CN114410989A - 一种资源化利用提钒尾渣的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钒冶金领域，尤其涉及一种资源化利用提钒尾渣的方法，具体包括以下步骤：步骤一、将提钒尾渣研磨，加入碳质还原剂和钠盐添加剂在900～1200℃下反应3～6h，反应后冷却得到混合物料；步骤二、将所述混合物料破碎、研磨，磁选得到磁性产物和非磁性产物；步骤三、将所述非磁性产物进行水浸处理，得到含钒溶液。本发明利用高温还原提钒尾渣、水淬冷却、磁选以及水浸的方式实现了提钒尾渣中的钒和铁有价元素回收利用，其中，磁选得到磁性产物金属铁可直接用作含钒铁水提钒的冷却剂，水浸处理得到的含钒溶液可用作制备V2O5的原料。整个工艺流程简单易操作，全程无“三废”物质排放，清洁环保，具有良好经济效益和应用前景。

Description

一种资源化利用提钒尾渣的方法
技术领域
本发明涉及钒冶金领域，尤其涉及一种资源化利用提钒尾渣的方法。
背景技术
钒是一种重要的有色金属，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、铁含量比较高。一方面，这些含钒固体废弃物如不加处置而随意堆置的话，既占用大量的土地资源，增加企业的管理成本，又会由于钒的毒性给人和环境带来严重伤害；另一方面，含钒固体废弃物中含有很多有重要经济价值的金属，应该积极的加以回收利用，变废为宝，化害为益，从而创造可观的经济效益和社会效益。目前的提钒尾渣再利用工艺存在操作工艺复杂，工艺流程长，能耗高，无法充分利用提钒尾渣中金属的缺陷。因此，研究提钒尾渣中金属元素的提取具有重要意义。
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，提供一种资源化利用提钒尾渣的方法，能够有效的回收尾渣中的钒和铁元素，实现尾渣的资源化处理，且工艺简单，可工业化生产。
一种资源化利用提钒尾渣的方法，具体包括以下步骤：
步骤一、将提钒尾渣研磨，加入碳质还原剂和钠盐添加剂在900～1200℃下反应3～6h，反应后冷却得到混合物料；
步骤二、将所述混合物料破碎、研磨，磁选得到磁性产物和非磁性产物；
步骤三、将所述非磁性产物进行水浸处理，得到含钒溶液。
相比于现有方法，本发明提供的资源化利用提钒尾渣的方法，具有以下优势：
本发明采用钠盐添加剂能够改善提钒尾渣的还原条件，促进还原反应的进行，协同还原剂实现有价金属元素的有效分离，使反应后所得混合物料满足磁选分离的条件，有利于实现铁的回收。同时在钠盐添加剂的作用下，提钒尾渣中的钒转变成可溶性的钒酸盐，经水浸处理可实现钒的回收。
本发明利用高温还原提钒尾渣、磁选以及水浸的方式实现了提钒尾渣中的钒和铁有价元素回收利用，其中，磁选得到磁性产物金属铁可直接用作含钒铁水提钒的冷却剂，水浸处理得到的含钒溶液可用作制备V2O5的原料。整个工艺流程简单易操作，全程无“三废”物质排放，清洁环保，具有良好的经济效益和应用前景。
优选地，步骤一中，所述提钒尾渣中铁元素以Fe2O3计，含量为20wt％～30wt％；所述提钒尾渣中钒元素以V2O5计，含量为1wt％～2wt％。
优选地，步骤一中，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3％～6％，所述碳质还原剂为石墨、石油焦或煤中的至少一种。
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0.5％～1.5％，所述钠盐添加剂为钒酸钠或氯化钠中的至少一种。
上述优选的钠盐添加剂的种类及用量，一方面将提钒尾渣中的钒元素最大程度地转化为钒酸盐，另一方面配合碳质还原剂最大化地实现提钒尾渣中的铁元素的还原，实现提钒尾渣中钒元素和铁元素的高度回收利用。而且优选的钠盐添加剂避免引入新的杂质，保证反应产物的纯度和利用率。
优选地，步骤一中，所述反应还加入粘结剂和水，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。
优选地，步骤二中，所述研磨至粒径小于200目，所述磁选的磁场强度为30～70mT。
优选地，步骤三中，所述水浸处理时水的加入量为所述非磁性产物的质量的2～5倍。
优选地，步骤三中，所述水浸的温度为70～95℃，时间为0.5～2h。
上述优选的水浸温度和时间实现了非磁性产物在水分子的充分扩散，保证产物与水的接触概率，以达到最优的浸出效果。
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：
一种资源化利用提钒尾渣的方法，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0.39g石墨、0.51g淀粉、0.15g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950℃还原3h，反应结束后将还原产物水淬冷却至室温，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，在70mT的磁场强度下磁选得到磁性产物和非磁性产物；
步骤四、向所得非磁性产物中加入80℃水，水浸2h得到含钒溶液，其中，水和非磁性产物的质量比为4:1；所得磁性产物铁用于含钒铁水提钒的冷却剂。
经检测、计算，处理后提钒尾渣中Fe2O3和V2O5分别降低至2.50wt％和0.78wt％，Fe回收率为83.8％，V回收率为85.5％。
实施例2：
一种资源化利用提钒尾渣的方法，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0.45g石油焦、0.42g聚乙烯醇、0.12g钒酸钠和0.7mL水混合制成球团；
步骤二、将所得球团置于回转窑中，升温至900℃还原4h，反应结束后将还原产物水淬冷却，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，在60mT的磁场强度下磁选，得到磁性产物和非磁性产物；
步骤四、向所得非磁性产物中加入85℃水，水浸1h得到含钒溶液，其中，水和非磁性产物的质量比为4:1；所得磁性产物铁用于含钒铁水提钒的冷却剂。
经检测、计算，处理后提钒尾渣中Fe2O3和V2O5分别降低至2.17wt％和0.76wt％，Fe回收率为84.2％，V回收率为84.8％。
实施例3：
一种资源化利用提钒尾渣的方法，具体包括以下步骤：
步骤一、取10g提钒尾渣，磨矿至过100目筛，加入0.58g石墨、0.48g聚乙烯醇、0.14g氯化钠和0.8mL水混合制成球团；
步骤二、将所得球团置于回转窑中，升温至980℃还原3h，反应结束后将还原产物水淬冷却，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，在50mT的磁场强度下磁选，得到磁性产物和非磁性产物；
步骤四、向所得非磁性产物中加入90℃水，水浸2h得到含钒溶液，其中，水和非磁性产物的质量比为5:1；所得磁性产物铁用于含钒铁水提钒的冷却剂。
经检测、计算，处理后提钒尾渣中Fe2O3和V2O5分别降低至1.97wt％和0.82wt％，Fe回收率为85.8％，V回收率为82.9％。
实施例4：
步骤一、取10g提钒尾渣，磨矿至过200目筛，加入0.6g煤、0.37g淀粉、0.18g氯化钠和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1150℃还原5h，反应结束后将还原产物水淬冷却，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，在35mT的磁场强度下磁选，得到磁性产物和非磁性产物；
步骤四、向所得非磁性产物中加入90℃水，水浸0.5h得到含钒溶液，其中，水和非磁性产物的质量比为3:1；所得磁性产物铁用于含钒铁水提钒的冷却剂。
经检测、计算，处理后提钒尾渣中Fe2O3和V2O5分别降低至2.07wt％和0.85wt％，Fe回收率为85.1％，V回收率为82.7％。
对比例1：
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，本对比例中处理后提钒尾渣中Fe2O3和V2O5分别降低至2.77wt％和0.91wt％，Fe回收率为82.1％、V回收率为60.5％。
对比例2：
将实施例1中的钒酸钠替换为氧化铁，其他成分及步骤不变，经检测、计算，本对比例中处理后提钒尾渣中Fe2O3和V2O5分别降低至2.69wt％和0.93wt％，Fe回收率为82.8％、V回收率为59.1％。
对比例3：
将实施例4中的步骤二的还原时间5h替换为2h，其他步骤不变，经检测、计算，本对比例中处理后提钒尾渣中Fe2O3和V2O5分别降低至3.01wt％和0.80wt％，Fe回收率为78％、V回收率为84.2％。
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 (10)

1.一种资源化利用提钒尾渣的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤一、将提钒尾渣研磨，加入碳质还原剂和钠盐添加剂在900～1200℃下反应3～6h，反应后冷却得到混合物料；
步骤二、将所述混合物料破碎、研磨，磁选得到磁性产物和非磁性产物；
步骤三、将所述非磁性产物进行水浸处理，得到含钒溶液。
2.如权利要求1所述的资源化利用提钒尾渣的方法，其特征在于，步骤一中，所述提钒尾渣中铁元素以Fe2O3计，含量为20wt％～30wt％；所述提钒尾渣中钒元素以V2O5计，含量为1wt％～2wt％。
3.如权利要求1所述的资源化利用提钒尾渣的方法，其特征在于，步骤一中，研磨至粒径小于100目。
4.如权利要求1所述的资源化利用提钒尾渣的方法，其特征在于，所述碳质还原剂的加入量为所述提钒尾渣质量的3％～6％，所述碳质还原剂为石墨、石油焦或煤中的至少一种。
5.如权利要求1所述的资源化利用提钒尾渣的方法，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0.5％～1.5％，所述钠盐添加剂为钒酸钠或氯化钠中的至少一种。
6.如权利要求1所述的资源化利用提钒尾渣的方法，其特征在于，步骤一中，所述反应还加入粘结剂和水，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％。
7.如权利要求6所述的资源化利用提钒尾渣的方法，其特征在于，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。
8.如权利要求1所述的资源化利用提钒尾渣的方法，其特征在于，步骤二中，所述研磨至粒径小于200目，所述磁选的磁场强度为30～70mT。
9.如权利要求1所述的资源化利用提钒尾渣的方法，其特征在于，步骤三中，所述水浸处理时水的加入量为所述非磁性产物的质量的2～5倍。
10.如权利要求1所述的资源化利用提钒尾渣的方法，其特征在于，步骤三中，所述水浸的温度为70～95℃，时间为0.5～2h。
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