CN102071321B - 用高碱度的氢氧化钾介质从含钒钢渣中提取钒、铬的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用高碱度的氢氧化钾介质从含钒钢渣中提取钒、铬的方法，属于冶金技术领域。技术方案是：钢渣与水、氢氧化钾一道加入反应器，在常压条件下进行分解再将得到的反应浆料用稀释剂进行冷却稀释，得到含氢氧化钾、钒酸钾、硅酸钾、铬酸钾以及尾渣的混合浆料；控制混合浆料的氢氧化钾碱度≥100g/L，在80-130℃对混合浆料进行保温过滤分离，得到尾渣和含钒、铬的水溶液。本发明不需要高温焙烧，缩短反应时间，并实现钒、铬的单次高效提取，和钒、铬的同时提取；在提钒过程中有效杜绝了焙烧带来的Cl2、HCl、粉尘、SO2等大气污染物，与传统焙烧工艺相比有效降低了废水的产生量和排放量,实现了清洁生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种用高碱度的氢氧化钾介质从含钒钢渣中提取钒、铬的方法，法，属于冶金技术领域。
背景技术
含钒钢渣是含钒铁水因种种原因(未经氧化提钒工序)直接炼钢(正常造渣)所形成的含V2O5 在2%-10%的含钒钢渣，与正常钒渣相比其钙含量大大超标。由于其钙、铁、硅含量高，钒含量较低，钒赋存状态复杂、弥散分布于多种矿物相中，使得其中的钒按传统的焙烧法工艺难以回收利用。我国每年有数百万吨含钒钢渣排放而未被处理，不但是钒资源的损失，也造成了环境负担。现有提钒工艺虽多，但很难适应含钒钢渣的资源特性，且普遍存在成本高、污染重、回收率低等诸多问题。传统的提钒工艺主要采用钠化或钙化焙烧加浸出方法提钒。钠化培烧工艺钒的转浸率较低，钠盐耗量大，焙烧温度高，能耗大，而且该工艺并不适合于量大的含钒品位低、CaO高的高碱度钢渣提钒。钙化焙烧对物料有一定的选择性，对一般钢渣存在转化率偏低、成本偏高等问题，不适于大量生产。另外，还有采用火法冶炼来回收钢渣中的钒，该工艺是将含钒钢渣添加在烧结矿中作为熔剂进入高炉冶炼，钒在铁水中富集，使铁水含钒量增加，再吹炼得到高品位的钒渣，以此制取V2O5或钒铁合金。该法易产生磷、硫在铁水中的循环富集，加重炼钢脱磷硫任务。此外，钢渣杂质多，有效氧化钙含量相对较低，会降低烧结矿品位，增加炼铁过程能耗，不宜大量配入，所以该工艺对含钒钢渣的处理量达不到实际生产的需求。而一些新兴技术如选择性析出、微生物浸出、矿浆电解等，用于含钒钢渣提钒的研究，虽然效果较好，但工艺尚不成熟，因此对含钒钢渣的提钒工艺具有很大的局限性。另外含钒钢渣中还含有1%-5%的铬，由于传统的焙烧工艺对铬无法回收，因此在提钒的过程中产生高毒性的含铬渣，对后续处理造成一定的困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用高碱度的氢氧化钾介质从含钒钢渣中提取钒、铬的方法，在湿法条件下进行，不需要高温焙烧，缩短反应时间，并实现钒、铬的单次高效提取，解决背景技术存在的上述问题。
本发明的技术方法如下：
用高碱度的氢氧化钾介质从含钒钢渣中提取钒、铬的方法，包含如下工艺过程：钢渣原料破碎为≤10mm的颗粒后磨成-100目的粉料，与水、氢氧化钾一道加入反应器，其中，氢氧化钾与钢渣的质量比为3:1到5:1，氢氧化钾介质的质量浓度(有效作用浓度)为60%-90%，在常压条件下进行分解，反应温度160-240℃，有效反应时间1-6h，再将得到的反应浆料用稀释剂进行冷却稀释，得到含氢氧化钾、钒酸钾、硅酸钾、铬酸钾以及尾渣的混合浆料；控制混合浆料的氢氧化钾碱度≥100g/L，在80-130℃对混合浆料进行保温过滤分离，得到尾渣和含钒、铬的水溶液，然后用常规方法完成除杂及钒、铬回收。
所说的氢氧化钾介质是以氢氧化钾为基体，包括纯氢氧化钾及氢氧化钾与不同配比的钾盐混合介质，钾盐包括硝酸钾、碳酸钾、氯化钾等。
本发明在反应过程中通入氧化性气体，完成钒、铬同时提取，例如通入空气或者氧气。对于低铬含钒钢渣不需要回收铬时，可以在不通入氧化性气体的条件下完成钒的回收。
所用的稀释剂是水或者稀碱溶液。
本发明的有益效果：采用本发明，使含钒钢渣处理工艺可以在湿法条件下完成，不需要高温焙烧，缩短反应时间，并实现钒、铬的单次高效提取，和钒、铬的同时提取；不仅对含钒钢渣中钒、铬的单次回收率高；钒的单次回收率在95%-99%、铬的单次回收率在90%-97%，溶出温度低160-240℃， 而且在提钒过程中有效杜绝了焙烧带来的Cl2、HCl、粉尘、SO2等大气污染物。另外，在浸出过程中，产生的液相返回浸出工序循环利用，实现零排放, 与传统焙烧工艺相比有效降低了废水的产生量和排放量, 实现了清洁生产。
附图说明
图1为本发明实施例的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
本发明的各实施例中，含钒钢渣化学成分为：
TiO2 =4.82%； MnO= 1.70%； TFe =15.27%； S =0.281 %；V2O5 =3.63 %；Cr2O3= 1.18%； FeO =7.76 %；Al2O3= 2.79%；SiO2= 11.23%； CaO =44.51%； MgO =11.80%； P= 0.594%。
KOH选用分析纯和工业纯，工业纯KOH含有氢氧化钾90%，3%碳酸钾，1%的氯化钾。
实施例1：
一种高碱度的氢氧化钾介质从含钒钢渣中提取钒铬的方法：称取固体分析纯KOH 200g与反应釜中，加入67mL的去离子水至初始浓度75%，开通搅拌，加热升温至200℃，称取50g含钒钢渣与反应釜中，向反应釜中以2L/min通入空气，反应时间6h。反应终点向反应釜中加入水400mL水稀释，抽滤过滤，液相的碱度为343.6g/L，对渣进行三次洗涤。采用化学分析和仪器分析分析渣相和液相的含量。尾渣中含钒总量在0.122wt%（以五氧化二钒计），尾渣中含铬总量在0.103 wt%（以三氧化二铬计）。所得钒的浸出率为96.5%，铬的溶出率为91.3%。
实施例2：
一种高碱度的氢氧化钾介质从含钒铬钢渣中提取钒铬的方法：称取固体工业纯KOH 200g与反应釜中，加入50mL的去离子水至初始浓度80%，开通搅拌，加热升温至220℃，称取50g含钒钢渣与反应釜中，向反应釜中以2L/min通入空气，反应时间4h。反应终点向反应釜中加入水600mL水稀释，抽滤过滤，液相的碱度为230.2g/L，对渣进行三次洗涤。采用化学分析和仪器分析分析液相和渣相的含量。尾渣中含钒总量在0.101wt%（以五氧化二钒计），尾渣中含铬总量在0.0743 wt%（以三氧化二铬计）。所得钒的溶出率为97.1%，铬的溶出率为93.7%。
实施例3：
一种高碱度的氢氧化钾介质从含钒钢渣中提取钒铬的方法：称取固体分析纯KOH 169g、KNO3 31g于反应釜中，加入108mL的去离子水至初始碱浓度55%，KNO3初始浓度10%，开通搅拌，加热升温至180℃，称取50g含钒钢渣于反应釜中，向反应釜中以2L/min通入空气，反应时间5h。反应终点向反应釜中加入水500mL稀释，抽滤过滤，液相的碱度为236.3g/L，对渣进行三次洗涤。采用化学分析和仪器分析分析液相和渣相的含量。尾渣中含钒总量在0.136wt%（以五氧化二钒计），尾渣中含铬总量在0.0684wt%（以三氧化二铬计）。所得钒的溶出率为96.1%，铬的溶出率为94.2%。
实施例4：
一种高碱度的氢氧化钾介质从含钒钢渣中提取钒铬的方法：称取固体分析纯KOH 200g与反应釜中，加入108mL的去离子水至初始浓度65%，开通搅拌，加热升温至160℃，称取50g含钒钢渣与反应釜中，向反应釜中以2L/min通入空气，反应时间5h。反应终点向反应釜中加入水500mL水稀释，抽滤过滤，液相的碱度为280.6g/L，对渣进行三次洗涤。采用化学分析和仪器分析分析液相和渣相的含量。尾渣中含钒总量在0.146wt%（以五氧化二钒计），尾渣中含铬总量在0.114 wt%（以三氧化二铬计）。所得钒的溶出率为95.8%，铬的溶出率为90.3%。
实施例5：
一种高碱度的氢氧化钾介质从含钒钢渣中提取钒铬的方法：称取固体分析纯KOH 200g与反应釜中，加入67mL的去离子水至初始浓度75%，开通搅拌，加热升温至240℃，称取50g含钒钢渣与反应釜中，向反应釜中以2L/min通入空气，反应时间6h。反应终点向反应釜中加入水500mL水稀释，抽滤过滤，液相的碱度为279.8g/L，对渣进行三次洗涤。采用化学分析和仪器分析分析液相和渣相的含量。尾渣中含钒总量在0.0278wt%（以五氧化二钒计），尾渣中含铬总量在0.0389 wt%（以三氧化二铬计）。所得钒的溶出率为99.2%，铬的溶出率为96.7%。
实施例6：
一种高碱度的氢氧化钾介质从含钒钢渣中提取钒铬的方法：称取固体工业纯KOH 200g与反应釜中，加入67mL的去离子水至初始浓度75%，开通搅拌，加热升温至200℃，称取50g含钒钢渣与反应釜中，在不通入空气的条件下，反应时间6h。反应终点向反应釜中加入水400mL水稀释，抽滤过滤，液相的碱度为323.7g/L，对渣进行三次洗涤。采用化学分析和仪器分析分析渣相和液相的含量。尾渣中含钒总量在0.139wt%（以五氧化二钒计），尾渣中含铬总量在0.04-0.1 wt%（以三氧化二铬计）。所得钒的浸出率为96.0%，铬的溶出率为97%。
Claims (6)
1.一种用高碱度的氢氧化钾介质从含钒钢渣中提取钒、铬的方法，其特征是包含如下工艺过程：钢渣原料破碎为≤10mm的颗粒后磨成-100目的粉料，与水、氢氧化钾一道加入反应器，其中，氢氧化钾与钢渣的质量比为3:1到5:1，氢氧化钾介质的质量浓度为60%-90%，在常压条件下进行分解，反应温度160-240℃，有效反应时间1-6h，再将得到的反应浆料用稀释剂进行冷却稀释，得到含氢氧化钾、钒酸钾、硅酸钾、铬酸钾以及尾渣的混合浆料；控制混合浆料的氢氧化钾碱度≥100g/L，在80-130℃对混合浆料进行保温过滤分离，得到尾渣和含钒、铬的水溶液，然后用常规方法完成除杂及钒、铬回收。
2.根据权利要求1所述的用高碱度的氢氧化钾介质从含钒钢渣中提取钒、铬的方法，其特征在于所说的氢氧化钾介质是以氢氧化钾为基体，包括纯氢氧化钾及氢氧化钾与不同配比的钾盐混合介质。
3.根据权利要求1或2所述的用高碱度的氢氧化钾介质从含钒钢渣中提取钒、铬的方法，其特征在于在反应过程中通入氧化性气体，完成钒、铬同时提取。
4.根据权利要求1或2所述的用高碱度的氢氧化钾介质从含钒钢渣中提取钒、铬的方法，其特征在于所用的稀释剂是水或者稀碱溶液。
5.根据权利要求2所述的用高碱度的氢氧化钾介质从含钒钢渣中提取钒、铬的方法，其特征在于所说的钾盐包括硝酸钾、碳酸钾或氯化钾。
6.根据权利要求1或2以所述的用高碱度的氢氧化钾介质从含钒钢渣中提取钒、铬的方法，其特征在于对于低铬含钒钢渣，在不通入氧化性气体的条件下完成钒的回收。
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