酸浸

用无机酸的水溶液作浸出剂的矿物浸出工艺

酸浸（a cid leaching）是指是用无机酸的水溶液作浸出剂的矿物浸出工艺。它是化学选矿中最常用的浸出方法之一。硫酸、盐酸、硝酸、亚硫酸、氢氟酸及王水等均可作为浸出剂，其中应用最广的是硫酸。稀硫酸为弱氧化酸，可用于处理含大量还原性组分（如有机质、硫化物、氧化亚铁等）的矿物原料，硫酸价廉易得，设备防腐蚀问题较易解决，硫酸溶液具有较高的沸点，常压下可采用较高的浸出温度。热浓硫酸为强氧化剂，可将大部分硫化矿物转变为相应的硫酸盐。盐酸的反应能力比硫酸强，可浸出某些硫酸无法浸出的含氧酸盐矿物，但盐酸的价格较高，易挥发，劳动条件较差，设备的防腐蚀要求比硫酸高。硝酸为强氧化酸，价格较高，设备防腐蚀要求较高，一般不单独用作浸出剂，常用作氧化剂。

酸浸工艺流程图

浸出

直接酸浸

直接酸浸过程中氟化物的加入可将钒浸出率从47.46%提高至92.39%。酸浸液的化学组成表明，钒浸出过程各杂质离子也都大量进入酸浸液中，其中铁主要以Fe2+ 形式存在于溶液中。另外，酸浸液中残留的氟达到12.62g/L。为查明氟在溶液中的存在形式，对酸浸液进行19F液相NMR 分析，表明氟以[SiF6]2和[AlF5]2两种形式存在于酸浸液中。

焙烧酸浸

在石煤空白焙烧酸浸过程中，加入氟化物也能较大程度地提高钒浸出率，但相比于氟化物参与的直接酸浸过程，钒浸出率却降低了8.18个百分点。

酸浸液的化学组成表明，石煤经空白焙烧后更多的杂质离子进入到酸浸液中，其中铝含量达到15.75g/L，铁则主要以Fe3+ 形式存在于溶液中，并且全铁含量是1.8倍，这是因为空白焙烧使不易溶的黄铁矿转变成易溶的赤铁矿，从而使大量的Fe3+ 进入到酸浸液中。与直接酸浸过程类似，氟同样以[SiF6]2和[AlF5]2两种形式存在于溶液中。

预处理

原矿直接酸浸获得的两种酸浸液的pH分别为0.36和0.09，经石灰乳预处理获得的萃原液的化学组成与酸浸液组成相比，除pH 达到适宜的萃取条件外，元素含量并未发生较大的改变。

相应的预处理过程中钒损失率均小于2%，预处理消耗的氧化钙为17.45t的2.7倍。萃氟的存在方式并没有因pH的升高而改变，仍然以[AlF5]2和[SiF6]2形式存在。

空白焙烧酸浸的酸浸液pH 分别为0.68和0.36，经石灰乳预处理后，除pH 达到适宜的萃取条件外，元素含量并未发生较大的改变。

预处理过程中钒损失率分别为5.51%和4.39%，是直接酸浸－萃取过程预处理钒损失的2.2倍以上，但两者预处理消耗的氧化钙含量仅分别为2.39t和8.41t，只有相应直接酸浸条件下的一半。这是因为空白焙烧过程增加了非含钒物质的溶解，增加了浸出过程的酸耗量，从而提高了相同条件下酸浸液的pH，自然降低了预处理消耗的氧化钙量。但另一方面，pH 的升高促使了Fe3+生成Fe（OH）3沉淀，包裹部分钒进入到预处理渣中，增加了钒损失率。萃原液的19F液相NMR谱测定表明，氟依然以[AlF5]2－和[SiF6]2形式存在。

萃取

氟化物是否参与钒的浸出对后续的萃取过程有显著的影响，萃原液和有机相经充分搅拌接触后，在静置分层时有如下现象：后续萃取分相快速且清晰，萃取过程出现明显的乳化现象。但对钒萃取率却无影响，三级逆流萃取后，钒萃取率均能达到98%以上。

为了探明其中的原因，对一级萃余液及最终的萃余液进行了ICP－AES分析。发现溶液中除目的元素钒的含量明显降低外，其他元素均无较大变化。值得注意的是，与萃原液相比，萃余液中氟元素的含量基本保持不变。

氟存在于溶液中对萃取过程有明显的促进作用，这可能正是因为氟与硅、铝生成[AlF5]2 和[SiF6]2，阻止了含硅胶体和细微的固体颗粒的生成，从而有利于钒萃取过程的正常进行。此外，由于含钒石煤是由地质时期的菌藻类等生物遗体转化而成，其中不乏含有这些微生物残留的蛋白质，这些蛋白质等有机物可能随着钒浸出而一起进入到酸浸液中，在最终的萃取过程中呈胶体状态，在水相和有机相两相界面上形成界面膜，从而阻碍了两相的正常分离。而溶液中氟的存在阻止了这种界面膜的生成，从而有利于两相接触反应。

与直接酸浸－萃取过程一样，氟化物是否参与钒的浸出对后续的萃取过程同样有较大的影响。但与直接酸浸后续萃取过程不一样的是，萃原液和有机相经充分地搅拌接触后在静置分层时，后续萃取分相快速而清晰，反而后续萃取过程出现严重的乳化现象，分层困难，并且降低了相同条件下的钒萃取率。除此之外，后续萃取直到第3级逆流萃取时才开始分层清晰。但两者的三级逆流萃取后，钒萃取率也都仅能达到78%。

萃原液中的各元素含量随着萃取过程的进行，除目的元素钒的含量明显降低以外，总铁含量也显著降低，即Fe3+ 含量显著减少。这是因为，萃取剂D2EHPA优先萃取Fe3+，从降低了有机相对钒的饱和容量，阻碍钒萃取的正常进行。此外，根据Fe（OH）3溶度积的计算，萃原液生成Fe（OH）3胶体的最低pH9 分别为1.55 和1.50，这意味着在萃取过程中可能生成Fe（OH）3胶体阻碍钒萃取。此时氟虽然仍然以[AlF5]2－和[SiF6]2形式存在，但由于空白焙烧后萃原液中Fe3+、Al、K、Mg等杂质元素含量过高（相对直接酸浸的萃原液而言），氟离子在其中所起到的促进作用已不能凸显出来，也正是这些杂质元素含量过高而导致萃取过程中出现严重的乳化现象。

总结

1）空白焙烧酸浸与直接酸浸对后续萃取有较大的影响：直接酸浸过程中可能将石煤原矿中残留的有机物带入到酸浸液中，导致萃取过程出现显著的乳化现象；而空白焙烧过程可使原矿中原有的有机物等燃烧，消除其对萃取过程的影响，但会增加酸浸液中Fe3+、Al、K、Mg等杂质元素含量，也可能导致乳化现象的产生。

2）浸出过程中氟化物的加入与否也对后续萃取有较大影响：氟化物参与浸出过程后，残留的氟与硅、铝生成[AlF5]2和[SiF6]2，阻止了含硅胶体和细微的固体颗粒以及界面膜的生成，从而利于钒萃取过程的正常进行，但当这些杂质元素含量过高时，氟的有利作用不能体现，仍有可能出现乳化现象。

3）对于石煤原矿，氟化物作用的直接酸浸－萃取工艺具有钒浸出率高（92.39%）、预处理钒损失率低（1.12%）、氧化钙耗量少（6.38t，折合成每吨V2O5）、钒萃取过程正常且萃取率高（98.05%）等优点。

全国各地天气预报查询

上海市

市辖区

云南省

临沧市

云南省

丽江市

云南省