溶解态钼钒深度分离技术研究现状与展望

黄艳芳, 史坤鹏, 刘兵兵, 苏胜鹏, 韩桂洪. 溶解态钼钒深度分离技术研究现状与展望[J]. 矿产保护与利用, 2021, 41(5): 65-72. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2021.05.010
引用本文: 黄艳芳, 史坤鹏, 刘兵兵, 苏胜鹏, 韩桂洪. 溶解态钼钒深度分离技术研究现状与展望[J]. 矿产保护与利用, 2021, 41(5): 65-72. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2021.05.010
HUANG Yanfang, SHI Kunpeng, LIU Bingbing, SU Shengpeng, HAN Guihong. Research Status and Prospect of Deep Separation Technology for Dissolved Molybdenum and Vanadium[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2021, 41(5): 65-72. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2021.05.010
Citation: HUANG Yanfang, SHI Kunpeng, LIU Bingbing, SU Shengpeng, HAN Guihong. Research Status and Prospect of Deep Separation Technology for Dissolved Molybdenum and Vanadium[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2021, 41(5): 65-72. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2021.05.010

溶解态钼钒深度分离技术研究现状与展望

  • 基金项目:
    国家自然科学基金(U2004215,51974280,51774252);河南省高校科技创新人才项目(20HASTIT012)
详细信息
    作者简介: 黄艳芳(1983-), 女, 河南许昌人, 副教授, 主要从事化工冶金固废资源利用研究
    通讯作者: 韩桂洪(1981-), 男, 河北昌黎人, 教授, 主要从事矿产资源综合利用、浮选理论与新方法, E-mail: hanguihong@zzu.edu.cn
  • 中图分类号: TD983;TF803.2+3

Research Status and Prospect of Deep Separation Technology for Dissolved Molybdenum and Vanadium

More Information
  • 钼、钒作为重要的战略金属,在国民经济、国防军工等领域具有难以替代的关键作用。随着功能材料、电子元器件等尖端技术领域的快速发展,大批催化剂、靶材进入报废期,随之产生大量富含Mo/V等战略金属的固体废弃物。上述二次资源中钼、钒等有价金属含量高,经济价值大,且部分固体废弃物被列为危废,实现二次资源中钼、钒的选择性分离及资源化利用,对缓解环保压力、保障国家资源安全、国防安全和战略性新兴产业发展需求意义重大。本文系统分析了我国钼、钒矿产资源及二次资源概况;重点探讨了溶解态(游离离子)钼、钒选择性深度分离技术的研究现状,归纳总结了常见钼、钒分离技术如化学沉淀、离子交换、溶剂萃取的方法原理、过程特点及发展空间;最后提出采用离子浮选/溶剂萃取耦合技术(即浮游萃取)强化钼、钒选择性深度分离的建议,并对未来钼、钒分离技术的发展前景进行展望。

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  • 图 1  2020年全球钼、钒储量及中国钼、钒矿品位分布

    Figure 1. 

    图 2  废HDS催化剂化学成分及浸出液金属离子浓度

    Figure 2. 

    图 3  MoO42-和VO42-(1 g/L)在不同pH条件下离子形态特征

    Figure 3. 

    图 4  硫化沉淀法原理示意图

    Figure 4. 

    图 5  离子交换法分离钼、钒示意图

    Figure 5. 

    图 6  N263萃取钼、钒示意图

    Figure 6. 

    图 7  N263萃取钼、钒原理

    Figure 7. 

    图 8  浮游萃取分离钼、钒过程示意图

    Figure 8. 

    表 1  Mo(Ⅵ)-V(Ⅴ)-H2O体系中的化学反应常数

    Table 1.  Chemical reaction constants in Mo(Ⅵ)-V(Ⅴ)-H2O system

    化学反应 物种浓度的计算公式 编号
    MoO42-+H+=HMoO4- [HMoO4-]=103.49[MoO42-][H+] 1
    MoO42-+2H+=H2MoO4 [H2MoO4]=107.29[MoO42-][H+]2 2
    7MoO42-+8H+=Mo7O246-+4H2O [Mo7O246-]=1052.79[MoO42-]7[H+]8 3
    7MoO42-+9H+=HMo7O245-+4H2O [HMo7O245-]=1057.50[MoO42-]7[H+]9 4
    8MoO42-+12H+=Mo8O264-+6H2O [Mo8O264-]=1071.49[MoO42-]8[H+]12 5
    VO43-+H+=HVO42- [HVO42-]=1013.36[VO43-][H+] 6
    VO43-+2H+=H2VO4- [H2VO4-]=1021.31[VO43-][H+]2 7
    4VO43-+8H+=V4O124-+4H2O [V4O124-]=1095.11[VO43-]4[H+]8 8
    10VO43-+25H+=HV10O285-+12H2O [HV10O285-]=10270.89[VO43-]10[H+]25 9
    10VO43-+26H+=H2V10O284-+12H2O [H2V10O284-]=10274.49[VO43-]10[H+]26 10
    VO43-+4H+=VO2++2H2O [VO2+]=1028.23[VO43-][H+]4 11
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    表 2  常见钼、钒分离方法比较

    Table 2.  Comparison of several methods for separation ofmolybdenum and vanadium

    分离方法 处理对象 原理 操作条件及效果 技术优势 发展空间 参考文献
    化学沉淀 高浓度金属溶液 加入沉淀剂,使Mo/V发生沉淀 溶液pH=8.9,通入H2S沉淀Mo,Mo的析出率达99.8%;
    溶液pH=0.75,Mo=14.58 g/L,加入氨水、加热产生MoO3沉淀,Mo回收率达99%;
    温度为40 ℃、80 ℃时,分别加入氢氧化钡、铝酸钡,V、Mo析出率为94.8%和92.6%;
    操作简单
    经济成本低
    开发新型沉淀剂
    提高沉淀效率
    [23, 36, 37]
    离子交换 适中浓度金属溶液 树脂选择性吸附Mo/V,解吸剂解析树脂 溶液pH=7.18,Mo=50 g/L,树脂DP-1吸附V,去除率达99.84%;
    溶液pH=1.2,Mo=0.2 g/L,树脂AG1-x8吸附Mo,吸附容量为176 mg/g;
    溶液pH=9.25,Mo/V与Mo/W的摩尔比大于40,树脂D403吸附W、V,W、V去除率为90%、99.4%;
    回收率高
    选择性好
    提高树脂饱和容量和循环利用率 [22, 40, 41]
    溶剂萃取 高浓度金属溶液 萃取剂先萃取Mo/V,反萃剂依次反萃出Mo/V 溶液pH=8.5,Mo=100 g/L,V=10 g/L,N263萃取V,萃取率达99.6%;
    溶液pH=1.5,Mo=256.7 mg/L,V2O5=1.83 g/L,P507萃取Mo、V,Mo、V萃取率为98.96%、98.72%;
    溶液pH=2,PEG2000共萃取Mo、V,萃取率均为95%以上;
    溶液pH为0.7~0.75,由L35、Triton X-100、PEG2000和硫酸钠混合成的离子液体萃取,Mo和V萃取率分别大于90%和小于20%;
    选择性好
    分离效率高
    开发新型萃取剂
    简化萃取工艺
    调控第三相生成
    [46-50]
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出版历程
收稿日期:  2021-08-13
刊出日期:  2021-10-25

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