CN103757425B

CN103757425B - 一种由高铬钒渣生产钒酸钠及铬酸钠碱性液的清洁工艺方法

Info

Publication number: CN103757425B
Application number: CN201310538297.2A
Authority: CN
Inventors: 张洋; 徐红彬; 田颖; 张懿
Original assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Current assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Priority date: 2013-11-04
Filing date: 2013-11-04
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2033-11-04
Also published as: CN103757425A

Abstract

本发明涉及一种由高铬钒渣生产钒酸钠及铬酸钠碱性液的清洁工艺方法。本发明方法的主要步骤为：向和铁水分离后的高温高铬钒渣中通入氧化性气体，将其中的钒氧化为五价钒。用碱溶液浸出高铬钒渣中的钒并加入硅固定剂同步固定硅，碱浸液经蒸发浓缩及冷却结晶制备钒酸钠，冷却结晶母液循环利用。经多级逆流洗涤后的提钒尾渣与一定浓度的碱溶液浸洗混合后在焙烧设备中进行焙烧反应，反应后的熟料水浸后过滤可得到铬酸钠碱性液与终渣。本方法流程简单，可实施性强。钒的回收率大于98%，铬的回收率大于95%，钒铬分离率大于99%，实现了钒铬的高效提取与分离。

Description

一种由高铬钒渣生产钒酸钠及铬酸钠碱性液的清洁工艺方法

技术领域

本发明涉及有色金属冶金领域，尤其涉及一种由高铬钒渣生产钒酸钠及铬酸钠碱性液的清洁工艺方法。

背景技术

高铬钒渣为高铬型钒钛磁铁矿（如攀枝花红格地区的钒钛磁铁矿）冶炼后得到的含钒和铬的铁水在氧化性气体存在下吹炼后产生的含钒铬渣相。高铬钒渣中的铬含量较钒冶金行业一般采用的钒渣中的铬含量更高，且渣中的铬含量往往大于钒含量。同时，与普通钒渣相比，自高铬钒渣中提取利用钒的过程中必须考虑钒、铬的分离及铬的利用问题。以攀枝花红格地区的钒钛磁铁矿为原料冶炼得到的高铬钒渣为例，其组成为：含V3～6%，Cr10～15%，TFe25～35%，Si10～15%，同时还有少量Al、Ca、Mg等金属。

高铬钒渣中的钒和铬均为国家重要战略资源，钒产品与铬产品在国民经济中的位置不可替代，因此开发高铬钒渣中钒、铬的提取技术具有重要意义。

自钒渣中提钒的传统工艺为钠化焙烧法。其基本原理是以碳酸钠、氯化钠或硫酸钠等为添加剂，在750～850℃下焙烧，使其中的钒由低价氧化为五价态，并与添加剂中的钠结合为水溶性的钒酸钠；对焙烧熟料进行水浸，得到钒酸钠碱性液，并对碱性液加硫酸调节pH至酸性后，以铵盐沉淀制得多钒酸铵，将多钒酸铵煅烧后即可制得五氧化二钒产品。钠化焙烧的资源利用率低，仅为70%，且焙烧过程一般会释放氯气、氯化氢、硫氧化物等有毒有害气体，环境污染严重。同时，针对钒渣中硅含量较高的特点，钠化焙烧工艺一般采用多段焙烧的方法避免炉料的烧结。

为了解决钠化焙烧工艺的问题，CN101161831A等专利提出了钙化焙烧工艺。其基本原理即是以氧化钙为添加剂进行焙烧，焙烧后熟料经酸浸、除杂及水解后制备得到钒氧化物。钙化焙烧的焙烧温度为600～950℃。与钠化焙烧相比，钙化焙烧避免了焙烧过程有毒气体的排放，且无需采取逐渐升温的焙烧过程，因而焙烧过程控制得到简化。但是钙化焙烧的钒回收率仍较低，且焙烧温度未得到有效降低。

CN102127654A，CN102127656A提出了以氢氧化钠熔盐为反应液相介质分解含铬钒渣并制备钒酸钠与铬酸钠的工艺方法。其基本过程为：含铬钒渣在以氢氧化钠熔盐或氢氧化钠与硝酸钠组成的混合熔盐介质中进行氧化分解，钒渣中的钒、铬被氧化并形成钒酸钠与铬酸钠，反应后将浆料稀释至氢氧化钠浓度为100～500g/L，并过滤分离尾渣后得到含钒、铬的碱性溶液。对含钒、铬碱性溶液先进行冷却结晶制备钒酸钠晶体，而后蒸发结晶制备铬酸钠晶体。同时对于结晶后的母液需将其中的水完全蒸发后返回反应过程用于钒渣的分解。该方法中钒、铬的提取率较高，尾渣中的钒、铬含量均为0.5～1%之间。但是该方法也有如下不足：（1）反应温度较高：采用氢氧化钠熔盐为反应介质时，反应温度为500～600℃，添加硝酸钠后反应温度可降低至330～480℃。（2）钒、铬分离不彻底，存在钒、铬产品互相夹带的问题：由于采用分步结晶法分离钒酸钠与铬酸钠，在钒酸钠结晶时，虽然可控制铬酸钠不析出，但是钒酸钠晶体中夹带的铬酸钠仍较高，为了降低其中的夹带量采取饱和钒酸钠溶液洗涤，势必降低整体产能，同时洗涤晶体后的饱和钒酸钠溶液中的铬酸钠不易脱除；同理，在铬酸钠结晶时，仍存在与上述类似的问题。（3）过程能耗较高：结晶后的母液需完全脱水后才可循环利用，过程蒸发能耗高。

CN102531056A提出了加压液相氧化法浸出含铬钒渣生产钒酸钠与铬酸钠的方法。该方法以氢氧化钠溶液为液相介质，在反应温度为180～260℃，氧分压为0.06～5MPa之间实现钒渣中铬与钒的浸出。该方法的钒、铬提取率均高于95%。由于在后续钒、铬分离及制备钒酸钠与铬酸钠过程中的工艺路线采取了与CN102127656A同样的方法，故该方法仍存在钒、铬分离不彻底，过程能耗较高的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于真正实现高铬钒渣中钒、铬高效利用及二者的分离，同时避免现有技术的其他不足，提出一种由高铬钒渣生产钒酸钠及铬酸钠碱性液的清洁工艺方法。

向和铁水分离后的高温高铬钒渣中通入氧化性气体，将其中的钒氧化为五价钒，而铬不发生氧化。用碱溶液在无氧化性物质添加的条件下浸出高铬钒渣中的钒并加入硅固定剂同步固定硅，碱浸液经蒸发浓缩及冷却结晶制备钒酸钠，冷却结晶母液循环利用。经多级逆流洗涤后的提钒尾渣与一定浓度的碱溶液浸洗混合后在焙烧设备中进行焙烧反应氧化其中的铬，使铬转化为水溶性的铬酸钠，反应后的熟料水浸后过滤可得到铬酸钠碱性液与终渣。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种由高铬钒渣生产钒酸钠及铬酸钠碱性液的清洁工艺方法，所述工艺方法包括以下步骤：

（1）向和铁水分离后的高温高铬钒渣中通入氧化性气体，使其中的钒氧化为五价钒，而铬不发生氧化；

（2）将步骤（1）得到的高铬钒渣与碱性溶液及硅固定剂混合，进行硅的固定、钒的浸出及渣的多级逆流洗涤，过滤后分别得到含钒碱性液及提钒尾渣；

（3）将步骤（2）得到的含钒碱性液进行蒸发浓缩与冷却结晶，对冷却结晶后的晶浆进行分离，得到钒酸钠晶体与冷却结晶母液；

（4）对步骤（2）得到的提钒尾渣在碱溶液中洗涤，过滤后得到含游离碱的提钒尾渣；

（5）将步骤（4）得到的含游离碱的提钒尾渣在氧化性气体存在下进行焙烧提铬，得到焙烧熟料；

（6）将步骤（5）得到的焙烧熟料进行多级逆流水浸，分别得到终渣及铬酸钠碱性液。

步骤（3）中蒸发浓缩产生的二次蒸汽冷凝水用于步骤（2）的多级逆流洗涤过程。步骤（3）得到的冷却结晶母液返回至步骤（2）与补充的碱性溶液进行钒的浸出。将步骤（4）过滤后的残留碱溶液循环利用。上述操作为本发明工艺方法的优选操作，并非必要。本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

步骤（1）中所述的高铬钒渣的氧化温度为600～890℃，例如可选择600.1～889℃，634～856℃，672～823℃，698～800℃，725～786℃，743℃等，优选750℃。

所述的氧化时间为20～180min，例如可选择20.3～178.6min，32～164min，45～152min，70～128min，85.6～120min，95～104.5min等，优选30～120min，更优选30～60min。

所述的氧化性气体为空气、氧气或富氧空气中的一种或至少两种的混合物其中，富氧空气为氧气的体积分数大于空气中的平均氧气体积分数的空气。

优选地，所述的氧化后的高铬钒渣需破碎并磨细，磨细后粒度小于74微米。

步骤（2）中所述的碱性溶液为氢氧化钠溶液和/或碳酸钠溶液。所述碱性溶液的质量浓度为10～60%，例如可选择10.2～58.6%，18.5～50%，23.5～42.8%，29～40%，34.6%等，优选10～40%，更优选20～40%。

所述碱性溶液与高铬钒渣的体积质量比为2:1～10:1，例如可选择2.03:1～9.8:1，2.7:1～9:1，3.5:1～7.8:1，5:1～7:1，6.2:1等，优选2:1～8:1，更优选3:1～6:1。

所述的浸出温度为60～170℃，例如可选择60.2～168℃，67.8～160℃，80～152.4℃，84.7～145℃，96～130℃，104.3～127.4℃，118.7℃等，优选100～170℃，更优选100～150℃。

所述的浸出时间为1～10h，例如可选择1.04～9.75h，1.7～9.3h，3～8h，3.8～6.4h，4.5～6h，5.3h等，优选2～8h，更优选2～6h。

所述的硅固定剂为氧化铝、氢氧化铝、铝酸钠、氢氧化镁、氧化镁或含上述物质的工业固废中的一种或至少两种的混合物。典型但非限制性的例子包括：氧化铝，氢氧化镁，含铝酸钠的工业固废，氢氧化铝和铝酸钠的混合物，氧化铝、铝酸钠和氧化镁的混合物等。所述硅固定剂的用量优选为其理论用量的1～2倍，例如可选择1.03～1.9倍，1.2～1.75倍，1.34～1.6倍，1.55倍等，进一步优选1.5倍。

步骤（2）中，所述的多级逆流洗涤级数为2～6级，例如可选择2级，3级，4级，5级，6级，优选3级。

所述的洗涤水与渣的质量比为1:1～8:1，例如可选择1.2:1～7.89:1，1.35:1～7.4:1，1.8:1～7:1，3:1～6.4:1，3.5:1～6:1，4～5.2:1，4.6:1等，优选1:1～6:1，进一步优选2:1～4:1。

所述的洗涤温度为15～90℃，例如可选择15.2～89℃，18～86.4℃，23.4～82℃等，32～75℃，38.4～70℃，43～64.5℃，50～60℃，53℃等，优选常温。

步骤（3）中所述的蒸发浓缩温度为60～120℃，例如可选择60.1～118.9℃，63～107.8℃，70～100℃，76.5～92.4℃，80～84.6℃，82℃等，优选80℃。

所述的冷却结晶终点温度为10～50℃，例如可选择10.4～48.9℃，13～42.5℃，18.7～37.8℃，23～34℃，28～32.4℃等，优选常温。

步骤（4）中所述的碱溶液为氢氧化钠溶液和/或碳酸钠溶液。所述碱溶液的质量浓度为30～80%，例如可选择30.5～79.8%，34～75.6%，38.6～70%，42.6～67.2%，48～62%，52.3～60%，54.8%等，优选30～60%，更优选40～60%。

步骤（5）中所述的焙烧温度为700～1300℃，例如可选择700.4～1289.6℃，712～1200℃，735～1085℃，796～980℃，824～946℃，860～920℃，880.9℃等，优选800～1300℃，进一步优选800～1200℃。

所述的焙烧时间为0.5～5h，例如可选择0.52～4.8h，0.6～4.3h，0.86～4h，1～3.75h，1.4～3.2h，1.8～2.7h，2.3h等，优选0.5～3h，更优选1～3h。

所述的氧化性气体为空气、氧气或富氧空气中的一种或至少两种的混合物。

步骤（6）中所述的多级逆流水浸的级数为2～6级，例如可选择2级，3级，4级，5级，6级，优选3级。

水浸液与焙烧熟料的体积质量比为1.5:1～6:1，例如可选择1.52:1～5.8:1，1.8:1～5.4:1，2.2:1～5:1，2.76:1～4.3:1，3:1～4:1，3.4:1等，优选1.5:1～4:1，进一步优选2:1～4:1。

所述的水浸温度为15～90℃，例如可选择15.2～89℃，18～82℃，24.5～75.6℃，28.6～70℃，34～64.2℃，42.5～60℃，48～55℃，50℃等，优选40～90℃，进一步优选60～90℃。

一种由高铬钒渣生产钒酸钠及铬酸钠碱性液的清洁工艺方法，所述工艺方法经工艺条件优化后包括以下步骤：

（1）向和铁水分离后的高温高铬钒渣中通入氧化性气体，在600～890℃下使其中的钒选择性氧化20～180min得到五价钒，将氧化后的高铬钒渣破碎并磨细至粒度小于74微米；

（2）将步骤（1）得到的高铬钒渣与碱性溶液及硅固定剂混合，进行硅的固定、钒的浸出及渣的多级逆流洗涤，过滤后分别得到含钒碱性液及提钒尾渣；其中，浸出温度为60～170℃，浸出时间为1～10h，洗涤温度为15～90℃；

（3）将步骤（2）得到的含钒碱性液在60～120℃下进行蒸发浓缩，然后冷却结晶，终点温度为10～50℃；对冷却结晶后的晶浆进行离心分离，得到钒酸钠晶体与冷却结晶母液；得到的冷却结晶母液返回至步骤（2）与补充的碱性溶液进行钒的浸出；蒸发浓缩产生的二次蒸汽冷凝水用于步骤（2）的多级逆流洗涤过程；

（4）对步骤（2）得到的提钒尾渣在碱溶液中洗涤，过滤后分别得到含游离碱的提钒尾渣及残留碱溶液，将残留碱溶液循环利用；

（5）将步骤（4）得到的含游离碱的提钒尾渣在氧化性气体存在下，在700～1300℃下进行焙烧0.5～5h提铬，得到焙烧熟料；

（6）将步骤（5）得到的焙烧熟料在15～90℃下进行多级逆流水浸，分别得到终渣及铬酸钠碱性液。

与已有技术方案相比，本发明具有以下有益效果：

本发明所述的由高铬钒渣生产钒酸钠及铬酸钠碱性液的清洁工艺方法，相较于现有技术，具有如下优点：

（1）钒、铬资源利用率高：本发明方法可使钒的回收率大于98%，铬的回收率大于95%；

（2）钒铬分离彻底：本发明方法采取钒铬分步提取的技术路线，在提取钒的过程中，铬基本不被提取，钒铬分离率大于99%；

（3）过程能耗低：在高铬钒渣制备过程中实现钒的选择性氧化，可节约大量能源；钒在碱性浸出时的温度低于170℃，较现有技术降低明显；同时，提取铬得到的铬酸钠碱性液不再通过蒸发冷却结晶制备铬酸钠晶体，可由铬酸钠碱性液直接酸化后制备铬盐的母产品红矾钠，进一步缩短了后续流程并降低了能耗。

附图说明

图1是一种由高铬钒渣生产钒酸钠及铬酸钠碱性液的工艺流程。

下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1

向和铁水分离后的高温高铬钒渣中通入氧气，在600℃下氧化180min，然后对其进行破碎，将高铬钒渣颗粒磨细至74微米以下。将10%的氢氧化钠溶液与磨细后的高铬钒渣、理论用量的氧化铝混合进行钒的浸出反应，其中氢氧化钠溶液与高铬钒渣的体积质量比（L/kg）为10:1，浸出温度为170℃，浸出时间为10h，浸出完成后过滤浆料，并对渣进行2级逆流洗涤，洗涤过程的液固体积质量比为8:1，经测定并计算得到钒的回收率为98%，铬未浸出，该过程分别得到提钒尾渣与含钒碱性液。将含钒碱性液在120℃下蒸发浓缩，然后冷却到50℃得到钒酸钠与结晶母液的混合晶浆，将该晶浆离心分离后即得到钒酸钠晶体，该钒酸钠晶体纯度为90%，且钒酸钠晶体中未检测到铬，蒸发浓缩产生的二次蒸汽冷凝水用于多级逆流洗涤过程，冷却结晶母液用于钒的浸出。将提钒尾渣在30%的碳酸钠溶液中洗涤，过滤后得到含碱提钒尾渣。将上述含碱提钒尾渣在焙烧温度为1300℃，氧化性气体为氧气，焙烧时间为3h的条件下进行焙烧提铬；对焙烧后的熟料用终渣洗涤液进行2级逆流水浸，水浸液与焙烧熟料的体积质量比为6:1，水浸温度为15℃，分别得到终渣及铬酸钠碱性液，经测定并计算得到铬的回收率为96%。

实施例2

向和铁水分离后的高温高铬钒渣中通入氧气，在600℃下氧化120min，然后对其进行破碎，将高铬钒渣颗粒磨细至74微米以下。将20%的氢氧化钠溶液与磨细后的高铬钒渣、理论用量2倍的氢氧化铝混合进行钒的浸出反应，其中氢氧化钠溶液与高铬钒渣的体积质量比（L/kg）为8:1，浸出温度为150℃，浸出时间为8h，浸出完成后过滤浆料，并对渣进行3级逆流洗涤，洗涤过程的液固体积质量比为6:1，经测定并计算得到钒的回收率为98.5%，铬未浸出，该过程分别得到提钒尾渣与含钒碱性液。将含钒碱性液在60℃下蒸发浓缩，然后冷却到10℃得到钒酸钠与结晶母液的混合晶浆，将该晶浆离心分离后即得到钒酸钠晶体，该钒酸钠晶体纯度为92%，且钒酸钠晶体中未检测到铬，蒸发浓缩产生的二次蒸汽冷凝水用于多级逆流洗涤过程，冷却结晶母液用于钒的浸出。将提钒尾渣在40%的碳酸钠溶液中洗涤，过滤后得到含碱提钒尾渣。将上述含碱提钒尾渣在焙烧温度为1200℃，氧化性气体为氧气，焙烧时间为5h的条件下进行焙烧提铬；对焙烧后的熟料用终渣洗涤液进行3级逆流水浸，水浸液与焙烧熟料的体积质量比为4:1，水浸温度为40℃，分别得到终渣及铬酸钠碱性液，经测定并计算得到铬的回收率为95%。

实施例3

向和铁水分离后的高温高铬钒渣中通入空气，在890℃下氧化60min，然后对其进行破碎，将高铬钒渣颗粒磨细至74微米以下。将40%的氢氧化钠溶液与磨细后的高铬钒渣、理论用量1.5倍的铝酸钠混合进行钒的浸出反应，其中氢氧化钠溶液与高铬钒渣的体积质量比（L/kg）为3:1，浸出温度为100℃，浸出时间为2h，浸出完成后过滤浆料，并对滤饼进行6级逆流洗涤，洗涤过程的液固体积质量比为1:1，经测定并计算得到钒的回收率为98%，铬未浸出，该过程分别得到提钒尾渣与含钒碱性液。将含钒碱性液在80℃下蒸发浓缩，然后冷却到常温得到钒酸钠与结晶母液的混合晶浆，将该晶浆离心分离后即得到钒酸钠晶体，该钒酸钠晶体纯度为90%，且钒酸钠晶体中未检测到铬，蒸发浓缩产生的二次蒸汽冷凝水用于多级逆流洗涤过程，冷却结晶母液用于钒的浸出。将提钒尾渣在40%的碳酸钠溶液中洗涤，过滤后得到含碱提钒尾渣。将上述含碱提钒尾渣在焙烧温度为1200℃，氧化性气体为氧气与空气体积比为1:1的混合气体，焙烧时间为5h的条件下进行焙烧提铬；对焙烧后的熟料用终渣洗涤液进行6级逆流水浸，水浸液与焙烧熟料的体积质量比为1.5:1，水浸温度为60℃，分别得到终渣及铬酸钠碱性液，经测定并计算得到铬的回收率为96%。

实施例4

向和铁水分离后的高温高铬钒渣中通入空气，在890℃下氧化30min，然后对其进行破碎，将高铬钒渣颗粒磨细至74微米以下。将60%的氢氧化钠溶液与磨细后的高铬钒渣、理论用量的氧化镁混合进行钒的浸出反应，其中氢氧化钠溶液与高铬钒渣的体积质量比（L/kg）为2:1，浸出温度为60℃，浸出时间为6h，浸出完成后过滤浆料，并对滤饼进行4级逆流洗涤，洗涤过程的液固体积质量比为2:1，经测定并计算得到钒的回收率为99%，铬未浸出，该过程分别得到提钒尾渣与含钒碱性液。将含钒碱性液在80℃下蒸发浓缩，然后冷却到常温得到钒酸钠与结晶母液的混合晶浆，将该晶浆离心分离后即得到钒酸钠晶体，该钒酸钠晶体纯度为93%，且钒酸钠晶体中未检测到铬，蒸发浓缩产生的二次蒸汽冷凝水用于多级逆流洗涤过程，冷却结晶母液用于钒的浸出。将提钒尾渣在60%的氢氧化钠溶液中洗涤，过滤后得到含碱提钒尾渣。将上述含碱提钒尾渣在焙烧温度为700℃，氧化性气体为空气，焙烧时间为1h的条件下进行焙烧提铬；对焙烧后的熟料用终渣洗涤液进行4级逆流水浸，水浸液与焙烧熟料的体积质量比为2:1，水浸温度为90℃，分别得到终渣及铬酸钠碱性液，经测定并计算得到铬的回收率为97%。

实施例5

向和铁水分离后的高温高铬钒渣中通入氧气与空气体积比为1:1的混合气体，在890℃下氧化20min，然后对其进行破碎，将高铬钒渣颗粒磨细至74微米以下。将40%的碳酸钠溶液与磨细后的高铬钒渣、理论用量1.5倍的氢氧化镁混合进行钒的浸出反应，其中碳酸钠溶液与高铬钒渣的体积质量比（L/kg）为10:1，浸出温度为170℃，浸出时间为8h，浸出完成后过滤浆料，并对滤饼进行3级逆流洗涤，洗涤过程的液固体积质量比为2:1，经测定并计算得到钒的回收率为98%，铬未浸出，该过程分别得到提钒尾渣与含钒碱性液。将含钒碱性液在80℃下蒸发浓缩，然后冷却到常温得到钒酸钠与结晶母液的混合晶浆，将该晶浆离心分离后即得到钒酸钠晶体，该钒酸钠晶体纯度为92%，且钒酸钠晶体中未检测到铬，蒸发浓缩产生的二次蒸汽冷凝水用于多级逆流洗涤过程，冷却结晶母液用于钒的浸出。将提钒尾渣在80%的氢氧化钠溶液中洗涤，过滤后得到含碱提钒尾渣。将上述含碱提钒尾渣在焙烧温度为800℃，氧化性气体为空气，焙烧时间为0.5h的条件下进行焙烧提铬；对焙烧后的熟料用终渣洗涤液进行3级逆流水浸，水浸液与焙烧熟料的体积质量比为2:1，水浸温度为40℃，分别得到终渣及铬酸钠碱性液，经测定并计算得到铬的回收率为95%。

本发明方法流程简单，可实施性强。钒的回收率大于98%，铬的回收率大于95%，钒铬分离率大于99%，实现了钒铬的高效提取与分离。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种由高铬钒渣生产钒酸钠及铬酸钠碱性液的清洁工艺方法，其特征在于，所述工艺方法包括以下步骤：

(1)向和铁水分离后的高温高铬钒渣中通入氧化性气体，使其中的钒氧化为五价钒，而铬不发生氧化；

(2)将步骤(1)得到的高铬钒渣与碱性溶液及硅固定剂混合，进行硅的固定、钒的浸出及渣的多级逆流洗涤，过滤后分别得到含钒碱性液及提钒尾渣；

(3)将步骤(2)得到的含钒碱性液进行蒸发浓缩与冷却结晶，对冷却结晶后的晶浆进行分离，得到钒酸钠晶体与冷却结晶母液；

(4)对步骤(2)得到的提钒尾渣在碱溶液中洗涤，过滤后得到含游离碱的提钒尾渣；

(5)将步骤(4)得到的含游离碱的提钒尾渣在氧化性气体存在下进行焙烧提铬，得到焙烧熟料；

(6)将步骤(5)得到的焙烧熟料进行多级逆流水浸，分别得到终渣及铬酸钠碱性液；

步骤(1)中所述的高铬钒渣的氧化温度为600～890℃，所述的氧化时间为20～180min；

步骤(2)中所述碱性溶液的质量浓度为10～60％，所述碱性溶液与高铬钒渣的体积质量比为2:1～10:1，所述的浸出温度为60～170℃，所述的浸出时间为1～10h；

步骤(4)中所述碱溶液的质量浓度为30～80％。

2.如权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，步骤(3)中蒸发浓缩产生的二次蒸汽冷凝水用于步骤(2)的多级逆流洗涤过程。

3.如权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，步骤(3)得到的冷却结晶母液返回至步骤(2)与补充的碱性溶液进行钒的浸出。

4.如权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，将步骤(4)过滤后的残留碱溶液循环利用。

5.如权利要求1-4任一项所述的工艺方法，其特征在于，步骤(1)中所述的高铬钒渣的氧化温度为750℃。

6.如权利要求1-4任一项所述的工艺方法，其特征在于，步骤(1)中所述的氧化时间为30～120min。

7.如权利要求1-4任一项所述的工艺方法，其特征在于，步骤(1)中所述的氧化性气体为空气、氧气或富氧空气中的一种或至少两种的混合物。

8.如权利要求1-4任一项所述的工艺方法，其特征在于，步骤(1)中所述氧化后的高铬钒渣破碎并磨细，磨细后粒度小于74微米。

9.如权利要求1-4之一所述的工艺方法，其特征在于，步骤(2)中所述的碱性溶液为氢氧化钠溶液和/或碳酸钠溶液。

10.如权利要求1-4之一所述的工艺方法，其特征在于，步骤(2)中所述碱性溶液的质量浓度为10～40％。

11.如权利要求1-4之一所述的工艺方法，其特征在于，步骤(2)中所述碱性溶液与高铬钒渣的体积质量比为2:1～8:1。

12.如权利要求1-4之一所述的工艺方法，其特征在于，步骤(2)中所述的浸出温度为100～170℃。

13.如权利要求1-4之一所述的工艺方法，其特征在于，步骤(2)中所述的浸出时间为2～8h。

14.如权利要求1-4之一所述的工艺方法，其特征在于，步骤(2)中所述的硅固定剂为氧化铝、氢氧化铝、铝酸钠、氢氧化镁、氧化镁或含上述物质的工业固废中的一种或至少两种的混合物。

15.如权利要求1-4之一所述的工艺方法，其特征在于，步骤(2)中所述硅固定剂的用量为其理论用量的1～2倍。

16.如权利要求1-4之一所述的工艺方法，其特征在于，步骤(2)中所述的多级逆流洗涤级数为2～6级。

17.如权利要求1-4之一所述的工艺方法，其特征在于，步骤(2)中所述的洗涤水与渣的质量比为1:1～8:1。

18.如权利要求1-4之一所述的工艺方法，其特征在于，步骤(2)中所述的洗涤温度为15～90℃。

19.如权利要求1-4之一所述的工艺方法，其特征在于，步骤(3)中所述的蒸发浓缩温度为60～120℃。

20.如权利要求1-4之一所述的工艺方法，其特征在于，步骤(3)中所述的冷却结晶终点温度为10～50℃。

21.如权利要求1-4之一所述的工艺方法，其特征在于，步骤(4)中所述的碱溶液为氢氧化钠溶液和/或碳酸钠溶液。

22.如权利要求1-4之一所述的工艺方法，其特征在于，步骤(4)中所述碱溶液的质量浓度为30～60％。

23.如权利要求1-4之一所述的工艺方法，其特征在于，步骤(5)中所述的焙烧温度为700～1300℃。

24.如权利要求1-4之一所述的工艺方法，其特征在于，步骤(5)中所述的焙烧时间为0.5～5h。

25.如权利要求1-4之一所述的工艺方法，其特征在于，步骤(5)中所述的氧化性气体为空气、氧气或富氧空气中的一种或至少两种的混合物。

26.如权利要求1-4之一所述的工艺方法，其特征在于，步骤(6)中所述的多级逆流水浸的级数为2～6级。

27.如权利要求1-4之一所述的工艺方法，其特征在于，步骤(6)中水浸液与焙烧熟料的体积质量比为1.5:1～6:1。

28.如权利要求1-4之一所述的工艺方法，其特征在于，步骤(5)中所述的水浸温度为15～90℃。

29.一种如权利要求1-4之一所述的工艺方法，其特征在于，所述工艺方法包括以下步骤：

(1)向和铁水分离后的高温高铬钒渣中通入氧化性气体，在600～890℃下使其中的钒选择性氧化20～180min得到五价钒，将氧化后的高铬钒渣破碎并磨细至粒度小于74微米；

(2)将步骤(1)得到的高铬钒渣与碱性溶液及硅固定剂混合，进行硅的固定、钒的浸出及渣的多级逆流洗涤，过滤后分别得到含钒碱性液及提钒尾渣；其中，浸出温度为60～170℃，浸出时间为1～10h，洗涤温度为15～90℃；

(3)将步骤(2)得到的含钒碱性液在60～120℃下进行蒸发浓缩，然后冷却结晶，终点温度为10～50℃；对冷却结晶后的晶浆进行离心分离，得到钒酸钠晶体与冷却结晶母液；得到的冷却结晶母液返回至步骤(2)与补充的碱性溶液进行钒的浸出；蒸发浓缩产生的二次蒸汽冷凝水用于步骤(2)的多级逆流洗涤过程；

(4)对步骤(2)得到的提钒尾渣在碱溶液中洗涤，过滤后分别得到含游离碱的提钒尾渣及残留碱溶液，将残留碱溶液循环利用；

(5)将步骤(4)得到的含游离碱的提钒尾渣在氧化性气体存在下，在700～1300℃下进行焙烧0.5～5h提铬，得到焙烧熟料；

(6)将步骤(5)得到的焙烧熟料在15～90℃下进行多级逆流水浸，分别得到终渣及铬酸钠碱性液。