浸提釩和鈣化焙燒 - 酸浸提釩兩種，國(guó)內(nèi)外釩廠大多采用鈉化焙燒-水浸提釩工藝從釩渣生產(chǎn)氧化釩產(chǎn)品6。上述提釩工藝技術(shù)雖不相同，但大都包括焙燒、浸出、分離凈化、沉淀、煅燒 7 等工序，含釩溶液在進(jìn)行下一工序前都需要凈化處理。硅是影響高純釩質(zhì)量的主要雜質(zhì)，釩渣水浸時(shí)，大量硅等雜質(zhì)以陰離子形態(tài)進(jìn)入浸出液8，給后續(xù)釩的分離富集及沉釩率造成嚴(yán)重影響，并導(dǎo)致產(chǎn)品硅含

22、量普遍超標(biāo)。為達(dá)到除去雜質(zhì)、富集釩，制備高純度高 V2O5 的目的，含釩液的凈化處理尤為重要。目前工業(yè)上含釩液的凈化除硅過(guò)程均采用靜置沉淀法9-10，該法存在除硅率低、靜置時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)。本研究針對(duì)工業(yè)現(xiàn)狀，在保證高釩回收率的前提下，對(duì)釩液中硅離子的去除進(jìn)行了試驗(yàn)研究，篩選了適宜的除硅劑，確定了適宜的除硅工藝條件，以實(shí)現(xiàn)釩與硅有效分離。釩不僅在地殼中分布很廣，而且量也很大，甚至比鋅、鎳、銅、錫等金屬的含量都多，但是卻很少有集中，幾乎沒(méi)有富礦的礦床，而提取釩的過(guò)程就目前技術(shù)形式而言并不是十分的先進(jìn)，石煤作為我國(guó)獨(dú)有的一種礦物更是充分的體現(xiàn)出了這種特點(diǎn)，在早些年石煤是作為一種劣質(zhì)燃料被大家所熟知，但

23、是僅僅作為燃料對(duì)于石煤這種燃燒值并不高的礦石來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)直就是一種對(duì)資源的浪費(fèi)，隨著釩的廣泛應(yīng)用，石煤這種“劣質(zhì)燃料”有了更有意義的使用方法用于制取釩。石煤提釩的傳統(tǒng)工藝是經(jīng)鈉化焙燒后水浸出，得到含釩的浸出液，浸出液中加入硫酸或鹽酸過(guò)濾后得到粗釩，粗釩再用氫氧化鈉溶解后過(guò)濾取得濾液，向?yàn)V液中加入氯化銨，得到偏釩酸銨，加熱分解得到五氧化二釩1。該工藝浸出的浸出率不到50%。沉粗硅過(guò)程中釩的損失率約為6%，整個(gè)過(guò)程硅的收率不到百分之五十。所以如何高效提釩則成為了當(dāng)今重要的一個(gè)研究項(xiàng)目。目前含釩礦物可經(jīng)過(guò)焙燒，浸出，分離，凈化沉淀煅燒等工序提取含釩的浸出液，而含釩的浸取液中主要雜質(zhì)為硅。硅雜質(zhì)在含釩浸出液

24、中以陰離子形式存在，嚴(yán)重影響接下來(lái)的提釩工藝。在選擇除去硅的方法時(shí)，在工業(yè)上多采用靜置沉淀法，此方法耗時(shí)長(zhǎng)，并且除硅效果差。而更有效的方法則是沉淀劑沉淀法，在沉淀劑除硅法中，常以鋁鹽作為沉淀劑去除浸出液中硅，鋁鹽具有良好的沉淀效果，而鎂鹽同樣可以除去釩浸取液中的雜質(zhì)硅，但除去硅的同時(shí)不可避免會(huì)有一部分的釩元素與形成的硅酸水合物夾雜在一起損失掉，讓本就在礦石中含量不多的釩在提取過(guò)程中大量損失是一種耗能耗時(shí)的做法。1.5 實(shí)驗(yàn)意義對(duì)工業(yè)硅而言，其在工業(yè)上用來(lái)獲取單質(zhì)硅。其通常用來(lái)制造有機(jī)硅合物，或者制造半導(dǎo)體材料，或者其他具有獨(dú)特使用途徑的化合物等等。1） 用于制造有機(jī)硅，例如硅脂、硅橡膠等有機(jī)化

25、合物。其中，硅橡膠擁有承受的溫度高、彈性性能強(qiáng)、通常用在醫(yī)療器械、工業(yè)器械高溫墊層等等。硅油則是一類具有稠狀結(jié)構(gòu)的油，通常情況下其粘稠度不會(huì)受到溫度的干擾，通常用來(lái)制造高端的潤(rùn)滑油等等，除此之外，其還能夠被制成透明度高的無(wú)色液體，充當(dāng)一種有效的防水涂層涂于某些材料的外表面。對(duì)于硅脂而言，其一般主要用來(lái)制造變電站高壓室的絕緣漆、房屋外部圖層等等。2） 用于生產(chǎn)半導(dǎo)體材料。在當(dāng)前的社會(huì)中，電子行業(yè)迅猛發(fā)展離不開(kāi)集成電路的發(fā)展，然而對(duì)于集成電路而言，其主要的材料就是純度極高的硅，因此，在工業(yè)生產(chǎn)中需要生產(chǎn)大量的高純度硅來(lái)滿足半導(dǎo)體材料。除此之外，其還能夠被用來(lái)制造光纜，可以這么講，單質(zhì)硅已經(jīng)在當(dāng)前的

26、信息科技時(shí)代中扮演中非常重要的角色。3） 用于生產(chǎn)硅合金。當(dāng)前，在所有的硅合金當(dāng)中，使用量最廣的是硅合金。其通常被作為某種強(qiáng)復(fù)合脫氧劑而大量使用。在鋼材煉制的流程中其能夠替代作為脫氧劑的純鋁來(lái)提升反應(yīng)過(guò)程中的脫氧效率，并且還能夠使得鋼的金屬液體得到凈化，從而使鋼品質(zhì)得到提升。這種材料的化學(xué)性質(zhì)是，密度比較小，受熱膨脹性較小，耐磨及鑄造工藝性能優(yōu)良，被用于生產(chǎn)某些鑄件時(shí)其表現(xiàn)出非常優(yōu)良的抗打擊性能及致密性能，能夠使得鑄件的使用時(shí)間大幅度提升，通常用來(lái)制造太空飛行器上的細(xì)小零件。除吃之外，用其制造的硅銅合金表現(xiàn)出非常優(yōu)越的焊接能力，在焊接過(guò)程中，出現(xiàn)電火花的情況較少，并具有抗擊爆炸能力，一般情況下

27、用來(lái)制造儲(chǔ)氣罐。4） 用于制造硅鋼片。在液態(tài)的鋼中放入單質(zhì)硅就能夠生產(chǎn)出硅鋼片，這種化合物能夠使得鋼的導(dǎo)磁性能得到很大的提升，并使鐵磁損耗大幅度下降，通常情況下，主要用于生產(chǎn)各種變壓器或者發(fā)電機(jī)內(nèi)部的鐵芯，從而使其自身的性能得到大幅度提升。5） 純度很高的單質(zhì)硅是制造半導(dǎo)體材料的最重要的元素。往單質(zhì)硅中加入元素周期表中VA族的一些化學(xué)元素，能夠構(gòu)成N型硅半導(dǎo)體材料，往單質(zhì)硅中加入元素周期表中IIIA族的一些化學(xué)元素，能夠構(gòu)成P型硅半導(dǎo)體材料。然后將兩種類型的半導(dǎo)體材料融合就能夠制成具有空間電荷區(qū)，此材料被大量的應(yīng)用于太陽(yáng)能發(fā)電的電池板中，通過(guò)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能。在目前大力提倡新能源發(fā)電的時(shí)代，

28、該材料在其中扮演著非常重要的角色。除此之外，其還用于生產(chǎn)一些晶體管，例如BJT，MOSFET等。6） 用于生產(chǎn)航空器及金屬陶瓷等高科技材料。在高溫條件下，將其與陶瓷混合進(jìn)行高溫灼燒，就能夠得到金屬陶瓷復(fù)合材料，其具有柔韌性強(qiáng)，易于切割，抗高溫，不斷擁有了兩種生產(chǎn)原料本身的特征，還對(duì)彼此存在的不足之處進(jìn)行了補(bǔ)償。通常用來(lái)軍事領(lǐng)域，比如說(shuō)槍械、導(dǎo)彈等。世界首個(gè)航空器“哥倫比亞號(hào)”之所以能夠在穿越大氣層的時(shí)候沒(méi)有被高溫融化，就是依賴于其外表面覆蓋的硅瓦來(lái)實(shí)現(xiàn)的。7） 用于制造光纖，實(shí)現(xiàn)最前沿的通訊方式。用純凈的SiO2能夠制造出透明度非常高的玻璃光纖。激光信息在光纖中通信時(shí)，借助于數(shù)億次的光學(xué)傳播將

29、其向前傳送，替代了傳統(tǒng)用于信息傳統(tǒng)的電纜。該材料能夠容納的信息量非常大，與頭發(fā)絲大小的光纖，在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)就能夠一起傳遞大約256條數(shù)據(jù)信號(hào)，并且在其中傳遞的信號(hào)受到外界信號(hào)的影響非常小，無(wú)法對(duì)其進(jìn)行竊聽(tīng)，擁有很強(qiáng)的保密性。該項(xiàng)通信技術(shù)的出現(xiàn)使我們的生活產(chǎn)生了跨越式的變化。8） 用于生產(chǎn)性能更佳的有機(jī)類化合物。比如說(shuō)加入硅元素生產(chǎn)的有機(jī)硅所料擁有非常強(qiáng)烈的防水性能，能夠用于生產(chǎn)防水薄膜。在潮濕的墻壁上涂上含有該材料的涂層，則能夠一次性將滲透水問(wèn)題徹底解決。在比較重要的文物或者雕像上涂抹該材料，能夠阻止其外表面滋生青苔，抵御風(fēng)吹日曬。坐落于北京人民大會(huì)堂與天安門(mén)之間的紀(jì)念碑就使用了該材料，所以，在

30、任何時(shí)候該碑對(duì)保持著光鮮、干凈、清新。 9）因?yàn)橛袡C(jī)硅本身特殊的結(jié)構(gòu)，涵蓋了有機(jī)與無(wú)機(jī)兩種化合物的特點(diǎn)，因此，其具有粘度系數(shù)低、可壓縮性能好，氣態(tài)滲透性強(qiáng)等特點(diǎn)，此外，擁有抗低溫、抗高溫、絕緣性能強(qiáng)、抗氧化、不易然后、抗水性強(qiáng)、抗腐蝕性好、無(wú)色無(wú)味五毒等優(yōu)良的性能，其被大量運(yùn)用于工行各業(yè)中，例如用于軍事領(lǐng)域、醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域、工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域等等。在這些領(lǐng)域中，本材料主要充當(dāng)?shù)淖饔冒ㄓ糜诔洚?dāng)外部圖層，用來(lái)抗水、抗潮，用來(lái)充當(dāng)潤(rùn)滑、用來(lái)進(jìn)行填充等等。由于該類型有機(jī)材料的類別不斷增加，使用的范圍也持續(xù)拓展，逐漸構(gòu)成了新型材料市場(chǎng)中最具特點(diǎn)的產(chǎn)品系列，其中很多種類的化合物的性質(zhì)是其他化學(xué)品無(wú)法替代的。（1

31、0）硅可以提高植物莖稈的硬度，增加害蟲(chóng)取食和消化的難度。盡管硅元素在植物生長(zhǎng)發(fā)育中不是必需元素，但它也是植物抵御逆境、調(diào)節(jié)植物與其他生物之間相互關(guān)系所必需的化學(xué)元素。硅在提高植物對(duì)非生物和生物逆境抗性中的作用很大，如硅可以提高植物對(duì)干旱、鹽脅迫、紫外輻射以及病蟲(chóng)害等的抗性。硅可以提高水稻對(duì)稻縱卷葉螟的抗性，施用硅后水稻對(duì)害蟲(chóng)取食的防御反應(yīng)迅速提高，硅對(duì)植物防御起到警備作用。水稻在受到蟲(chóng)害襲擊時(shí)，硅可以警備水稻迅速激活與抗逆性相關(guān)的茉莉酸途徑，茉莉酸信號(hào)反過(guò)來(lái)促進(jìn)硅的吸收，硅與茉莉酸信號(hào)途徑相互作用影響著水稻對(duì)害蟲(chóng)的抗性。第二章 實(shí)驗(yàn)方法2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及用品2.1.1 原料試驗(yàn)所用弱堿性含釩浸

32、出液為四川某公司提供，料液主要成分為 ：V2O5，47.88 g/L；SiO2 ，0.6903 g/L。2.1.2 試劑及儀器設(shè)備硅標(biāo)準(zhǔn)溶液（1000 g/mL），國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心；鹽酸；硫酸；磷酸；高錳酸鉀溶液；硫酸亞鐵銨溶液；尿素溶液；亞硝酸鈉溶液；苯代鄰位氨基苯甲酸（指示劑）；硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)；五氧化二釩標(biāo)準(zhǔn)試劑（99.99%），優(yōu)級(jí)純；其他試劑除注明外，均為分析純。FA2104N 電子天平，上海民橋精科有限公司；DF-101S 集熱式加熱磁力攪拌器，鞏義市予華儀器有限公司；ST10-pH 測(cè)試筆，美國(guó)奧豪斯公司；ICP-OES 等離子體發(fā)射光譜儀，德國(guó)斯派克分析儀器公司

33、。2.2 實(shí)驗(yàn)方法 2.2.1釩液中硅的測(cè)定本實(shí)驗(yàn)采用硅鉬藍(lán)分光光度法計(jì)算硅(GB 7315287):分光光度法是通過(guò)測(cè)量特定波長(zhǎng)或測(cè)量物質(zhì)在某一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光的吸光度對(duì)該物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析的方法2。它具有靈敏度高、操作簡(jiǎn)便、實(shí)驗(yàn)快速等優(yōu)點(diǎn)3。在分光光度計(jì)中，將不同波長(zhǎng)的光連續(xù)地照射到一定濃度的樣品溶液上時(shí)，便可得到與不同波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的光吸收強(qiáng)度稱之為消光度4。并用分光光度儀測(cè)得原浸取液的消光度后，代入以下公式：其中K為硅標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率。E為測(cè)定的消光值。G為取樣毫升數(shù)。通過(guò)測(cè)量在添加沉淀劑前后的吸光度和配置標(biāo)準(zhǔn)溶液繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線所得的斜率可得到除硅率。圖2-1 具體操作為：準(zhǔn)確移取1、2、3、

34、4、5、6、7ml 0.1mg/ml SiO2標(biāo)準(zhǔn)溶液分別置于一組100 ml容量瓶中，并預(yù)留空白對(duì)照組。分別在每組中加入4 ml H2（SO）4（1:9）用水稀釋，然后加入6ml濃度為50g/L（5%）鉬酸銨溶液，搖晃均勻，放置20min后加入酸混合溶液（草酸-硫酸-抗壞血酸）并用去離子水稀釋至刻度線后混勻，放置20min后。加入1cm比色皿，和空白試樣對(duì)比，于分光光度計(jì)（特定波長(zhǎng)為700nm）。測(cè)量其吸光度，繪制硅的標(biāo)準(zhǔn)曲線，并根據(jù)曲線計(jì)算其斜率。再取某一特定條件下的一定量的釩浸取液，于100ml容量瓶中加入4ml H2（SO）4（1:9）用水稀釋，加入6ml濃度為50g/L（5%）鉬酸銨

35、溶液。混勻后，放置20min，然后加入草酸-硫酸-抗壞血酸混合溶液稀釋至刻度線，放置20min后，用1cm比色皿，于分光光度計(jì)波長(zhǎng)為700nm時(shí)測(cè)量其消光值為E1。再加入沉淀劑后，取等量加入沉淀劑沉淀后的浸出液，重復(fù)上述操作測(cè)量出其消光值為E2。則除硅率為E2/ E1。重復(fù)實(shí)驗(yàn)即可得出每組試驗(yàn)的除硅率。2.2.2 浸取液中釩的測(cè)定表2-1 實(shí)驗(yàn)試劑試劑名稱規(guī)格N-苯基鄰氨基苯鉀酸分析純重鉻酸鉀優(yōu)級(jí)純硫酸亞鐵銨分析純高錳酸鉀分析純亞硝酸鈉分析純?nèi)ルx子水本實(shí)驗(yàn)采用含釩頁(yè)巖作為原選礦，對(duì)礦物進(jìn)行破碎、研磨、造球等預(yù)處理后入爐，在馬弗爐中溫度1000下條件下進(jìn)行恒溫氧化焙燒，焙燒所得產(chǎn)物，再破碎，研磨

36、后進(jìn)行堿性浸出后得到用于除雜的浸出液，其中V2O5濃度為 6.650 g/L;含SiO2濃度為 5.971g/L。浸出液放入塑料瓶?jī)?nèi)妥善保存?zhèn)溆茫乐乖诓Ａ恐械墓柙赜绊懺鲆旱墓柙睾?。本?shí)驗(yàn)采用高錳酸鉀氧化硫酸亞鐵銨滴定法(GB 7315187):其反應(yīng)式為：V2O5+2FeSO4+3H2SO4Fe2(SO4)3+2VOSO4+3H2O將精確濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液加入到測(cè)量的溶液中，滴加到被測(cè)的溶液中，直到按照化學(xué)計(jì)量關(guān)系測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)溶液和測(cè)量物質(zhì)，直到達(dá)到定量反應(yīng)，定量反應(yīng)為止，在本實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)為，滴加釩指示劑后溶液由紫色變?yōu)榱辆G色，然后測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)溶液所消耗的體積，根據(jù)已知標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度和滴定時(shí)所

37、消耗的標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，推算出待測(cè)溶液中特定成分含量，這種定量分析的方法稱為滴定分析法，它是一種簡(jiǎn)便、快速并且在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用廣泛的定量分析方法，在排除人為誤差的情況下，滴定法在常量分析實(shí)驗(yàn)中具有較高的精準(zhǔn)度5。本實(shí)驗(yàn)采用高錳酸鉀-硫酸亞鐵銨作為滴定溶液，以不同條件下的釩浸出液作為被測(cè)溶液，記錄數(shù)據(jù)并帶入以下公式：其中為溶液中五氧化二釩濃度，單位g/l。為硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的滴定度，單位g/l。為滴定消耗的硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，單位ml。為取樣體積。可獲得原溶液中五氧化二釩的濃度，再以同樣方法即可測(cè)的加入沉淀劑后的五氧化二釩的濃度，可以得到加入沉淀劑后釩的損失率。在控制變量的條件下做多組實(shí)驗(yàn)，

38、對(duì)比結(jié)果即可得到釩損失量相對(duì)較小，除硅效果相對(duì)較好的一組實(shí)驗(yàn)條件。具體操作為：稱取0.1gN-苯基鄰氨基苯鉀酸和0.1g碳酸鈉加熱溶于100ml水中。稱取于150烘過(guò)3小時(shí)0.1180g的重鉻酸鉀（優(yōu)級(jí)純）溶于適量的水中，移入1000ml容量瓶中，并加水稀釋至刻度，混合均勻以備用。準(zhǔn)確稱取分析純硫酸亞鐵銨1.087g，溶于1000ml 2.5%硫酸中。稱取高錳酸鉀1.25g溶于50ml水中，移入100ml 棕色滴定瓶。稱取亞硝酸鈉0.5g溶于50ml水中，移入100ml 棕色滴定瓶。（高錳酸鉀溶液，亞硝酸鈉溶液很容易在光照下分解，應(yīng)保存在棕色滴定瓶中）。稱取5g硫酸亞鐵銨溶解于20ml的硫酸（

39、1：20）中，移入100ml容量瓶中，并用硫酸（1：20）稀釋至刻度線，并混和均勻（現(xiàn)用現(xiàn)配）。在測(cè)定中需要進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定方法如下：準(zhǔn)確吸取20ml的重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)濃度溶液，加入5ml磷酸溶液。及濃度為50%硫酸50ml，用水稀釋至200ml，并用硫酸亞鐵銨溶液滴至溶液呈淡黃色，再滴加N-苯基鄰氨基苯鉀酸指示劑2滴，繼續(xù)滴定至紅紫色變?yōu)榱辆G色，即為滴定終點(diǎn)。計(jì)算滴定度。滴定度計(jì)算公式：T=CVV1其中：T為硫酸亞鐵銨的標(biāo)準(zhǔn)溶液用量相對(duì)于待測(cè)溶液中五氧化二釩的量，單位為mg/ml。C為五氧化二釩標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，單位為mgml。V為吸取五氧化二釩標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，單位為ml。V1為滴定五氧化二釩標(biāo)準(zhǔn)溶

40、液消耗硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定的平均體積，單位為ml。準(zhǔn)確吸取一定量標(biāo)準(zhǔn)溶液，放置于250ml錐形瓶中，向錐形瓶中加入20ml水，然后20ml體積濃度為50%的稀硫酸和2.5ml的濃磷酸。滴加4%的硫酸亞鐵銨至溶液呈淡藍(lán)色，搖勻以水冷卻至室溫，然后滴加濃度為2.5%高錳酸鉀溶液至試液呈紅色且三分鐘內(nèi)不褪色，再向其中多加入12滴2.5%高錳酸鉀溶液，然后加入20ml濃度為 10%的尿素，滴加濃度為1%亞硝酸鈉至溶液中的紅色恰好完全消失后再過(guò)量3滴，充分搖晃后放置1min，向其中加入釩指示劑23滴，用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由紫色變?yōu)榱辆G色即為滴定反應(yīng)終點(diǎn)。記錄反應(yīng)消耗的標(biāo)準(zhǔn)液，并計(jì)算溶液中釩的

41、含量。溫度，pH值測(cè)定：本實(shí)驗(yàn)采用恒溫水浴加熱爐測(cè)定溶液溫度，恒溫水浴鍋廣泛應(yīng)用于干燥，濃縮，蒸餾，浸泡化學(xué)試劑，浸泡藥品和生物制劑，也可用于水浴恒溫加熱和其他溫度試驗(yàn)，是生物，遺傳，病毒，水產(chǎn)，環(huán)保，醫(yī)藥，衛(wèi)生，生化實(shí)驗(yàn)室，分析室教育科研的必備工具6，并擁有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1.恒溫水浴加熱爐工作室的水箱材料為不銹鋼，有優(yōu)秀的耐腐蝕性能。2.對(duì)溫度的控置十分準(zhǔn)確，方便研究易于觀察，還可以自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度，無(wú)需對(duì)其手動(dòng)加熱。3.操作簡(jiǎn)答，安全。采用恒溫水浴加熱爐改變浸出液溫度，并且以確保溫度準(zhǔn)確，不會(huì)因?yàn)橥Ｖ辜訜?，?dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差。本實(shí)驗(yàn)采用酸度計(jì)測(cè)量溶液的pH值:是一種化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的儀器設(shè)備，主要用于

42、精確測(cè)量液體介質(zhì)的pH值，測(cè)量浸出液的pH值。本實(shí)驗(yàn)需要多次測(cè)量溶液的pH值，用酸度計(jì)多次測(cè)量以盡可能消除人為誤差。2.2.3 浸出液的除硅處理提取200毫升的上述溶液，放在恒溫水浴箱中，充分?jǐn)嚢杈鶆?，并慢慢的向浸出液中加入沉淀劑，完全反?yīng)以后，放置一段時(shí)間，然后過(guò)濾并滴定，然后從中去除部分過(guò)濾液進(jìn)行釩、硅元素的測(cè)定，使用的方法和前面兩小節(jié)所用的方法相同。第三章 結(jié)果討論3.1 沉淀劑對(duì)除硅率和釩損失率的影響 在上述的實(shí)驗(yàn)中，我們分析了Ca鹽、Mg鹽、Ba鹽、Al鹽及PAAS等對(duì)硅的去除效果，當(dāng)實(shí)驗(yàn)條件為堿性、恒溫箱的溫度大約為60攝氏度的環(huán)境時(shí)，向溶液中加入上述準(zhǔn)備好的除硅溶劑，充分反應(yīng)后，

43、放置大約1小時(shí)，可以得出除硅的效果，結(jié)果見(jiàn)圖3-1。圖3-1 不同沉淀劑對(duì)去除釩液中硅及釩損失影響從上面的圖中，我們能夠得出，所用的各種除硅劑中，Al鹽所達(dá)到的效果最佳，溶液中的沉淀物幾乎消失殆盡，除硅率超過(guò)了96%。其他的除硅溶劑除硅的效果從高到低依次為Mg鹽、Ca鹽、Ba鹽、PAAS。從反應(yīng)物的耗費(fèi)量來(lái)講，上述的各個(gè)反應(yīng)中，利用AL鹽釩的消耗量最低，此外其對(duì)去除溶液中的磷也就有良好的效果。從效果來(lái)看，Ba鹽效果不是非常的好，大概是因?yàn)樵摲磻?yīng)的性質(zhì)率屬于吸熱反應(yīng)，所產(chǎn)生的生成物自身不穩(wěn)定而會(huì)出現(xiàn)水解，從而造成除硅的效率偏低。通盤(pán)對(duì)反應(yīng)物的耗費(fèi)量及最終的效果，本文認(rèn)為Al鹽的效果最好。3.2

44、pH值對(duì)浸出率和釩損失率的影響在酸堿度不同的環(huán)境下，硅存在的狀態(tài)也是不一樣的。在PH值小于7的溶液中，SiO32-會(huì)構(gòu)成不同結(jié)構(gòu)的H2SiO3并且其隊(duì)可以縮合為不同微細(xì)顆粒9，在PH值大于7的溶液，其通常是以NaSiO3的形式存在11，并且硅酸凝膠的生成快慢與反應(yīng)條件的酸堿度有很大的聯(lián)系。在溫度為60攝氏度，Si與AL鹽的摩爾比值為11.5的反應(yīng)條件下，將反應(yīng)環(huán)境的酸堿度進(jìn)行改變，充分反應(yīng)以后，放置約1小時(shí)，能夠得出不同的酸堿值對(duì)除硅效果的干擾情況，見(jiàn)圖3-2。圖3-2 pH值對(duì)除硅及釩損失率的影響從上圖能夠得出，在除硅反應(yīng)中，除硅的效率會(huì)因?yàn)樗釅A度的改變呈現(xiàn)出先變大后變小的趨勢(shì)。溶液酸堿度的

45、增大，其硅聚合的速度不斷的提升。當(dāng)酸堿度為9時(shí)，反應(yīng)除硅的效率達(dá)到最佳狀態(tài)，硅酸的聚合物也達(dá)到了最多。此是因?yàn)樵谠摲磻?yīng)條件下，Na2SiO3會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)生成H2SiO3，其中一部分H2SiO3與NaAlO2產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生 Na(AlO2)(SiO2)，剩下的部分則附著在該生成物的表面。當(dāng)反應(yīng)環(huán)境酸堿度繼續(xù)增加時(shí)，除硅的效率逐漸降低，大概是由于該鹽發(fā)生了水解反應(yīng)生成了一些沉淀，使得其表面積減少，從而使附著能力降低，進(jìn)而干擾硅的沉積快慢。與此同時(shí)，通過(guò)上述的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，我們也能夠得出，在PH值小于7的環(huán)境下，硅極易產(chǎn)生很小絮狀沉積物，且非常難以濾除。當(dāng)其值不斷減少時(shí)，釩也開(kāi)始產(chǎn)生沉積。當(dāng)反應(yīng)溶液

46、的酸堿值在6.5至9之間時(shí)，反應(yīng)物中的釩通常與離子的方式存于溶液中11，該釩酸根離子會(huì)產(chǎn)生水合程度不相同的晶體，造成該元素析出而大量損失。按照實(shí)驗(yàn)所得的結(jié)果顯示，本化學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該選擇酸堿度為9的條件下開(kāi)展。3.3 鋁鹽用量對(duì)釩損失率的影響2.3在 pH 值為 9、水浴溫度為 60 條件下，改變鋁鹽用量（與硅摩爾比），反應(yīng) 1.5 h，靜置時(shí)間 1 h，考察鋁鹽用量對(duì)除硅效果的影響，結(jié)果見(jiàn)圖3-3。圖3-3 沉淀劑用量對(duì)除硅及釩損失率的影響 從上面的圖形可以得出，當(dāng)反應(yīng)所使用的Al鹽量比較少的時(shí)候，反應(yīng)除硅的效率將會(huì)有所下降。當(dāng)反應(yīng)物的量不斷增加時(shí)，某些H2SiO3與NaAlO2產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生

47、Na(AlO2)(SiO2)，絮凝劑效果不斷增加，硅構(gòu)成的大顆粒能夠較好的與釩液分離開(kāi)來(lái)，當(dāng)反應(yīng)物的使用量的比重為1:1.5時(shí)，反應(yīng)除硅的效率達(dá)到最佳值，能夠全部沉積下來(lái)。達(dá)到這個(gè)最佳狀態(tài)以后，假設(shè)還不斷地增加Al鹽的使用量，反應(yīng)除硅的效率基本保持不變，但是釩損耗會(huì)不斷的增加。這是因?yàn)樵谌鯄A環(huán)境下，由于Al鹽量的不斷增加，反應(yīng)中的某些AL會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)生成Al(OH) n-，其擁有強(qiáng)烈的吸附作用，使釩大量的附著在其表面，從而造成釩的損失量不斷增大。3.4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)除硅的影響：硅2.4在pH值為 9、水浴溫度為 60 、鋁鹽與硅摩爾比 1.51的條件下，改變反應(yīng)時(shí)間，靜置時(shí)間 1 h，考察反應(yīng)時(shí)間

48、對(duì)除硅效果的影響，結(jié)果見(jiàn)圖3-4。圖3-4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)除硅及釩損失率的影響從上面的圖形能夠得出，隨著反應(yīng)進(jìn)程的不斷向前推移，除硅的效果不斷的提升，當(dāng)反應(yīng)歷程經(jīng)歷了月1.5小時(shí)，反應(yīng)基本保持了穩(wěn)定。此時(shí)因?yàn)樵谠摲磻?yīng)條件下，Si通常是以H2SiO3的形式存在，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間Si以SiO2凝膠的方式沉淀下來(lái)。隨著反應(yīng)進(jìn)程的不斷向前推移，釩損失量也會(huì)逐漸的減低，并最終趨近于穩(wěn)定。此是因?yàn)榉磻?yīng)開(kāi)始鋁鹽的加入使部分釩析出，隨溫度逐步升高，釩又開(kāi)始溶解。3.5 溫度對(duì)釩損失率的影響在pH值為 9、鋁鹽與硅摩爾比為1.51的條件下，改變溫度，反應(yīng)時(shí)間1.5 h，靜置時(shí)間1 h，考察溫度對(duì)除硅和釩損失的影響，結(jié)果

49、見(jiàn)圖3-5。圖3-5 溫度對(duì)除硅及釩損失率的影響從圖3-5可看出，反應(yīng)會(huì)因?yàn)闇囟鹊奶嵘?，除硅的效率不斷的提升。此是因?yàn)闇囟鹊脑黾?，?huì)促進(jìn)H2SiO3不斷的朝著高聚合方向發(fā)展，造成某些沒(méi)有被水解的NaSiO3發(fā)生水解反應(yīng)，并且在溫度較高的條件下，硅膠的膠體性質(zhì)不復(fù)存在，從而使得硅的沉積速度不斷的加快。然而過(guò)度高的溫度則會(huì)造成絮凝劑的集合度大幅度降低。此外，溫度的變化也會(huì)對(duì)釩的損失量有很大的影響，由于溫度的增加，凝膠吸附釩的能力降低，造成釩的損失量減少。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)溫度在60到70攝氏度左右時(shí)，反應(yīng)除硅的效率都比較好，且在溫度60攝氏度時(shí)，釩的損失量最低，因此，實(shí)驗(yàn)中我們選取的反應(yīng)溫度為60度。3

50、.6 靜置時(shí)間對(duì)釩損失率的影響在pH 值為 9、水浴溫度為60 ，鋁鹽與硅摩爾比為1.51、反應(yīng)時(shí)間為 1.5 h 的條件下，考察靜置時(shí)間對(duì)除硅過(guò)程及釩損失的影響，結(jié)果見(jiàn)圖3-6。圖3-6 靜置時(shí)間對(duì)除硅及釩損失率的影響由圖3-6可見(jiàn)，隨著靜置時(shí)間延長(zhǎng)，溶液逐步由渾濁變得澄清，沉淀顯著增多，當(dāng)靜置時(shí)間達(dá)到 60 min 后除硅率基本保持不變，釩損失也逐步趨于平衡。故靜置時(shí)間選擇 60 min。第四章 結(jié) 論本實(shí)驗(yàn)采用AlSO4作為沉淀劑除去含釩頁(yè)巖浸取液中的雜質(zhì)硅，結(jié)果表明鎂鹽除硅效果并不十分理想，雖然除硅率達(dá)到93.2%，但是卻造成一部分釩和雜質(zhì)硅膠體共同沉淀出來(lái)，造成不必要的釩資源浪費(fèi)。1

51、.在弱堿性條件下，當(dāng)pH為9時(shí)，溶液中的硅以SiO23-形式存在，而SiO23-能形成各種不同結(jié)構(gòu)的硅酸，與鎂鹽中的Mg2+形成硅酸鎂沉淀，以達(dá)到除硅的更好效果，硅酸膠體沉淀會(huì)夾帶部分釩，是釩的主要損失形式。2.當(dāng)鎂鹽的用量較少時(shí)，溶液中雜質(zhì)硅不能完全除去，除硅率相對(duì)較低，隨著沉淀劑用量的增加，除硅率也隨之增加，當(dāng)加入比理論量適當(dāng)過(guò)量的沉淀劑時(shí)，除硅率達(dá)到最大。鎂硅比選為1.5：1。3.而反應(yīng)時(shí)間和靜置時(shí)間達(dá)到一定值時(shí)浸出率和釩損失率基本不再變化，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到30min時(shí)，沉淀基本反應(yīng)完成，繼續(xù)延長(zhǎng)時(shí)間并無(wú)更好效果。4.溫度升高，有利于溶液中產(chǎn)生更多SiO23-與鎂鹽形成MgSiO2沉淀，增加

52、除硅率，而溫度過(guò)高時(shí)失去膠體性質(zhì)，所以當(dāng)溫度達(dá)到70，能將雜質(zhì)硅基本除去，釩損失率相對(duì)較小。綜上所述在弱堿性條件下、pH為9時(shí)，鎂與硅比為1.5時(shí)，溫度70時(shí)，除硅率最大達(dá)到93.2%，而此時(shí)釩的損失率卻達(dá)到8.2%，而反應(yīng)時(shí)間和靜置時(shí)間達(dá)到一定值時(shí)浸出率和釩損失率基本不再變化，既反應(yīng)達(dá)到完全后對(duì)實(shí)驗(yàn)影響可忽略不計(jì)。用硫酸鎂除去釩浸取液中硅的實(shí)驗(yàn)中，用鎂鹽除硅的反應(yīng)操作簡(jiǎn)便，反應(yīng)完成后的沉淀易與溶液分離，除硅率良好，但是釩損失略大?？傮w而言鎂鹽可用于含釩浸出液的除硅實(shí)驗(yàn)，能在有效除去雜質(zhì)硅的前提下僅損失部分釩。在工業(yè)生產(chǎn)中可以選用，但在石煤提釩的工業(yè)生產(chǎn)中釩的損失率過(guò)大有些得不償失。致 謝光陰荏苒，逝者如斯。誰(shuí)能擋住時(shí)光的腳步，誰(shuí)又能長(zhǎng)留青春的時(shí)光，時(shí)間如白駒過(guò)隙，時(shí)間如溪水流逝，不知不覺(jué)間與校園相伴之期已到，畢業(yè)季不知不覺(jué)中已然到來(lái)，2018年，我要畢業(yè)了！此時(shí)此刻，回想四年的大學(xué)生活，遇到那么多的良師益友，才深知“感謝”二字的千鈞之重。論文完稿，首先衷心感謝我的論