CN114410988B - 一种利用提钒尾渣深度提钒的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钒冶金领域，尤其涉及一种利用提钒尾渣深度提钒的方法，具体包括：将提钒尾渣研磨，加入碳质还原剂和钠盐添加剂在600～750℃下反应1～5h，反应结束后进行浸出，固液分离得到含钒溶液；所述碳质还原剂为兰炭或焦炭中的至少一种，所述钠盐添加剂为钒酸钠或氯化钠中的至少一种。本发明在600～750℃下实现了提钒尾渣的深度提钒，回收利用了提钒尾渣中的有价元素，其中，所得到的浸出渣可以直接用于高炉配矿炼铁，所得到的含钒溶液可用于钒结晶。同时工艺设备简单易操作，整个工艺流程闭路循环，清洁环保，具有良好的经济效益和应用前景。

Description

一种利用提钒尾渣深度提钒的方法
技术领域
本发明涉及钒冶金领域，尤其涉及一种利用提钒尾渣深度提钒的方法。
背景技术
钒是一种重要的稀有金属，对材料的一些物理性质如抗拉强度、抗疲劳强度等具有特殊作用，因此，钒及其合金广泛应用于冶金、石油化工、国防等技术领域。目前，在钒钛磁铁矿的冶炼过程中，钒渣大都采用回转窑钠法焙烧工艺，在钒渣提取钒之后，提钒尾渣中钒含量比较高。一方面，这些含钒固体废弃物如不加处置而随意堆置的话，不仅占用大量的土地资源，增加企业的管理成本，而且尾渣中含有V5+等可溶性金属离子对人体健康危害极大，给人和环境带来严重伤害；另一方面，含钒固体废弃物中的钒若弃之不用，会造成大量的资源浪费，因此，应该积极的回收利用，变废为宝，化害为益，减少环境污染，避免资源浪费，创造可观的经济效益和社会效益。但目前从提钒尾渣中提取钒的工艺操作复杂，工艺流程长，能耗高，且钒的提取率和纯度也较低。
发明内容
本申请的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种利用提钒尾渣深度提钒的方法，能够有效的回收尾渣中的钒元素，且能耗低、收率高、工艺简单，可以工业化生产。
一种利用提钒尾渣深度提钒的方法，具体包括：将提钒尾渣研磨，加入碳质还原剂和钠盐添加剂在600～750℃下反应1～5h，反应结束后进行浸出，固液分离得到含钒溶液；所述碳质还原剂为兰炭或焦炭中的至少一种，所述钠盐添加剂为钒酸钠或氯化钠中的至少一种。
相比于现有方法，本发明提供的利用提钒尾渣深度提钒的方法，具有以下优势：
本发明采用特定的碳质还原剂协同钠盐添加剂，显著地降低了提钒尾渣深度提钒的反应温度，节能降耗效果明显，同时确保提钒尾渣中钒的回收率，而且避免引入新的杂质，保证反应产物的纯度和利用率。
本发明在600～750℃下实现了提钒尾渣的深度提钒，回收利用了提钒尾渣中的有价元素，其中，所得到的浸出渣可以直接用于高炉配矿炼铁，所得到的含钒溶液可用于钒结晶。同时工艺设备简单易操作，整个工艺流程闭路循环，清洁环保，具有良好的经济效益和应用前景。
优选地，所述提钒尾渣中的钒元素以V2O5计，含量为1wt％～2wt％；所述研磨至粒径小于100目。
优选地，所述碳质还原剂的加入量为所述提钒尾渣质量的1～1.5％。
优选地，所述钠盐添加剂的加入量为所述提钒尾渣和所述碳质还原剂质量之和的1％～3％。
通过加入上述质量的碳质还原剂和钠盐添加剂，能够有效提高提钒尾渣中钒的回收率，利于提钒尾渣的深度提钒。
优选地，所述反应还加入粘结剂，所述粘结剂的加入量为所述提钒尾渣和所述碳质还原剂质量之和的3％～5％，所述粘接剂为淀粉或聚乙烯醇中的至少一种。
通过加入上述优选质量的淀粉、聚乙烯醇，能够将碳质还原剂和钠盐添加剂与提钒尾渣充分混匀粘结，利于更彻底地进行反应。
优选地，所述反应还加入水，所述水的加入量为所述提钒尾渣和所述碳质还原剂质量之和的5％～8％。
优选地，所述浸出前还包括研磨，所述研磨至粒径小于200目。
优选地，所述浸出加入的溶剂为水，所述水的加入量与所述反应结束后的产物的质量比为(2～5)：1。
优选地，所述浸出的温度为70～95℃，时间为0.5～2h。
优选地，所述方法还包括对所述含钒溶液循环浸出至浓度≥8g/L时进行结晶。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下实施例中所用提钒尾渣中铁元素以Fe2O3计，含量为20wt％～30wt％，钒元素以V2O5计，含量为1wt％～2wt％。
实施例1：
一种利用提钒尾渣深度提钒的方法，具体包括以下步骤：
步骤一、取10g提钒尾渣，磨矿至过80目筛，加入0.1g兰炭、0.41g淀粉、0.3g钒酸钠和0.5mL水混合制成球团；
步骤二、将所得球团置于回转窑中，升温至650℃还原5h，得到混合物料；
步骤三、将混合物料破碎，球磨成粒径为200目的细粉，加入80℃水，水浸2h得到含钒溶液，其中，水和混合物料的质量比为4:1；所得含钒溶液循环浸出至浓度8g/L时进行结晶得到钒酸钠，所得浸出渣可以直接用于高炉配矿炼铁。
经检测、计算，处理后提钒尾渣中V2O5降低至0.19wt％、V回收率为89.5％，纯度为90.5％。
实施例2：
一种利用提钒尾渣深度提钒的方法，具体包括以下步骤：
步骤一、取10g提钒尾渣，磨矿至过200目筛，加入0.15g焦炭、0.37g淀粉、0.3g氯化钠和0.6mL水混合制成球团；
步骤二、将所得球团置于回转窑中，升温至700℃还原4h，得到混合物料；
步骤三、将混合物料破碎，球磨成粒径为200目的细粉，加入90℃水，水浸2h得到含钒溶液，其中，水和混合物料的质量比为3:1；所得含钒溶液循环浸出至浓度10g/L时进行结晶得到钒酸钠，所得浸出渣可以直接用于高炉配矿炼铁。
经检测、计算，处理后提钒尾渣中V2O5降低至0.20wt％、V回收率为88.9％，纯度为89.8％。
实施例3：
一种利用提钒尾渣深度提钒的方法，具体包括以下步骤：
步骤一、取10g提钒尾渣，磨矿至过80目筛，加入0.12g兰炭、0.45g聚乙烯醇、0.2g钒酸钠和0.65mL水混合制成球团；
步骤二、将所得球团置于回转窑中，升温至620℃还原3h，得到混合物料；
步骤三、将混合物料破碎，球磨成粒径为200目的细粉，加入80℃水，水浸2h得到含钒溶液，其中，水和混合物料的质量比为4:1；所得含钒溶液循环浸出至浓度9g/L时进行结晶得到钒酸钠，所得浸出渣可以直接用于高炉配矿炼铁。
经检测、计算，处理后提钒尾渣中V2O5降低至0.17wt％、V回收率为89.9％，纯度为90.2％。
实施例4：
一种利用提钒尾渣深度提钒的方法，具体包括以下步骤：
步骤一、取10g提钒尾渣，磨矿至过80目筛，加入0.15g焦炭、0.50g聚乙烯醇、0.3g氯化钠和0.6mL水混合制成球团；
步骤二、将所得球团置于回转窑中，升温至750℃还原5h，得到混合物料；
步骤三、将混合物料破碎，球磨成粒径为200目的细粉，加入80℃水，水浸2h得到含钒溶液，其中，水和混合物料的质量比为2:1；所得含钒溶液循环浸出至浓度8g/L时进行结晶得到钒酸钠，所得浸出渣可以直接用于高炉配矿炼铁。
经检测、计算，处理后提钒尾渣中V2O5降低至0.22wt％、V回收率为88.1％，纯度为89.6％。
对比例1：
将实施例1中的兰炭替换为煤，其他成分及步骤不变，经检测、计算，处理后提钒尾渣中V2O5降低至0.31wt％、V回收率为80.4％，纯度为89.1％。
对比例2：
将实施例1中的钒酸钠替换为石灰，其他成分及步骤不变，经检测、计算，处理后提钒尾渣中V2O5降低至0.91wt％、V回收率为50.5％，纯度为85.2％。
对比例3：
将实施例1中步骤二中的温度650℃替换为550℃，其他成分及步骤不变，经检测、计算，处理后提钒尾渣中V2O5降低至0.49wt％、V回收率为72.8％，纯度为89.3％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种利用提钒尾渣深度提钒的方法，其特征在于，具体包括：将提钒尾渣研磨，加入碳质还原剂和钠盐添加剂在600～750℃下反应1～5h，反应结束后进行浸出，固液分离得到含钒溶液；所述碳质还原剂为兰炭，所述钠盐添加剂为钒酸钠或氯化钠中的至少一种；
所述碳质还原剂的加入量为所述提钒尾渣质量的1～1.5％；
所述反应还加入粘结剂，所述粘结剂的加入量为所述提钒尾渣和所述碳质还原剂质量之和的3％～5％，所述粘结剂为淀粉或聚乙烯醇中的至少一种。
2.如权利要求1所述的利用提钒尾渣深度提钒的方法，其特征在于，所述提钒尾渣中的钒元素以V2O5计，含量为1wt％～2wt％；所述研磨至粒径小于100目。
3.如权利要求1所述的利用提钒尾渣深度提钒的方法，其特征在于，所述钠盐添加剂的加入量为所述提钒尾渣和所述碳质还原剂质量之和的1％～3％。
4.如权利要求1～3任一项所述的利用提钒尾渣深度提钒的方法，其特征在于，所述反应还加入水，所述水的加入量为所述提钒尾渣和所述碳质还原剂质量之和的5％～8％。
5.如权利要求1所述的利用提钒尾渣深度提钒的方法，其特征在于，所述浸出前还包括研磨，所述研磨至粒径小于200目。
6.如权利要求1所述的利用提钒尾渣深度提钒的方法，其特征在于，所述浸出加入的溶剂为水，所述水的加入量与所述反应结束后的产物的质量比为(2～5)：1。
7.如权利要求1所述的利用提钒尾渣深度提钒的方法，其特征在于，所述浸出的温度为70～95℃，时间为0.5～2h。
8.如权利要求1所述的利用提钒尾渣深度提钒的方法，其特征在于，所述方法还包括对所述含钒溶液循环浸出至浓度≥8g/L时进行结晶。
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