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伯胺溶剂化萃取在含钒铬钨钼废物资源化处理的应用基础研究; Utilization of Waste Containing Vanadium, Chromium, Tungsten and Molybdenum by Solvent Extraction Using Primary Amine
林晓
学位类型博士
导师张懿
2015-05
学位授予单位中国科学院研究生院
学位专业环境工程
关键词含钒铬钨钼废物 钒铬废渣 废scr催化剂 废物资源化 溶剂化萃取
摘要含钒铬钨钼废物环境毒性大、资源化价值高,存量大、增速快,目前仍缺乏清洁高效处理技术。有价金属的提取分离是此类废物资源化的技术瓶颈,本文通过探明伯胺溶剂化萃取钒、铬、钨、钼的反应历程,研究钒铬、钒钨、钒钼的萃取分离规律,并对钒铬废渣、废SCR催化剂这两种典型含钒铬钨钼废物的模拟浸出液进行有价金属的提取分离工艺参数研究,完成钒铬废渣资源化处理的工业实验。获得以下结论: 1)通过pH-lgC图、斜率法、光谱法等研究了钒、铬、钨、钼的水溶液离子形态变化及对萃取反应、有机相萃合物组成的影响,发现溶剂化萃取机理下萃取分配比与水溶液中金属浓度和H+浓度成正比。钒、铬、钨、钼在单金属水溶液中萃取历程为: ? 钒先以十核钒酸被萃入有机相形成[(RNH2)6(H6V10O28)](o),加酸量mH:mV=1.25时,平衡状态下的萃合物以[(RNH2)2(H3V3O9)](o)为主,钒萃取率为99.89%; ? 钨先以十二核钨酸被萃入有机相,加酸量mH:mW=2.35时,平衡状态下的萃合物以[(RNH2)(H2WO4)](o)为主,钨萃取率为99.15%;铬以铬酸被萃入有机相,加酸量mH:mCr=2.86时,萃合物以[(RNH2)(H2CrO4)](o)为主,铬萃取率为98.77%;钼先以七核钨酸被萃入有机相,加酸量mH:mMo=3.8时,平衡状态下的萃合物以[(RNH2)3/2(H2MoO4)](o)为主,钼萃取率为93.67%。 通过萃取平衡常数和Pitzer模型参数比较,提出相同条件下伯胺萃取优先顺序为钒>钨>铬>钼,并通过单金属溶液的萃取率、分配比和双金属溶液的分离系数等实验数据验证了此排序,修正了文献中以电荷密度为估算依据的排序(钒>钨>钼>铬)。 2)对钒铬的萃取分离研究表明,钒按照溶剂化萃取机理被伯胺选择性萃取、实现钒铬分离:加酸量mH:mmetal=0.7时,钒萃取率为97.15%、铬萃取率为18.74%。加酸量小于0.7时,铬通过水解为钒萃取过程提供H+,铬对伯胺萃钒过程有助萃作用。 对钒钨、钒钼的萃取研究表明:在钒浓度7.74g/L、钨浓度9.85 g/L(钼浓度9.80 g/L)的萃原液中,萃取剂浓度15%(v)、相比1:1、加酸量mH:mmetal<2.5时,伯胺以溶剂化萃取机理为主、优先萃取钒,钒和钨(钼)在萃取过程中以竞争萃取作用为主;当加酸量mH:mmetal>2.5时,伯胺以离子交换萃取机理为主、优先萃钨(钼)。 3)提出钒铬废渣处理的“两段萃取法”资源化新工艺,在一段萃取(萃原液钒为10 g/L、铬为3 g/L)、二段萃取(萃原液钒为10 g/L、铬为6 g/L)的模拟料液流程验证实验中,萃取剂浓度15%(v)、相比1:1时,可分别制备出纯度大于99.9%、99.3%的五氧化二钒产品,实现了资源化产品的多元化、高纯化。 对钒钨系废SCR催化剂的模拟浸出液(钒为1.04 g/L、钨为11.42 g/L)提出“钒钨同步萃取-再制造SCR催化剂”的处理工艺,钒钨的萃取回收率分别为99.96% 和99.12%;对钒钼系废SCR催化剂的模拟浸出液(钒为1.10 g/L、钼为11.47 g/L)使用“两段萃取法”回收钒钼、制备五氧化二钒和钼酸产品,产品纯度均>99%。 4)对钒铬废渣资源化处理工艺进行工业实验研究,焙烧浸出液中钒为13~16 g/L、铬为0.5~2.5 g/L,钒萃取率~98.6%,钒铬萃取分离系数~1524,反萃后的富钒液中钒为45~50 g/L、铬为0~1 g/L,制备的五氧化二钒的纯度大于99.5%,处理过程连续稳定、实现钒铬高效分离和废渣有价元素的资源化。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/20311
专题研究所(批量导入)
推荐引用方式
GB/T 7714
林晓. 伯胺溶剂化萃取在含钒铬钨钼废物资源化处理的应用基础研究, Utilization of Waste Containing Vanadium, Chromium, Tungsten and Molybdenum by Solvent Extraction Using Primary Amine[D]. 中国科学院研究生院,2015.
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