CN102534233A - 低品位高钙含钒钢渣的提钒工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低品位高钙含钒钢渣的提钒工艺，包括a、低品位高钙含钒钢渣的预处理；b、低品位高钙含钒钢渣的氧化钙化焙烧；c、焙烧后含钒钢渣通过碳酸化浸出处理得到含钒的浸出液；d、含钒浸出液中加酸进行沉钒，过滤获取粗钒；e、粗钒进行行碱溶处理，过滤获得含有V⁵⁺的滤液；f、在含有V⁵⁺的滤液中加入NH₄Cl反应生成NH₄VO₃，脱氨处理，最终得到V₂O₅。本发明提钒降低了对钙含量的要求，用低品位高钙含钒钢渣生产出高纯度的五氧化二钒，钒钛磁铁矿中的钒资源得到了有效地回收、利用。本发明为转炉单联法提钒提供条件，将含钒铁水直接炼钢让钒进入低品位高钙的钢渣内，无需另设转炉提钒，这样就避免了因提钒而新增的提钒转炉给炼钢带来的干扰和影响。

Description

低品位高钙含钒钢渣的提钒工艺

技术领域

本发明涉及一种冶金化工技术领域，具体为一种低品位高钙含钒钢渣的提钒工艺。

背景技术

钒作为一种重要的金属，已在特殊钢、低合金、微合金钢中得到了广泛的应用，有着明显的技术和经济优势。同时，随着经济技术的飞速发展，钒在汽车、航空航天、铁路、电子技术、国防工业等领域也有着广泛的应用前景，因此钒的低成本生产技术成为很多科研机构的主要研究课题，目前钒主要来源于钒钛磁铁矿。

钒钛磁铁矿在含钒资源中所占的比例很大，从钒钛磁铁矿回收钒的主要方法是将原矿冶炼为含钒生铁，再从含钒生铁中回收钒。例如，采用转炉提钒，以获低钙高品位含钒炉渣，然后再通过传统的钠盐焙烧-钠化法提钒。但这种提钒方法要占用两个转炉，即转炉双联法提钒，严重影响钢的产量和质量。同时，钠化法提钒技术，在生产过程中会造成了严重的三废污染，钒的回收率也不高，并且对钒渣成分要求苛刻，尤其是对钒渣中钙的含量。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种低品位高钙含钒钢渣的提钒工艺，解决了低品位高钙含钒钢渣中的钒不易提取的问题，使钒钛磁铁矿中的钒资源得到了有效地回收、利用。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是，一种低品位高钙含钒钢渣的提钒工艺，包括a、低品位高钙含钒钢渣的预处理；b、低品位高钙含钒钢渣的氧化钙化焙烧；c、焙烧后含钒钢渣通过碳酸化浸出处理，可得到含钒的浸出液；d、含钒浸出液中加酸进行沉钒，并过滤获取粗钒；e、所得粗钒进行碱溶处理，过滤碱溶溶液获得含有V⁵⁺的滤液；f、在含有V⁵⁺的滤液中加入NH₄Cl反应生成NH₄VO₃，经过脱氨处理，最终得到V₂O₅。

具体步骤如下：

(1)用含钒铁水直接炼钢，炼钢过程中使钒进入钢渣，得到低品位高钙含钒钢渣；将低品位高钙含钒钢渣中加入含钙化和物并混磨至-200目±10目，经过磁化除铁后得到钒渣；

(2)对钒渣进行氧化钙化焙烧，使钒渣中的钒氧化生成Ca(VO₃)₂；

(3)将Ca(VO₃)₂与碳酸盐水溶液进行混合，使得Ca(VO₃)₂中的钒浸出，得到含有钒的浸出液；

(4)向浸出液中加入硫酸至PH≤2，在100℃±5℃条件下水解沉钒2h±0.5h，通过过滤得到粗钒；

(5)将粗钒加入碱溶液中进行行碱溶，碱溶完成后过滤可得到含有V⁵⁺的滤液；

(6)向含有V⁵⁺的滤液中按照NH₄Cl∶V₂O₅＝1.8～2.2∶1的质量比加入NH₄Cl进行反应，沉淀大约12h±0.5h，最终将反应得到的NH₄VO₃在550℃±50℃的条件下脱氨，得到V₂O₅。

所述低品位高钙含钒钢渣先通过鄂式破碎，再与石灰石混磨。

所述含钙化合物可以是石灰，其中，石灰所含有的CaO与所述低品位高钙含钒钢渣的质量比为7％±1％。

所述钒渣可制粒，粒度为10mm±1mm，以便后续加工。

所述除铁后钒渣中的铁含量＜5％，防止后续焙烧过程中铁放热使炉料粘结。

所述氧化钙化焙烧的温度在950℃±50℃，时长为2-3h。

所述碳酸盐水溶液为浓度5％～10％的碳酸氢铵水溶液，按照液固比1.8～2.2∶1的比例与Ca(VO₃)₂混合。

所述碱溶液为NaOH。

所述对粗钒碱溶过滤后会得到的残渣，该残渣可送再次返回进行氧化钙化焙烧。

与现有技术相比，本发明在提钒的原料上降低了对钙含量的要求，可利用低品位高钙含钒钢渣生产出高纯度的五氧化二钒，使钒钛磁铁矿中的钒资源得到了有效地回收、利用。同时，本发明为转炉单联法提钒提供条件，将含钒铁水直接炼钢让钒进入低品位高钙的钢渣内，无需另设转炉提钒，这样就避免了因提钒而新增的提钒转炉给炼钢带来的干扰和影响。

附图说明

图1是本发明的工艺流程示意图。

具体实施方式

本发明工艺的整体思路如下：首先将低品位高钙含钒钢渣通过鄂式破碎，加入石灰石、石灰或其他含钙化合物与钢渣进行混合、造粒。将粒料进行氧化钙化焙烧，焙烧后的熟料在碳酸盐水溶液中进行碳酸化浸出。所得浸出液中加酸水解沉钒，通过过滤得到粗钒，将粗钒进行碱溶处理，从碱溶溶液中过滤得到含有V⁵⁺的滤液，在该滤液中加入NH₄Cl可反应生成NH₄VO₃，NH₄VO₃在高温下经过脱氨，最终得到高品位的粉状V₂O₅。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

参见图1，对各工艺进行说明。

实施例一：

S1-1、钢渣的取得：用含钒铁水直接炼钢，炼钢过程中钒会进入钢渣，得到低品位高钙含钒钢渣。将低品位高钙含钒钢渣先通过鄂式破碎，按照与其质量比为7％±1％的CaO添加石灰，将混合物料进行混磨至-200目±10目。经过磁选除铁后得到钒渣，该钒渣中含的金属铁＜5％，主要是为了防止在后续焙烧过程中铁放热使炉料粘结。最后将钒渣进行制粒，粒度为10mm±1mm。

S1-2、对S1-1中粒状的钒渣进行氧化钙化焙烧，回转窑中焙烧的温度在950℃±50℃，时长为2-3h。通过焙烧，钒渣中的钒氧化生成Ca(VO₃)₂。

S1-3、碳酸化浸出是指将S1-2中焙烧好的熟料，即氧化生成的Ca(VO₃)₂，与浓度在5％～10％的碳酸氢铵水溶液按照液固比1.8～2.2∶1的比例进行混合，使得Ca(VO₃)₂中的钒浸出，得到含有钒的浸出液。

S1-4、向S1-3中的浸出液加入浓硫酸至浸出液PH≤2，在100℃±5℃条件下水解沉钒2h±0.5h，通过过滤得到粗钒；

S1-5、将S1-4中的粗钒中加入NaOH溶液进行碱溶，碱溶完成后过滤，可得到残渣和含有V⁵⁺的滤液。残渣可再次进行氧化钙化焙烧。

S1-6、向S1-7中含有V⁵⁺的滤液按照NH₄Cl∶V₂O₅＝1.8～2.2∶1的质量比加入NH₄Cl，在室温下沉淀大约12h±0.5h生成NH₄VO₃，最终将反应得到的NH₄VO₃在550℃±50℃的条件下脱氨，得到粉状V₂O₅，该V₂O₅的纯度可达到99％。

实施例二：

S2-1、用含钒铁水直接炼钢，炼钢过程中钒会进入钢渣，得到低品位高钙含钒钢渣，实现钢渣的预处理。将低品位高钙含钒钢渣先通过鄂式破碎，按照与其质量比为7％的CaO添加石灰，将混合物料进行混磨至-200目。经过磁选除铁后得到钒渣，该钒渣中含的金属铁＜5％，主要是为了防止在后续焙烧过程中铁放热使炉料粘结。最后将钒渣进行制粒，粒度为10mm。

S2-2、对S2-1中粒状的钒渣进行氧化钙化焙烧，回转窑中焙烧的温度在950℃，时长为2.5h。通过焙烧，钒渣中的钒氧化生成Ca(VO₃)₂。

S2-3、碳酸化浸出是指将S2-2中焙烧好的熟料，即氧化生成的Ca(VO₃)₂，与浓度在7.5％的碳酸氢铵水溶液按照液固比2∶1的比例进行混合，使得Ca(VO₃)₂中的钒浸出，得到含有钒的浸出液。

S2-4、向S2-3中的浸出液加入浓硫酸至浸出液PH＝2，在100℃条件下水解沉钒2h，通过过滤得到粗钒；

S2-5、将S2-4中的粗钒中加入NaOH溶液进行碱溶，碱溶完成后过滤，可得到残渣和含有V⁵⁺的滤液。残渣可再次进行氧化钙化焙烧。

S2-6、向S2-5中含有V⁵⁺的滤液按照NH₄Cl∶V₂O₅＝2∶1的质量比加入NH₄Cl，在室温下沉淀12h生成NH₄VO₃，最终将反应得到的NH₄VO₃在550℃的条件下脱氨，得到高纯度的粉状V₂O₅。

实施例三：

本实施例与实施例一的工艺步骤相同，不同点在于个步骤所需参数，具体如下：

S3-1、按照石灰与低品位高钙含钒钢渣质量比为6％添加石灰，将混合物料混磨至-210目；所得钒渣制粒，粒度为9mm；

S3-2、钒渣进行氧化钙化焙烧的温度在900℃，时长为2h；

S3-3、Ca(VO₃)₂与浓度在5％的碳酸氢铵水溶液按照液固比1.8∶1的比例进行混合；

S3-4、在95℃条件下水解沉钒1.5h；

S3-5、与S1-5相同；

S3-6、NH₄Cl∶V₂O₅＝1.8∶1，室温下沉淀11.5h；所得NH₄ VO₃在500℃的条件下脱氨。

实施例四：

本实施例与实施例一的工艺步骤相同，不同点在于个步骤所需参数，具体如下：

S4-1、按照石灰与低品位高钙含钒钢渣质量比为8％添加石灰，将混合物料混磨至-190目；所得钒渣制粒，粒度为11mm；

S4-2、钒渣进行氧化钙化焙烧的温度在1000℃，时长为3h；

S4-3、Ca(VO₃)₂与浓度在10％的碳酸氢铵水溶液按照液固比2.2∶1的比例进行混合；

S4-4、在105℃条件下水解沉钒2.5h；

S4-5、与S1-5相同；

S4-6、NH₄Cl∶V₂O₅＝2.2∶1，室温下沉淀12.5h；所得NH₄VO₃在600℃的条件下脱氨。

本发明列举的实施例中所用的参数，均能够满足发明效果，达到发明目的。

本发明工艺中的工作原理是：将低品位高钙含钒钢渣中的钒首先通过钙化焙烧生成Ca(VO₃)₂再通过碳酸盐浸出、加酸水解以及铵盐沉钒得到高品位的V₂O₅，其纯度可达到99％。

上述加工过程中所涉及的化学反应式分别是：

1、钙化焙烧：将石灰、石灰石或其它钙化合物按一定比例添加到钒矿中混料，再进行氧化钙化焙烧，使矿中的钒氧化并生成Ca(VO₃)₂

V₂O₃+O₂＝V₂O₅；V₂O₅+CaCO₃＝Ca(VO₃)₂+CO₂↑。

2、碳酸盐浸出：对于难溶的Ca(VO₃)₂采用碳酸盐溶液浸出，使钙化焙烧后生成的难溶Ca(VO₃)₂较容易地转化为溶解度小的CaCO₃，使钒发再溶解而游离出来：

Ca(VO₃)₂+CO₃ ^2-＝CaCO₃↓+2VO^2-

3、铵盐沉钒：得到的粗钒经碱溶后，在加入氯化铵溶液在室温下得到偏钒酸铵：

NaVO₃+NH₄Cl＝NH₄VO₃↓+NaCl

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种低品位高钙含钒钢渣的提钒工艺，其特征在于，包括：a、低品位高钙含钒钢渣的预处理；b、低品位高钙含钒钢渣的氧化钙化焙烧；c、焙烧后含钒钢渣通过碳酸化浸出处理，可得到含钒的浸出液；d、含钒浸出液中加酸进行沉钒，并过滤获取粗钒；e、所得粗钒进行碱溶处理，过滤碱溶溶液获得含有V⁵⁺的滤液；f、在含有V⁵⁺的滤液中加入NH₄Cl反应生成NH₄VO₃，经过脱氨处理，最终得到V₂O₅。

2.如权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)用含钒铁水直接炼钢，炼钢过程中使钒进入钢渣，得到低品位高钙含钒钢渣；将低品位高钙含钒钢渣中加入含钙化和物并混磨至-200目±10目，经过磁化除铁后得到钒渣；

(2)对钒渣进行氧化钙化焙烧，使钒渣中的钒氧化生成Ca(VO₃)₂；

(3)将Ca(VO₃)₂与碳酸盐水溶液进行混合，使得Ca(VO₃)₂中的钒浸出，得到含有钒的浸出液；

(4)向浸出液中加入硫酸至PH≤2，在100℃±5℃条件下水解沉钒2h±0.5h，通过过滤得到粗钒；

(5)将粗钒加入碱溶液中进行碱溶，碱溶完成后过滤可得到含有V⁵⁺的滤液；

(6)向含有V⁵⁺的滤液中按照NH₄Cl∶V₂O₅＝1.8～2.2∶1的质量比加入NH₄Cl进行反应，沉淀大约12h±0.5h，最终将反应得到的NH₄VO₃在550℃±50℃的条件下脱氨，得到V₂O₅。

3.如权利要求2所述的工艺方法，其特征在于，所述低品位高钙含钒钢渣先通过鄂式破碎，再与石灰石混磨。

4.如权利要求2所述的工艺方法，其特征在于，所述含钙化合物可以是石灰，其中，石灰所含有的CaO与所述低品位高钙含钒钢渣的质量比为7％±1％。

5.如权利要求2所述的工艺方法，其特征在于，所述钒渣可制粒，粒度为10mm±1mm，以便后续加工。

6.如权利要求2所述的工艺方法，其特征在于，所述除铁后钒渣中的铁含量＜5％，防止后续焙烧过程中铁放热使炉料粘结。

7.如权利要求2所述的工艺方法，其特征在于，所述氧化钙化焙烧的温度在950℃±50℃，时长为2-3h。

8.如权利要求2所述的工艺方法，其特征在于，所述碳酸盐水溶液为浓度5％～10％的碳酸氢铵水溶液，按照液固比1.8～2.2∶1的比例与Ca(VO₃)₂混合。

9.如权利要求2所述的工艺方法，其特征在于，所述碱溶液为NaOH。

10.如权利要求2-9中任意一项所述的工艺方法，其特征在于，对粗钒碱溶过滤后会得到的残渣，该残渣可送再次返回进行氧化钙化焙烧。