CN101838743A - 从提钒尾渣中回收铁、钒、铬和镓的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及从提钒尾渣中回收铁、钒、铬和镓的方法,属于冶金领域。本发明所解决的技术问题是提供了一种从提钒尾渣中回收铁、钒、铬和镓的方法。本发明从提钒尾渣中回收铁、钒、铬和镓的方法包括如下步骤:a、物料混合:将提钒尾渣、还原剂、氧化钙、粘结剂按下述重量配比混匀:提钒尾渣∶还原剂∶氧化钙∶粘结剂=100∶12~25∶15~25∶2~4;b、造球:a步骤混匀后的物料造球得到生球团;c、初步还原:生球团于1000℃~1200℃下还原,得到金属化球团;d、熔炼及深还原:金属化球团于1450℃~1600℃下熔炼分离和深还原,得到炉渣和含钒、铬、镓的生铁。本发明方法为矿物中钒、镓和铬资源的利用提供了一种新的选择,具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及从提钒尾渣中回收铁、钒、铬和镓的方法,属于冶金领域。
背景技术
我国攀枝花地区的钒钛磁铁矿主要矿床包括攀枝花、红格、白马及太和四大磁铁矿矿床,其成分以铁、钒、钛为主,并伴生有铬、钴、镍、铜、硫、钪、硒、碲、镓和铂等多种组分。截止2007年底,攀西地区钒钛磁铁矿的远景储量约100亿吨,工业储量约80亿吨。根据国土资源部官网最新发布的信息,攀枝花钒钛磁铁矿的潜在资源储量为194亿吨,这一信息表明,攀西地区钒钛磁铁矿的找矿潜力巨大。
含钒铁精矿经湿法提钒所得到的含氧化钒的渣子称为钒渣,钒渣提钒后的残渣称为提钒尾渣。目前,攀钢每年年产钒渣近20万吨,经过提取V2O5后的提钒尾渣的产量也近16万吨,提钒尾渣中除了含有大量的铁外,还含有一定量的钒、铬、镓等稀贵金属,具有很高的利用价值,其中含镓近20~30吨,按照镓的价格400美元/千克计算的话,每年的经济价值达到800万美元~1200万美元。而目前提钒尾渣主要被当做废物进行堆积处理,未被合理利用,造成了巨大的资源浪费以及环境污染问题。
因此,如何将提钒尾渣中的铁钒铬镓富集分离出来,将提钒尾渣变废为宝,以避免资源浪费和环境污染,成为本领域迫切需要解决的技术难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种从提钒尾渣中回收铁、钒、铬和镓的方法。
本发明从提钒尾渣中回收铁、钒、铬和镓的方法包括如下步骤:
a、物料混合:将提钒尾渣、还原剂、氧化钙、粘结剂按下述重量配比混匀:提钒尾渣∶还原剂∶氧化钙∶粘结剂=100∶12~25∶15~25∶2~4;
b、造球:a步骤混匀后的物料造球得到生球团;
c、初步还原:生球团于1000℃~1200℃下还原,得到金属化球团;
d、熔炼及深还原:金属化球团于1450℃~1600℃下熔炼分离和深还原,得到炉渣和含钒、铬、镓的生铁。
其中,上述a步骤中的还原剂可以是矿物冶炼常用还原剂,如:煤粉、焦炭粉、石墨粉中至少一种。为了节约成本,上述的氧化钙可以采用生石灰、熟石灰或石灰石代替。
其中,上述a步骤的提钒尾渣为含有铁、钒、铬和镓的提钒尾渣。进一步的,上述提钒尾渣中铁、钒、铬和镓的含量优选为:在提钒尾渣中镓的含量为0.008wt%~0.015wt%,铁的含量为32.80wt%~37.97wt%,五氧化二钒的含量为1.98wt%~2.08wt%,三氧化二铬的含量为2.24wt%~2.78wt%。
其中,上述a步骤中的粘结剂可以是造球常用的粘结剂,如:聚乙烯醇或羧甲基纤维素。
进一步的,为了使还原效果更好,上述b步骤所述的生球团的粒径优选为15mm~35mm。造球所得球团多为椭球形或枕头形,粒径是指球团的最大径向尺度。
其中,上述c步骤初步还原时碱度优选为1.1~1.5(提钒尾渣的碱度值为渣中CaO重量与SiO2重量之比),且在CO气氛下进行还原。本发明控制初步还原时的碱度为1.1~1.5,可以降低炉渣粘度,使渣的流动性最好,使渣/金属间的传质效果最佳,有利于还原反应的进行,并使金属铁和镓的还原率最高。由于在反应时会产生CO2,为了使反应顺利进行,优选控制气氛中的CO和CO2的体积百分浓度之比>1.0。
其中,上述c步骤初步还原的还原时间优选为20min~30min。
其中,上述c步骤初步还原可以在常规的还原炉中进行,如:在转底炉或直膛炉中进行。
其中,上述d步骤深还原的还原时间优选为20min~40min。d步骤的深还原可以在电弧炉或矿热炉中进行。
其中,上述d步骤中的熔炼分离主要是将铁和渣分离,同时使未还原的部分(经过初步还原,大部分钒、铬、镓和铁被还原)深还原。相比直接一次性还原的方法,本发明采用先初步还原,再深还原的方法,可以使钒、铬、镓和铁还原更彻底,并能降低还原成本,提高还原效率。
进一步的,金属化球团也可以不经过深还原而得到含钒、铬的生铁,其方法为:磁选:将金属化球团破碎,磁选(磁选时的激磁电流优选为0.6~1.0A)得到磁性物质即为含钒、铬生铁,非磁性物为炉渣。
本发明方法所得的含钒、铬、镓的生铁可以作为冶炼钒、铬、镓合金的原料,也可以进一步提炼得到纯度较高的钒、铬和镓。本发明方法经过深还原所得的含钒、铬、镓的生铁中的铁、钒、镓和铬的含量分别为提钒尾渣中各相应组分含量的2.0~3.0倍;本发明方法经过磁选所得的含钒、铬生铁中的铁、钒和铬的含量分别为提钒尾渣中各相应组分含量的1.5~2.0倍。本发明方法的工艺流程图如图1所示。
本发明方法工艺步骤简单,所需设备少,能够满足产业化生产的需要。本发明方法充分利用了钒、镓和铬的矿产资源,避免了资源浪费,还减少了环境污染。本发明方法为矿物中钒、镓和铬资源的利用提供了一种新的选择,具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述,并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1~4所用的提钒尾渣的主要化学成分如表1所示。
表1提钒尾渣的主要化学成分(wt%)
成分 | Ga | TFe | TiO2 | V2O5 | SiO2 | Al2O3 | CaO | MgO | Cr2O3 |
含量 | 0.008~0.015 | 32.80~37.97 | 12.90~11.02 | 2.08~1.98 | 14.40~16.32 | 3.20~3.72 | 2.50~2.01 | 3.57~5.73 | 2.24~2.78 |
实例1采用本发明方法从提钒尾渣中回收铁、钒、铬和镓
将提钒尾渣、煤粉、氧化钙、粘结剂按重量配比100∶15∶15∶2均匀混合,提钒尾渣粒度为-60目占86.2%,煤粉的粒度为-60目占84.2%,粘结剂为聚乙烯醇(PVA)。将混合料在粉体成型机上压制成椭球形生球团,球团最大径向尺度为15mm。将生球团在转底炉中还原,碱度为1.2,CO气氛下,还原温度为1000℃,还原时间为30min,得到金属化球团;将金属化球团热料在电弧炉中熔炼及深还原,熔炼温度为1450℃,熔炼时间为:25min,得到含钒、镓、铬的生铁和炉渣。经检测,所得生铁中的钒、镓、铬和铁的含量分别为:钒含量为2.3%,铬的含量为3.6%,镓含量为0.024%,铁含量为85%。
实例2采用本发明方法从提钒尾渣中回收铁、钒、铬和镓
将提钒尾渣、煤粉、氧化钙、粘结剂按重量配比100∶12∶17∶3均匀混合,提钒尾渣粒度为-60目占86.2%,煤粉的粒度为-60目占84.2%,粘结剂为聚乙烯醇(PVA)。将混合料在粉体成型机上压制成椭球形生球团,球团最大径向尺度为20mm。将生球团在直膛炉中还原,碱度为1.1,CO气氛下,还原温度为1050℃,还原时间为25min,得到金属化球团;将金属化球团热料在矿热炉中熔炼及深还原,熔炼温度为1500℃,熔炼时间为:40min,得到含钒、镓、铬的生铁和炉渣。经检测,所得生铁中的钒、镓、铬和铁的含量分别为:钒含量为2.9%,铬的含量为3.9%,镓含量为0.029%,铁含量为86%。
实例3采用本发明方法从提钒尾渣中回收铁、钒、铬和镓
将提钒尾渣、煤粉、氧化钙、粘结剂按重量配比100∶25∶15∶2均匀混合,提钒尾渣粒度为-60目占86.2%,煤粉的粒度为-60目占84.2%,粘结剂为羧甲基纤维素(CMC)。将混合料在粉体成型机上压制成枕头形生球团,球团最大径向尺度为35mm。将生球团在直膛炉中还原,碱度为1.3,CO气氛下,还原温度为1150℃,还原时间为25min,得到金属化球团;将金属化球团热料在电弧炉中熔炼及深还原,熔炼温度为1600℃,熔炼时间为:30min,得到含钒、镓、铬的生铁和炉渣。经检测,所得生铁中的钒、镓、铬和铁的含量分别为:钒含量为2.7%,铬的含量为3.6%,镓含量为0.027%,铁含量为87%。
实例4采用本发明方法从提钒尾渣中回收铁、钒、铬和镓
将提钒尾渣、煤粉、氧化钙、粘结剂按重量配比100∶12∶17∶4均匀混合,提钒尾渣粒度为-60目占86.2%,煤粉的粒度为-60目占84.2%,粘结剂为羧甲基纤维素(CMC)。将混合料在粉体成型机上压制成枕头形生球团,球团最大径向尺度为25mm。将生球团在直膛炉中还原,碱度为1.4,CO气氛下,还原温度为1200℃,还原时间为20min,得到金属化球团。将金属化球团破碎后,在磁选机中进行选别分离,磁选参数为:激磁电流为1.0A,粒度60目,得到磁性物为含钒铬的生铁,非磁性物为炉渣。经检测,所得生铁中的钒、铬和铁的含量分别为:2.0%,2.2%、87%。
Claims (10)
1.从提钒尾渣中回收铁、钒、铬和镓的方法,其特征在于包括如下步骤:
a、物料混合:将提钒尾渣、还原剂、氧化钙、粘结剂按下述重量配比混匀:提钒尾渣∶还原剂∶氧化钙∶粘结剂=100∶12~25∶15~25∶2~4;
b、造球:a步骤混匀后的物料造球得到生球团;
c、初步还原:生球团于1000℃~1200℃下还原,得到金属化球团;
d、熔炼及深还原:金属化球团于1450℃~1600℃下熔炼分离和深还原,得到炉渣和含钒、铬、镓的生铁。
2.根据权利要求1所述的从提钒尾渣中回收铁、钒、铬和镓的方法,其特征在于:所述的还原剂为煤粉、焦炭粉、石墨粉中至少一种。
3.根据权利要求1所述的从提钒尾渣中回收铁、钒、铬和镓的方法,其特征在于:所述的氧化钙为生石灰、熟石灰或石灰石。
4.根据权利要求1所述的从提钒尾渣中回收铁、钒、铬和镓的方法,其特征在于:a步骤所述的提钒尾渣中的镓的含量为0.008wt%~0.015wt%,铁的含量为32.80wt%~37.97wt%,五氧化二钒的含量为1.98wt%~2.08wt%,三氧化二铬的含量为2.24wt%~2.78wt%。
5.根据权利要求1所述的从提钒尾渣中回收铁、钒、铬和镓的方法,其特征在于:a步骤所述的粘结剂为聚乙烯醇或羧甲基纤维素。
6.根据权利要求1所述的从提钒尾渣中回收铁、钒、铬和镓的方法,其特征在于:b步骤所述的生球团的粒径为15mm~35mm。
7.根据权利要求1所述的从提钒尾渣中回收铁、钒、铬和镓的方法,其特征在于:c步骤初步还原时生球团的碱度为1.1~1.5,且在CO气氛下进行还原。
8.根据权利要求7所述的从提钒尾渣中回收铁、钒、铬和镓的方法,其特征在于:c步骤初步还原的还原时间为20min~30min。
9.根据权利要求1所述的从提钒尾渣中回收铁、钒、铬和镓的方法,其特征在于:d步骤深还原的还原时间为20min~40min。
10.根据权利要求1所述的从提钒尾渣中回收铁、钒、铬和镓的方法,其特征在于所述d步骤为:磁选:将金属化球团破碎,磁选得到磁性物质即为含钒、铬的生铁,非磁性物为炉渣。
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