商洛黏土型钒矿酸浸提钒助浸氧化剂筛选研究

王 轩，汪忠良，高文超

（1.宝鸡西北有色七一七总队有限公司，陕西 宝鸡 721000；2.陕西华源矿业有限责任公司，陕西 商南 726300）

钒是一种极为重要的元素，有金属“维生素”之称，因其具有优良的合金性能和催化作用，广泛使用于冶金、机械、装饰及国防尖端技术等领域。

黏土型钒矿酸浸提钒工艺属于全湿法工艺，因操作简单及环境污染可控，将成为提钒发展的主要方向，本文以商洛黏土型钒矿为原料，研究不同助浸氧化剂对浸出率的影响，筛选出最适宜氧化剂。

1 实验原理

1.1 黏土型钒矿矿性

商洛黏土型钒矿以泥质板岩型矿石为主，含有一定量炭硅质板岩，钒主要呈V3+（其中V3+占比约大于80%，剩余为V4+），以类质同象的形式分布于铝硅酸盐-绢云母/伊利石中。取破碎—磨矿处理后的浆料湿筛，将筛分后的各粒级物料晾晒风干，检测浆料各粒级钒分布如下：

表1 各粒级矿样钒金属分布结果

经各粒级钒赋存价态分析，+80目矿样中钒呈V4+，-80目—200目矿样有26%的钒呈V3+、74%的钒呈V4+，-200目矿样钒呈V3+，该部分矿样产率54.27%、钒品位1.49%，金属分布高达82.84%。

1.2 浸出化学反应机理

由于黏土矿V3+以类质同象的形式赋存于铝硅酸盐（化学式KmVn(OH)p(AlSiO)u）晶体中，全湿法酸浸过程，是硫酸中H+离子破坏晶体结构，并与含钒物相反应，同时氧化剂将低氧化态钒氧化为易溶的高氧化态钒，与硫酸生成可溶性含钒化合物的过程，因此浸出过程添加氧化剂能提高浸出率。其反应方程式如下：

1.3 氧化剂的筛选

本次实验所用氧化剂共计6种，分别为：高锰酸钾、二氧化锰、亚硝酸钠、硝酸钠、氯酸钠、过硫酸钠。众所周知，电极电势的高低表明得失电子的难易，即氧化还原能力的强弱，电极电势越大，氧化能力越强。由标准电极电势(298.15K)表可知，在酸性溶液中e1(MnO4-/Mn2+)=1.51V，e2(MnO/Mn2+)=1.23V，e3(NO-/NO)=0.98V，e4(NO-/223NO)=0.96V，e5(ClO-/Cl-)=1.45V，e6(SO-/SO2-3284)=2.00V，e7(VO2+/V3+)=0.34V，e8(VO2+/VO2+)=0.99V，其中e6＞e1＞e5＞e2＞e8＞e3＞e4＞e7，说明在酸性条件下，上述6中氧化剂均能将V3+氧化为V4+，仅有过硫酸钠、高锰酸钾、氯酸钠、二氧化锰4种氧化剂能将V3+/V4+氧化为V5+。

2 实验部分

2.1 +80目矿样氧化浸出

取上述晾晒风干的+80目矿样一定量分别置于5个烧杯中，加入硫酸16%（均为矿重比例）、萤石粉2.5%，分别加氧化剂过硫酸钠、高锰酸钾、氯酸钠、二氧化锰均为0.2%、空白组不加氧化剂，浸出浓度50%，浸出温度85℃、浸出时间8h，检测各浸出渣含钒，计算浸出率如表2。

表2 +80目矿样浸出结果

从表2可知，添加氧化剂能有效提升V4+浸出率10%以上，由于浸出渣在0.03%-0.05%，相差较小，因此该四种氧化剂助浸效果相差不大。从浸出液V5+含量看，相同用量下过硫酸钠氧化性最强，与电极电势排序一致。

2.2 -200目矿样氧化浸出

取上述晾晒风干的-200目矿样一定量分别置于7个烧杯中，硫酸加量32%，分别加入上述6种氧化剂1%、空白组不加氧化剂，浸出浓度40%（由于-200目矿样细度较大，50%浸出浓度矿浆粘稠、流动性差，因此降低了浸出浓度），其它浸出条件不变，检测各浸出渣含钒，计算浸出率如表3。

表3 -200目矿样浸出结果

从表3可知，添加氧化剂能有效提升V3+浸出率20%以上，助浸效果优于V4+钒，其中氯酸钠助浸效果最好，与+80目矿样浸出效果比较，氯酸钠浸出效果稳定。

2.3 混合样氯酸钠用量试验

取破碎—磨矿处理后的黏土矿一定量，分别置于4个烧杯中，氯酸钠加量分别为0.3%、0.5%、0.7%、0.9%，硫酸加量25%，浸出浓度50%，其它浸出条件不变，具体结果如表4。

表4 混合矿样氯酸钠用量结果

从表3可知，当氯酸钠加量为0.7%时，混合样浸出率达到85%以上，之后再加大氯酸钠用量其助浸效果提升缓慢。

2.4 混合样氯酸钠验证试验

取破碎—磨矿处理后的黏土矿一定量，分别置于2个烧杯中，氯酸钠加量均为0.7%，硫酸加量25%，浸出浓度50%，萤石粉加量2.5%，浸出浓度50%，浸出温度85℃、浸出时间8h，具体结果如表5。

表5 混合矿样氯酸钠验证结果

通过验证，商洛黏土型钒矿使用氯酸钠作为助浸氧化剂，能将浸出率稳定提升至85%以上。

3 实验小结

通过对6种氧化剂进行筛选，最终筛选出氯酸钠为商洛黏土型钒矿助浸氧化剂，其在硫酸用量25%（均为矿重比例）、萤石粉2.5%、氯酸钠0.7%、浸出浓度50%、浸出温度85℃、浸出时间8h的条件下，酸浸提钒浸出率能稳定达到85%以上。