釩是“現(xiàn)代工業(yè)味精”,是發(fā)展現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代國防和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不可缺少的重要材料。鋁土礦的主要成分Al2O3(含SiO2、V2O5、Fe2O3等雜質(zhì)),利用Bayer法從鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的母液中提取釩的過程如圖所示。
(1)赤泥中除了含有水合鋁硅酸鈉外,還有
Fe2O3
Fe2O3
。
(2)生成VO43-的離子方程式為V2O5+6OH-=2VO43-+3H2O
V2O5+6OH-=2VO43-+3H2O
。
(3)沉淀物中含有水合鋁酸鈣(2CaO?Al2O3?8H2O)、水合鋁硅酸鈣(水化石榴石3CaO?Al2O3?SiO2?4H2O)
和釩酸鈣(3CaO?V2O5),其中存在3Ca(OH)2(s)+2VO43-?3CaO?V2O5(s)+6OH-,加入Na2CO3能夠使釩酸鈣溶解的原因發(fā)生Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH,c(OH-)增大使3Ca(OH)2(s)+2VO43-?3CaO?V2O5(s)+6OH-逆向移動,有利于溶出VO43-
發(fā)生Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH,c(OH-)增大使3Ca(OH)2(s)+2VO43-?3CaO?V2O5(s)+6OH-逆向移動,有利于溶出VO43-
。(用平衡原理解釋)
(4)加入離子交換樹脂(C12H18NCl)進(jìn)行吸附和淋洗液解吸附的過程為Rn-+nC12H18NCl(C12H18N)nR+nCl-,Rn-的結(jié)構(gòu)為V10O286-
V10O286-
。0.1mol/L V2O3在不同pH的存在形態(tài)如表所示。
pH |
13~14 |
11~13 |
8.5~11 |
7.5~8.5 |
5~7.5 |
3~5 |
1~3 |
存在形態(tài) |
VO43- |
V2O14- |
V4O124- |
V10O286- |
HV10O285- |
H2V10O284- |
V2O5 |
(5)為了減少排放,實現(xiàn)原料的重復(fù)利用,除了洗液、流出液所含的物質(zhì)可以循環(huán)利用外,還有物質(zhì)可以重復(fù)利用
NaCl、NH4Cl
NaCl、NH4Cl
。(至少寫兩種)
(6)利用鋁熱反應(yīng)從V
2O
5中制取510g V需要鋁的質(zhì)量為
450g
450g
。