CN102329954A - 在电场作用下碱浸脱硅预处理转炉钒渣的方法 - Google Patents

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陶长元
周小霞
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刘仁龙
杜军
范兴
孙大贵
宁伟征
曾启琴
李泽全
谢昭明
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Abstract

在电场作用下碱浸脱硅预处理转炉钒渣的方法，该方法是对用酸浸法从转炉钒渣中浸取钒的预处理。其步骤为：（1）用粉沫状转炉钒渣与氢氧化钠溶液，或再加入氟化钙后充分混合，以制成矿浆液；（2）将矿浆液置于带有电极的浸取槽中，接通电源，以对矿浆液进行预处理浸取反应；（3）对矿浆液进行固液分离，得到滤渣；（4）将滤渣在105℃下烘3h；（5）将经滤渣研磨后均匀过100目筛，得到用于酸浸法浸取钒的预处理转炉钒渣。经本发明预处理后的转炉钒渣用酸浸法来浸取钒时，其钒浸取率将得到较大提高。

Description

在电场作用下碱浸脱硅预处理转炉钒渣的方法
技术领域
本发明涉及在电场作用下预处理转炉钒渣方法。
背景技术
转炉钒渣是工业上提钒（V）的重要原料之一，其主要手段是从转炉钒渣中提取五氧化二钒（V2O5），或进一步还原出金属钒。在制取五氧化二钒的方法中，因全湿法提钒法的污染较小而越来越引起人们重视。全湿法提钒法包括直接酸浸法和碱浸法，其中，由于碱浸法钒浸出率很低，人们在采用全湿法提钒法，实际上大都是采用的直接酸浸法。直接酸浸法的步骤包括：①用硫酸（H2SO4）与转炉钒渣混合制备矿浆液；②搅拌、静置以浸出硫酸氧钒（VOSO4）；③过滤；④在含硫酸氧钒的滤液中加入硫酸铵［(NH4)2SO4］（即氨盐沉钒法），以得到含多钒酸铵（NH4VO3）的沉淀物；⑤过滤、洗涤沉淀物，得纯净多钒酸铵；⑥在氧化气氛中煅烧多钒酸铵，得制品五氧化二钒（V2O5）。然而，现有的直接酸浸法却存在五氧化二钒的产率不高，即钒的提取率较低之不足。导致这一不足的关键是，在其第②步中硫酸氧钒浸出率较低。为此，申请号为2011100487428、名称为《用电催化氧化浸取转炉钒渣的方法》的专利申请，在其第②步中增加了电催化氧化。通过电催化氧化，来把转炉钒渣中不易浸出的低价钒，尽量多地氧化成容易浸出的高价钒（即以硫酸氧钒形式存在于滤液中），以使得在采用铵盐沉钒时有较多的钒转化为多钒酸铵，进而能得到更多的五氧化二钒。与改进之前的直接酸浸法提钒相比较，该方法均的确取得较好的效果。然而，该方法的钒浸取率却仍然不够理想。其原因是，包括《用电催化氧化浸取转炉钒渣的方法》在内的酸浸法中，其第一步用硫酸与转炉钒渣混合制备矿浆液时，仍然浸取不出与转炉钒渣中的二氧化硅（SiO2）相互包裹的那一部分低价钒。
发明内容
本发明的目的是，提供一种用酸浸法从转炉钒渣中浸取钒，而其钒浸取率较高的在电场作用下碱浸脱硅预处理转炉钒渣的方法。
本发明的技术方案是这样一种在电场作用下碱浸脱硅预处理转炉钒渣的方法，其特征在于，该方法是对用酸浸法来浸取转炉钒渣中的钒的预处理，它包括如下步骤：
（1）取过200目筛后的粉沫状转炉钒渣与氢氧化钠溶液充分混合，以制成矿浆液；其中，氢氧化钠溶液的浓度为10～12mol/L，每1g转炉钒渣用氢氧化钠溶液10 mL；
（2）将步骤（1）所得矿浆液置于带有电极的浸取槽中，接通电源，以对矿浆液进行预处理浸取反应；其中，阳极电流密度为800～1000A/m2，浸取温度为80～100℃，浸取时间为2～4h；
（3）对经步骤（2）预处理浸取反应后的矿浆液进行固液分离，得到滤渣；
（4）将经步骤（3）固液分离后得到的滤渣在105℃下烘3h；
（5）将经步骤（4）烘干后的滤渣研磨后均匀过100目筛，得到用于酸浸法浸取钒的预处理转炉钒渣。
从方案中可以看出，本发明是把现有酸浸法用酸（大多为硫酸）来直接浸取转炉钒渣之前，专门为其增加的预处理。在用氢氧化钠溶液与转炉钒渣混合以进行预处理时，在实际上是预先通过氢氧化钠来让其与转炉钒渣中的二氧化硅反应以生成易于与钒分离（即解除所谓相互包裹）的硅酸钠，从而确保在进行酸浸时，有更多的钒能够释放出来。而在电场作用下，主要是将不易溶于硫酸的低价钒(多为三价钒)转化易溶于硫酸的高价钒(多为四价钒)，以让经过本发明方法预处理后的转炉钒渣，再拿去通过硫酸来酸浸时，能得到更多的硫酸氧钒。这样一来，别说是用《用电催化氧化浸取转炉钒渣的方法》来进行酸浸了，即便是用该《用电催化氧化浸取转炉钒渣的方法》之前的现有直接酸浸法，其钒浸取率也将得到较大提高。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
在电场作用下碱浸脱硅预处理转炉钒渣的方法，其特征在于，该方法是对用酸浸法来浸取转炉钒渣中的钒的预处理，它包括如下步骤：
（1）取过200目筛（75μm）后的粉沫状转炉钒渣与氢氧化钠溶液充分混合，以制成矿浆液；其中，氢氧化钠溶液的浓度为10～12mol/L，每1g转炉钒渣用氢氧化钠溶液10 mL；
（2）将步骤（1）所得矿浆液置于带有电极的浸取槽中，接通电源，以对矿浆液进行预处理浸取反应；其中，阳极电流密度为800～1000A/m2，浸取温度为80～100℃，浸取时间为2～4h；
（3）对经步骤（2）预处理浸取反应后的矿浆液进行固液分离，得到滤渣；（氢氧化钠与二氧化硅反应所生成的硅酸钠，留存在分离后的滤液中，即去除、或曰脱去了二氧化硅）；
（4）将经步骤（3）固液分离后得到的滤渣在105℃下烘3h；
（5）将经步骤（4）烘干后的滤渣研磨后均匀过100目筛（0.15mm），得到用于酸浸法浸取钒的预处理转炉钒渣。
在得到经本发明预处理了转炉钒渣后，即可以按照在背景技术部分所介绍直接酸浸法之①～⑤步来制备五氧化二钒，乃至进一步还原出金属钒；也可以如《用电催化氧化浸取转炉钒渣的方法》那样，再加上电催化氧化。鉴于直接酸浸法早已为本领域技术人员所熟知，而《用电催化氧化浸取转炉钒渣的方法》也已成为现有技术，故均不赘述。
从前述有益效果的分析中可以看出，本发明的脱硅预处理，主要是用氢氧化钠来作为碱浸剂，使其与转炉钒渣中的二氧化硅进行反应，以达到其目的、取得其效果的。
虽然硅在转炉钒渣中主要以二氧化硅形态存在，但是，在仅用氢氧化钠来进行预处理的情况下，也只能处理掉转炉钒渣中易于与氢氧化钠直接反应的一部分二氧化硅。而在转炉钒渣中，还有一部分硅是以硅酸盐相M(SiO2)x存在的，这其中的二氧化硅并不能直接地与氢氧化钠反应。在转炉钒渣中的钒中，又有相当一部分是以低价钒的形式存在于钒尖晶石相中的，该钒尖晶石相却被硅酸盐相M(SiO2)x包裹着。也即只有破坏硅酸盐相，才能使其中的二氧化硅变成能直接地与氢氧化钠进行反应的。
据此，本发明采取的进一步措施是，在步骤（1）中，还加有助浸剂氟化钙（CaF2）；该氟化钙与转炉钒渣所含钒的质量比为1.1～1.7∶1。
在加入了助浸剂氟化钙后，就能够起到破坏硅酸盐相之作用，从而使钒尖晶石相裸露在外。在通过另加有氟化钙的碱浸预处理后，再进行酸浸时，硫酸中的氢离子就能更多地进入钒铁尖晶石晶格中，使离子半径发生变化而将钒释放出来，从而取得更好效果。
更进一步讲，步骤（2）用的浸取槽为无隔膜浸取槽，其阳极为铱钽氧化物涂层的DSA电极，阴极为钛电极。
本发明通过了实验室验证。验证时用的转炉钒渣中钒含量为8.6％，各例转炉钒渣用量均为40.00g，验证时采用的预处理步骤与本具体实施方式部分披露的相同，浸取槽采用无隔膜浸取槽，其阳极为铱钽氧化物涂层的DSA电极，阴极为钛电极。在得预处理了的转炉钒渣之后，以完全相同组份与配比，用在背景技术中介绍的现有直接酸浸法的前几步，制得了含硫酸氧钒（VOSO4）的滤液——由于最终钒浸出量的多少，已经由硫酸氧钒的浸出量所确定，且此时已经能够检测出被浸出的钒，故验证就仅做到了这一步。另外，特别用同一样品的转炉钒渣40.00g，在没有按照本发明预处理方法的情况下，也以完全相同组份与配比，制得了含硫酸氧钒的滤液，以作为对比例。
最后，用钽试剂（BPHA）萃取分光光度法来测定各例中含硫酸氧钒滤液中的钒含量，再计算钒浸取率。其中，对比例的钒浸取率为45.30％。本发明验证结果见以下各表。
以下各验证表中， “CaF2∶V”表示氟化钙与转炉钒渣所含钒的质量比。
验证表1
验证表2
Figure 651235DEST_PATH_IMAGE002
验证表3
Figure 859493DEST_PATH_IMAGE003
从对比例与验证表中可以看出，经本发明方法预处理后的转炉钒渣，在仅用现有直接酸浸法（即暂时未采取《用电催化氧化浸取转炉钒渣的方法》那样再加上电催化氧化）的情况下，其钒浸取率也均有大幅度提高；而在加入助浸剂氟化钙后，其提高幅度更大。

Claims (3)

1.在电场作用下碱浸脱硅预处理转炉钒渣的方法，其特征在于，该方法是对用酸浸法来浸取转炉钒渣中的钒的预处理，它包括如下步骤：
（1）取过200目筛后的粉沫状转炉钒渣与氢氧化钠溶液充分混合，以制成矿浆液；其中，氢氧化钠溶液的浓度为10～12mol/L，每1g转炉钒渣用氢氧化钠溶液10 mL；
（2）将步骤（1）所得矿浆液置于带有电极的浸取槽中，接通电源，以对矿浆液进行预处理浸取反应；其中，阳极电流密度为800～1000A/m2，浸取温度为80～100℃，浸取时间为2～4h；
（3）对经步骤（2）预处理浸取反应后的矿浆液进行固液分离，得到滤渣；
（4）将经步骤（3）固液分离后得到的滤渣在105℃下烘3h；
（5）将经步骤（4）烘干后的滤渣研磨后均匀过100目筛，得到用于酸浸法浸取钒的预处理转炉钒渣。
2.根据权利要求1所述在电场作用下碱浸脱硅预处理转炉钒渣的方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，还加有助浸剂氟化钙；该氟化钙与所述转炉钒渣所含钒的质量比为1.1～1.7∶1。
3.根据权利要求1或2所述在电场作用下碱浸脱硅预处理转炉钒渣的方法，其特征在于，步骤（2）用的所述浸取槽为无隔膜浸取槽，其阳极为铱钽氧化物涂层的DSA电极，阴极为钛电极。
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