CN103710552B - 一种将钒渣焙烧熟料急冷制备钒溶液的浸出工艺及系统 - Google Patents

一种将钒渣焙烧熟料急冷制备钒溶液的浸出工艺及系统 Download PDF

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Abstract

一种将钒渣焙烧熟料急冷制备钒溶液的浸出工艺及系统，该系统具有布料斗，所述布料斗的排液口通过管道与含钒溶液储罐相连通，所述布料斗和含钒溶液储罐之间的管道上设有真空抽滤泵，所述真空抽滤泵的液体出口还分别与一级淋洗罐的液体入口、二级淋洗罐的液体入口通过管道相连通，所述布料斗的淋洗液入口分别与一级淋洗罐的液体出口、二级淋洗罐的液体出口、三级淋洗罐的液体出口通过管道相连通。将钒渣采用钠法焙烧后得到焙烧熟料，把温度≥570℃的焙烧熟料直接投入常温水中进行急冷浸出，然后依次进行一级淋洗、二级淋洗、三级淋洗使含钒浓度≤1g/L。优点是：操作简单、所用设备少、综合能耗低，转浸率高，可避免浸出过程中钒青铜的产生。

Description

一种将钒渣焙烧熟料急冷制备钒溶液的浸出工艺及系统
技术领域
本发明属于钒渣处理领域，特别涉及一种将钒渣焙烧熟料急冷制备钒溶液的浸出工艺及系统。
背景技术
钒钛磁铁矿是钒的主要矿物资源，钒钛磁铁矿经高炉冶炼成含钒铁水，转炉氧化吹炼，钒经过充分富集后进入渣相得到钒渣。
冶炼钒钛磁铁矿后的钒渣含钒量为10wt%～24wt%，为了能充分利用钒渣，一般采用钠法焙烧-水浸工艺由钒渣中提钒，该工艺先在钒渣中添加纯碱等钠盐附加剂焙烧至800℃以上，熟料出窑后（温度在600℃以上）经冷却装置缓慢冷却至150℃以下，熟料因高温焙烧，部分已烧结成块状，需经破碎1mm以下，再使用60℃～80℃的热水进行浸出、淋洗、过滤后，得到钒溶液。该方法步骤繁琐，能耗高，需要使用内螺旋机冷却器、熟料皮带机、斗式提升机、球磨机、振动筛等多种设备，所用设备多；并且熟料冷却速度缓慢，熟料冷却过程中，在550℃容易发生结晶和相变，可溶于水的偏钒酸钠（NaVO3）脱氧生成不溶于水的“钒青铜”，如NaV6O15和Na8V29O23，在热水浸出过程中，钒青铜不溶于水，固液分离后进入渣相，造成钒的损失，钒渣的转浸率低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种操作简单、所用设备少、综合能耗低，转浸率高的将钒渣焙烧熟料急冷制备钒溶液的浸出工艺及系统，可避免浸出过程中钒青铜的产生。
本发明的技术解决方案是：
一种将钒渣焙烧熟料急冷制备钒溶液的浸出工艺，其具体步骤如下：
1.1、钒渣采用钠法焙烧后得到焙烧熟料，利用钒渣焙烧熟料急冷制备钒溶液浸出系统，熟料急冷浸出前，关闭浸出系统中阀门a、阀门b、阀门c、阀门d、阀门e和阀门f，将温度≥570℃的焙烧熟料直接投入到装有常温水的布料斗中进行急冷浸出，浸出时间为10min～30min，所述水与焙烧熟料的质量比为1.5:1～3.5:1，固液分离得到热浸出液和热浸出渣，打开阀门f，将热浸出液通过真空抽滤泵送至含钒溶液储罐中； 
1.2、打开阀门a，将一级淋洗罐内的一级淋洗液加入到布料斗，所述一级淋洗液与焙烧熟料的质量比为4:1～6:1，对热浸出渣进行逆流淋洗后，经真空抽滤泵抽滤，将一级浸出液送至含钒溶液储罐中，一级浸出液与热浸出液混和得到钒溶液；一级淋洗完成后，关闭阀门f和阀门a，打开阀门b和阀门d，将二级淋洗罐内的二级淋洗液加入到布料斗对经过一级淋洗的浸出渣进行逆流淋洗，所述二级淋洗液与焙烧熟料的质量比为4:1～6:1，经真空抽滤泵抽滤，将二级浸出液送至一级淋洗罐作为一级淋洗液使用；二级淋洗完成后，关闭阀门b和阀门d，打开阀门c和阀门e，将三级淋洗罐内的三级淋洗液加入到布料斗对经过二级淋洗的浸出渣进行逆流淋洗至三级淋洗液含钒浓度≤1g/L，所述三级淋洗液为水，经真空抽滤泵抽滤，将三级浸出液送至二级淋洗罐作为二级淋洗液使用；
1.3、关闭阀门c和阀门e，检测含钒溶液储罐内钒溶液浓度，钒溶液浓度＜25g/L时，送至一级淋洗罐内作为一级淋洗液继续淋洗热浸出渣；钒溶液浓度≥25g/L时，作为合格钒溶液用于沉淀多钒酸铵或偏钒酸铵。
一种钒渣焙烧熟料急冷制备钒溶液浸出系统，具有布料斗，其特殊之处在于：所述布料斗的排液口通过管道与含钒溶液储罐相连通，所述布料斗和含钒溶液储罐之间的管道上设有真空抽滤泵，所述真空抽滤泵的液体出口还分别与一级淋洗罐的液体入口、二级淋洗罐的液体入口通过管道相连通，所述一级淋洗罐液体入口处的管道上设有阀门d，二级淋洗罐液体入口处的管道上设有阀门e，所述布料斗的淋洗液入口分别与一级淋洗罐的液体出口、二级淋洗罐的液体出口、三级淋洗罐的液体出口通过管道相连通，所述一级淋洗罐液体出口处的管道上设有阀门a，二级淋洗罐液体出口处的管道上设有阀门b，三级淋洗罐液体出口的管道上设有阀门c，所述含钒溶液储罐的液体入口处的管道上设有阀门f。
本发明的有益效果:
（1）避免钒青铜生成，提高转浸率
钒渣焙烧熟料直接投入常温水中急冷，加快了熟料的冷却速度，使钒渣焙烧熟料能迅速冷却至100℃以下，减少了不溶于水的钒青铜生成，使钒溶解于水中；高温钒渣焙烧熟料急冷，熟料内部应力作用产生炸裂或裂缝，使水分子有效渗透到物料内部，提高传质接触面积，保证了可溶于水的钒最大程度的溶入水中，有效提高了钒渣的转浸率，与传统钠法焙烧-水浸工艺相比，转浸率提高至90%以上，残渣含总钒降低至0.8%以下。
（2）熟料中可溶性钒浸出速度加快，提高VO3 -的扩散速率
高温钒渣焙烧熟料与水接触后将水迅速加热至70℃以上，因熟料的比热小于水，物料传热更加迅速，与传统钠法焙烧-水浸工艺用热水浸泡常温物料方式相比，固液相传质效率更高，有效提高VO3 -的扩散速率。
（3）提高热能利用率
将高温熟料直接用水浸出，充分回收利用系统自身热能，改变了先将高温熟料使用冷却装置缓慢冷却至100℃左右，再使用热水浸出的传统路线，减少高温熟料因冷却而造成的大量热能的损失，热能利用率提高了70%，降低了综合能耗显著降低。
（4）降低熟料粒度，减少设备数量，缩短工艺流程
钒渣焙烧熟料急冷水浸后，熟料粒度≤1mm，无需使用球磨机和振动筛等设备对熟料再次破碎和筛分，减少了设备使用数量和设备维修，降低了电能用量。
附图说明
图1是本发明的工艺流程简图。
图中：1-布料斗，2-一级淋洗罐，3-二级淋洗罐，4-三级淋洗罐，5-真空抽滤泵，6-含钒溶液储罐。
具体实施方式
实施例1
如图所示，该钒渣焙烧熟料急冷制备钒溶液浸出系统，具有布料斗1，所述布料斗1的排液口通过管道与含钒溶液储罐6相连通，所述布料斗1和含钒溶液储罐6之间的管道上设有真空抽滤泵5，所述真空抽滤泵5的液体出口还分别与一级淋洗罐2的液体入口、二级淋洗罐3的液体入口通过管道相连通，所述一级淋洗罐2液体入口处的管道上设有阀门d，二级淋洗罐3液体入口处的管道上设有阀门e，所述布料斗1的淋洗液入口分别与一级淋洗罐2的液体出口、二级淋洗罐3的液体出口、三级淋洗罐4的液体出口通过管道相连通，所述一级淋洗罐2液体出口处的管道上设有阀门a，二级淋洗罐3液体出口处的管道上设有阀门b，三级淋洗罐4液体出口的管道上设有阀门c，所述含钒溶液储罐6的液体入口处的管道上设有阀门f。
钒渣焙烧熟料浸出时，具体步骤如下：
1.1、将钒渣（含钒10wt%）采用钠法焙烧后，得到钒渣焙烧熟料，利用钒渣焙烧熟料急冷制备钒溶液浸出系统，管道上的阀门a、阀门b、阀门c、阀门d和阀门e全部关闭，将温度为700℃的钒渣焙烧熟料229kg直接投入到装有800L常温水的布料斗1中进行急冷浸出，浸出时间为30min，固液分离，得到热浸出液和热浸出渣，打开阀门f，将热浸出液通过真空抽滤泵5送至含钒溶液储罐6中； 
1.2、打开阀门a，将一级淋洗罐2内的一级淋洗液1200L加入到布料斗1对热浸出渣进行逆流淋洗后，经真空抽滤泵5抽滤，将一级浸出液送至含钒溶液储罐6中，一级浸出液与热浸出液混和得到钒溶液；一级淋洗完成后，关闭阀门f和阀门a，打开阀门b和阀门d，将二级淋洗罐3内的二级淋洗液1200L加入到布料斗1对经过一级淋洗的浸出渣进行逆流淋洗，经真空抽滤泵5抽滤，将二级浸出液送至一级淋洗罐2作为一级淋洗液使用；二级淋洗完成后，关闭阀门b和阀门d，打开阀门c和阀门e，将三级淋洗罐4内的三级淋洗液加入到布料斗1对经过二级淋洗的浸出渣进行逆流淋洗至三级淋洗液含钒浓度≤0.4g/L，所述三级淋洗液为水，经真空抽滤泵5抽滤，将三级浸出液送至二级淋洗罐3作为二级淋洗液使用，经三级淋洗的浸出渣中含钒量为0.50wt%，转浸率为95%； 
1.3、关闭阀门c和阀门e，检测含钒溶液储罐6内一级浸出液和热浸出液混合得到的钒溶液浓度，钒溶液浓度为25.6g/L，作为钒溶液用于沉淀多钒酸铵或偏钒酸铵。
实施例2
钒渣焙烧熟料急冷制备钒溶液浸出系统同实施例1。
钒渣焙烧熟料浸出时，具体步骤如下：
1.1、将钒渣（含钒11wt%）采用钠法焙烧后，得到钒渣焙烧熟料，利用钒渣焙烧熟料急冷制备钒溶液浸出系统，管道上的阀门a、b、c、d、e全部关闭，将温度为570℃的钒渣焙烧熟料26.6kg直接投入到装有40L常温水的布料斗1中进行急冷浸出，浸出时间为10min，固液分离，得到热浸出液和热浸出渣，打开阀门f，将热浸出液通过真空抽滤泵5送至含钒溶液储罐6中； 
1.2、打开阀门a，将一级淋洗罐2内的一级淋洗液130L加入到布料斗1对热浸出渣进行逆流淋洗后，经真空抽滤泵5抽滤，将一级浸出液送至含钒溶液储罐6中，一级浸出液与热浸出液混和得到钒溶液；一级淋洗完成后，关闭阀门f和阀门a，打开阀门b和阀门d，将二级淋洗罐3内的二级淋洗液130L加入到布料斗1对经过一级淋洗的浸出渣进行逆流淋洗，经真空抽滤泵5抽滤，将二级浸出液送至一级淋洗罐2作为一级淋洗液使用；二级淋洗完成后，关闭阀门b和阀门d，打开阀门c和阀门e，将三级淋洗罐4内的三级淋洗液加入到布料斗1对经过二级淋洗的浸出渣进行逆流淋洗至三级淋洗液含钒浓度为0.1g/L，所述三级淋洗液为水，经真空抽滤泵5抽滤，将三级浸出液送至二级淋洗罐3作为二级淋洗液使用，经三级淋洗的浸出渣中含钒量为0.30wt%，转浸率为97.27 %； 
1.3、关闭阀门c和阀门e，检测含钒溶液储罐6内一级浸出液和热浸出液混合得到的钒溶液浓度，钒溶液浓度为25.7g/L，用于沉淀多钒酸铵或偏钒酸铵。
实施例3
钒渣焙烧熟料急冷制备钒溶液浸出系统同实施例1。
钒渣焙烧熟料浸出时，具体步骤如下：
1.1、将钒渣（含钒20wt%）采用钠法焙烧，得到钒渣焙烧熟料，利用钒渣焙烧熟料急冷制备钒溶液浸出系统，管道上的阀门全部关闭，将温度为600℃的钒渣焙烧熟料15kg直接投入到装有50L常温水的布料斗1中进行急冷浸出，浸出时间为20min，固液分离，得到热浸出液和热浸出渣，打开阀门f，将热浸出液通过真空抽滤泵5送至含钒溶液储罐6中； 
1.2、打开阀门a，将一级淋洗罐2内的一级淋洗液90L加入到布料斗1对热浸出渣进行逆流淋洗后，经真空抽滤泵5抽滤，将一级浸出液送至含钒溶液储罐6中，一级浸出液与热浸出液混和得到钒溶液；一级淋洗完成后，关闭阀门f和阀门a，打开阀门b和阀门d，将二级淋洗罐3内的二级淋洗液90L加入到布料斗1对经过一级淋洗的浸出渣进行逆流淋洗，经真空抽滤泵5抽滤，将二级浸出液送至一级淋洗罐2作为一级淋洗液使用；二级淋洗完成后，关闭阀门b和阀门d，打开阀门c和阀门e，将三级淋洗罐4内的三级淋洗液加入到布料斗1对经过二级淋洗的浸出渣进行逆流淋洗至三级淋洗液含钒浓度为0.1g/L，所述三级淋洗液为水，经真空抽滤泵5抽滤，将三级浸出液送至二级淋洗罐3作为二级淋洗液使用，经三级淋洗的浸出渣中含钒量为0.60wt%，转浸率为97%； 
1.3、关闭阀门c和阀门e，检测含钒溶液储罐6内一级浸出液和热浸出液混合得到的钒溶液浓度，钒溶液浓度为26.9g/L，用于沉淀多钒酸铵或偏钒酸铵。
对比例1
1.1、将钒渣（含钒10wt%）采用钠法焙烧后，得到钒渣焙烧熟料，将钒渣焙烧熟料22.9kg自然冷却至150℃以下，熟料粒度大于1mm的占10%，使用振动筛将熟料筛分，筛出1mm以上的块状熟料后使用球磨机磨细至粒度小于0.5mm，将粒度小于0.5mm的钒渣焙烧熟料加入到装有80L热水（80℃）的布料斗1中浸泡30min后，过滤得到浸出液和浸出渣；
1.2、打开阀门a，将一级淋洗罐2内的一级淋洗液115L加入到布料斗1对浸出渣进行逆流淋洗后，经真空抽滤泵5抽滤，将一级浸出液送至含钒溶液储罐6中，一级浸出液与热浸出液混和得到钒溶液；一级淋洗完成后，关闭阀门f和阀门a，打开阀门b和阀门d，将二级淋洗罐3内的二级淋洗液115L加入到布料斗1对经过一级淋洗的浸出渣进行逆流淋洗，经真空抽滤泵5抽滤，将二级浸出液送至一级淋洗罐2作为一级淋洗液使用；二级淋洗完成后，关闭阀门b和阀门d，打开阀门c和阀门e，将三级淋洗罐4内的三级淋洗液加入到布料斗1对经过二级淋洗的浸出渣进行逆流淋洗至三级淋洗液含钒浓度为0.4g/L，所述三级淋洗液为水，经真空抽滤泵5抽滤，将三级浸出液送至二级淋洗罐3作为二级淋洗液使用，经三级淋洗的浸出渣中含钒量为1.8wt%，转浸率为82%。
本发明实施例1～实施例3和对比例1中的转浸率计算公式为：转浸率=（钒渣含钒量-三级淋洗的浸出渣中含钒量）÷钒渣含钒量×100%。

Claims (1)

1.一种将钒渣焙烧熟料急冷制备钒溶液的浸出工艺，其特征是：具体步骤如下：
1.1、钒渣采用钠法焙烧后得到焙烧熟料，利用钒渣焙烧熟料急冷制备钒溶液浸出系统，熟料急冷浸出前，关闭浸出系统中阀门a、阀门b、阀门c、阀门d、阀门e和阀门f，将温度≥570℃的焙烧熟料直接投入到装有常温水的布料斗中进行急冷浸出，浸出时间为10min～30min，所述水与焙烧熟料的质量比为1.5:1～3.5:1，固液分离得到热浸出液和热浸出渣，打开阀门f，将热浸出液通过真空抽滤泵送至含钒溶液储罐中； 
1.2、打开阀门a，将一级淋洗罐内的一级淋洗液加入到布料斗，所述一级淋洗液与焙烧熟料的质量比为4:1～6:1，对热浸出渣进行逆流淋洗后，经真空抽滤泵抽滤，将一级浸出液送至含钒溶液储罐中，一级浸出液与热浸出液混和得到钒溶液；一级淋洗完成后，关闭阀门f和阀门a，打开阀门b和阀门d，将二级淋洗罐内的二级淋洗液加入到布料斗对经过一级淋洗的浸出渣进行逆流淋洗，所述二级淋洗液与焙烧熟料的质量比为4:1～6:1，经真空抽滤泵抽滤，将二级浸出液送至一级淋洗罐作为一级淋洗液使用；二级淋洗完成后，关闭阀门b和阀门d，打开阀门c和阀门e，将三级淋洗罐内的三级淋洗液加入到布料斗对经过二级淋洗的浸出渣进行逆流淋洗至三级淋洗液含钒浓度≤1g/L，所述三级淋洗液为水，经真空抽滤泵抽滤，将三级浸出液送至二级淋洗罐作为二级淋洗液使用；
1.3、关闭阀门c和阀门e，检测含钒溶液储罐内钒溶液浓度，钒溶液浓度＜25g/L时，送至一级淋洗罐内作为一级淋洗液继续淋洗热浸出渣；钒溶液浓度≥25g/L时，作为合格钒溶液用于沉淀多钒酸铵或偏钒酸铵；
所述钒渣焙烧熟料急冷制备钒溶液浸出系统，具有布料斗，所述布料斗的排液口通过管道与含钒溶液储罐相连通，所述布料斗和含钒溶液储罐之间的管道上设有真空抽滤泵，所述真空抽滤泵的液体出口还分别与一级淋洗罐的液体入口、二级淋洗罐的液体入口通过管道相连通，所述一级淋洗罐液体入口处的管道上设有阀门d，二级淋洗罐液体入口处的管道上设有阀门e，所述布料斗的淋洗液入口分别与一级淋洗罐的液体出口、二级淋洗罐的液体出口、三级淋洗罐的液体出口通过管道相连通，所述一级淋洗罐液体出口处的管道上设有阀门a，二级淋洗罐液体出口处的管道上设有阀门b，三级淋洗罐液体出口的管道上设有阀门c，所述含钒溶液储罐的液体入口处的管道上设有阀门f。
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