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石煤空白焙烧过程热力学分析

石煤空白焙烧过程热力学分析第 32卷第 11期 2010年 11月武汉工程大学学报 J． Wuhan Inst． Tech． VOI．32 NO．11 NOV． 2OlO 文章编号：1674—2869(2010)l1—0046—04 石煤空白焙烧过程热力学分析何东升，冯其明，张国范，欧乐明。，卢毅屏。 (1．武汉工程大学环境与城市建设学院，湖北武汉 430074； 2．中南大学资源加工与生物工程学院，湖南长沙 410083) 摘要：从热力学上对石煤空白焙烧过程中发生的...

第 32卷第 11期 2010年 11月武汉工程大学学报 J． Wuhan Inst． Tech． VOI．32 NO．11 NOV． 2OlO 文章编号：1674—2869(2010)l1—0046—04 石煤空白焙烧过程热力学分析何东升，冯其明，张国范，欧乐明。，卢毅屏。 (1．武汉工程大学环境与城市建设学院，湖北武汉 430074； 2．中南大学资源加工与生物工程学院，湖南长沙 410083) 摘要：从热力学上对石煤空白焙烧过程中发生的相关氧化反应进行了分析．有机碳、黄铁矿及钒的氧化反应，在热力学上都可自发进行，有机质和黄铁矿比钒更容易氧化．有机碳和黄铁矿的存在，对钒的氧化有阻碍作用，若预先脱碳或脱除黄铁矿，则有利于钒的氧化．关键词：石煤；钒；热力学；氧化中图分类号：TF803．21 文献标识码：A doi：10．3969／j．issn．1674—2869．2010．11．012 0 引言石煤是一种低品位钒矿资源，在我国储量巨大，达 618。8亿 t_l ．石煤提钒是石煤资源综合利用的一个重要方面，我国从 20世纪六七十年代起即开始从石煤中提钒实践[3]．石煤提钒最早的工艺为添加氯化钠焙烧工艺，原则流程为氯化钠焙烧一水浸出一酸沉粗钒一碱溶一铵盐沉钒一热解脱氨制得精钒，该工艺简单易行，投资少，缺点是钒回收率低，焙烧过程产生 HC1、C1 和 SO。烟气污染_l ．近年来，研究人员开发出很多石煤提钒新工艺，如空白焙烧提钒工艺、钙化焙烧提钒工艺、复合添加剂焙烧提钒工艺、直接酸浸工艺、空白焙烧碱浸工艺一、高压氧酸浸工艺口等．石煤提钒工艺虽多，但总体来说，可分为两大类：火法焙烧一湿法浸出工艺和湿法浸出工艺．湿法浸出工艺是指，矿石不焙烧直接浸出，然后从浸出液中回收钒．湿法浸出工艺减少了焙烧环节，可避免产生烟气污染；其主要缺点是设备要求高，浸出过程需用强酸甚至添加特种助浸剂，故生产成本较高．因此，石煤提钒仍是以火法焙烧一湿法浸出工艺为主．对该类工艺来说，焙烧和浸出是两个关键环节，这两个环节决定了全流程钒总回收率的高低_】，也直接影响生产成本．目前，关于石煤提钒工艺的研究较多，对于这两个关键环节的理论研究较少，对焙烧和浸出过程中一些基本理论问题尚未认识清楚，这在一定程度上制约了石煤提钒技术的发展．为此，本文以石煤空白焙烧过程为研究对象，对焙烧过程热力学进行了研究． 1 吉布斯自由能一温度关系式计算方法采用捷姆金一许华兹曼速算式计算 AGe—T 关系式 ]，依据绘制 Ellingham 图．根据热力学第二定律，在等温等压条件下 △G = △H 一 TAS~y (1) 已知 △H 一△H鼻8+f △CpdT (2) 式(2)中 △C 为生成物与反应物的热容差，即： ACp一(∑Cp) 成物一(E Cp)反应物一 △盘o+ △口】T + △ 2T + △口一2T- (3) 式 (2)中 △H异8(∑△H 生)生成物一 (∑△H异8生)反应物 (4) 已知 △Se T一△Se 298+IT—AC pdT (5) J 298 』将(2)、(5)代人到(1)： △G 一△H龛一T△s鲁8+(I ACpdT一 )一△ 一 △ 。～丁(一{』。△c d丁一』一亭ACpdT)c6 收稿日期：2010—05—28 基金项目：国家自然科学基金资助项目(50974133) 作者简介：何东升(1979一)，男，湖北大悟人，讲师，博士．研究方向：化学选矿．通讯作者：冯其明，男，教授，博士生导师．研究方向：有色金属矿选矿、资源综合利用 47 一1)+觚( +百2982—298)十二：(~2 298Z,29sz＼⋯ 摘1 1一{)(]) M2、M_^。 ’ 。：一 T△S{i △“0Mo十 △G ==：△H舄8一T△s 8一 △“ ；b 一n、 1 n 、 Aa 出 tM 各 1+ 匣 G 应 a z 物 M 和 2+ 生 A 成 a _ 物 zM 的 - 二H异、stl异U 7、 ∞l、盟：羹：数篓相 ’ 二全辜求出直，． △G9一T的二项式：△G ：==A十 h ”一丁关系墨 2 分析与讨论。，石塞主 6。方耄霎矗煤芝冀麓器学堂发嚣：．：三，蠹耋．有．～。机质和黄铁矿的氧化对钒氧化刚影州 ,xGO — 一50392t+117·36T’J =170707—174047T，J ago一一564840+173·64T'J ；一 394133—084T，3 △G。一223426一一一一一一一一一 Fig 48 Therm0dynamic anaJysjson。xidizi ng roastjng process 0fst。ne c。al 篓誉s which took place in塞the ofanalysis．．．．．．．．．．．,,,：u toOK place in the roasting process stone coal wa s studie dpynt is fa 荨：， ‘ ； np dmva i m⋯⋯ ， py cOa】 n0tc。nducjve t。th 0xidat m．D eof∞ga niccarb。n。r I，。，。 able t。the。xidati。n。f vanadium． ⋯ n 。 n · 上J 。一。m。 l。f。rganic carb。n 。 Key w。rds： t。ne c。ai；Vanadi um；therm。dynamics；。xidatinn 本文编辑：龚晓宁 2 K a g ．曼 n h ．1 r 一一～叭一 g 疗Ⅶ H 觇 m 聊 - 窜 o 眦 C h 之苎} ．耋，1 f 2 f L u ．口， Ⅲ 一 k ．㈨S 一 G m m M-詈 A 舰 2 g ～ 2 e ．一吣．伽 _鲞虽，鲫 m 擘∞k 哪咖 m E 棚

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