CN103898329A - 一种锰化焙烧钒渣的提钒方法 - Google Patents

一种锰化焙烧钒渣的提钒方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锰化焙烧钒渣的提钒方法，所述方法包括以下步骤：a、将钒渣破碎并将破碎后的钒渣与氧化剂混合，之后进行高温焙烧，得到熟料；b、将所述熟料破碎并将破碎后的熟料与水混合，之后加入酸液进行浸出，得到含钒浸出液和提钒尾渣，其中，所述氧化剂为含四价锰的物料。本发明采用含高价锰的物料作为氧化剂，使得钒与锰在焙烧过程中结合形成钒酸锰化合物，可以有效避免钒渣在焙烧过程中的结圈现象，降低钒渣焙烧的温度。本发明工艺流程短，提钒尾渣中不含钠盐，易于重新返回高炉使用，实现钒资源的循环利用，具有较高的经济效益和社会效益。

Description

一种锰化焙烧钒渣的提钒方法
技术领域
本发明属于钒渣提钒技术领域，更具体地讲，涉及一种锰化焙烧钒渣的提钒方法。
背景技术
钒是一种重要的金属元素，具有许多的优良性能，其被广泛地应用于各个领域中。世界上约有85wt％的钒应用于钢铁行业，其余15wt％主要应用于航空合金、钒电池、化学工业、催化剂等行业中。
钒钛磁铁矿生产的钒渣是目前提钒的主要原料，目前从钒渣提取钒的工艺主要有钠化焙烧-水浸提钒工艺和钙化焙烧-酸浸提钒工艺。钠化焙烧提钒工艺目前存在的较大难题是废水和提钒尾渣很难有效的重复利用，在资源和能源上存在较多的浪费。国内采用钙化焙烧提钒工艺的主要是攀钢，但是在生产中也出现了钒渣焙烧结圈等问题，需要进一步的研究。
已有专利文献中基本采用的是加入钠盐、钾盐或含钙物质进行高温焙烧，但这些物质对高温焙烧产生的结圈并没有抑制作用。
因此，需要提供一种既能有效避免钒渣在焙烧过程中的结圈现象，又能实现钒资源高效循环利用的焙烧方法。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明的目的在于解决上述技术问题中的一个或多个。
本发明的目的在于提供一种能够有效避免钒渣在焙烧过程中的结圈现象、降低钒渣焙烧的温度并实现钒资源高效循环利用的锰化焙烧钒渣的提钒方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种锰化焙烧钒渣的提钒方法，所述方法包括以下步骤：a、将钒渣破碎并将破碎后的钒渣与氧化剂混合，之后进行高温焙烧，得到熟料；b、将所述熟料破碎并将破碎后的熟料与水混合，之后加入酸液进行浸出，得到含钒浸出液和残渣，其中，所述氧化剂为含四价锰的物料。
根据本发明的锰化焙烧钒渣的提钒方法的一个实施例，以重量百分比计，所述钒渣中至少含有10～20％的V2O5、10～15％的SiO2、1～10％的CaO。
根据本发明的锰化焙烧钒渣的提钒方法的一个实施例，所述破碎后的钒渣粒度小于120目，所述破碎后的熟料粒度小于120目。
根据本发明的锰化焙烧钒渣的提钒方法的一个实施例，所述含四价锰的物料为二氧化锰、软锰矿、电解锰阳极泥中的一种或多种。
根据本发明的锰化焙烧钒渣的提钒方法的一个实施例，在步骤a中，所述氧化剂中的锰与钒渣中的钒的摩尔比为1～5:1。
根据本发明的锰化焙烧钒渣的提钒方法的一个实施例，在步骤a中，高温焙烧的温度为800～900℃，焙烧时间为2～5h。
根据本发明的锰化焙烧钒渣的提钒方法的一个实施例，在步骤b中，所述水与熟料的液固比为1～3:1。
根据本发明的锰化焙烧钒渣的提钒方法的一个实施例，所述酸液为浓硫酸或质量分数不小于30％的硫酸。
根据本发明的锰化焙烧钒渣的提钒方法的一个实施例，在步骤b中，浸出的pH值为2.8～4.0，浸出时间为40～100min，浸出温度为40～60℃。
根据本发明的锰化焙烧钒渣的提钒方法的一个实施例，将所述含钒浸出液除杂后用于制备氧化钒，将所述残渣洗涤、烘干后返回高炉使用。
本发明采用含高价锰的物料作为氧化剂，使得钒与锰在焙烧过程中结合形成钒酸锰化合物，氧化低熔点物质，可以有效避免钒渣在焙烧过程中的结圈现象，降低钒渣焙烧的温度。本发明工艺流程短，提钒尾渣中不含钠盐，易于重新返回高炉使用，实现钒资源的循环利用，具有较高的经济效益和社会效益。
具体实施方式
在下文中，将结合示例性实施例对本发明的锰化焙烧钒渣的提钒方法进行详细说明。
本发明的锰化焙烧钒渣的提钒方法包括以下步骤：
a）焙烧：将钒渣破碎并将破碎后的钒渣与氧化剂混合，之后进行高温焙烧，得到熟料；
b）浸出：将所述熟料破碎并将破碎后的熟料与水混合，之后加入酸液进行浸出，得到含钒浸出液和残渣，其中，所述氧化剂为含四价锰的物料。
在本发明中，所述钒渣是由钒钛磁铁矿生产得到的。通常情况下，以重量百分比计，该钒渣中至少含有10～20％的V2O5、10～15％的SiO2、1～10％的CaO。本发明的钒渣例如可以是含钒铁水经氧化吹炼得到的，或是钒铁磁精矿经湿法提钒得到的，本发明并不对此进行具体限制。
其中，为了提高钒渣的比表面积并保证钒渣在氧化焙烧过程中能充分氧化，需要将钒渣破碎后再进行焙烧。同样地，为了增大熟料与浸出液之间的接触面积并提高溶解速度和扩散速度，需要将熟料破碎后再进行浸出。根据本发明的一个实施例，破碎后的钒渣粒度小于120目，破碎后的熟料粒度小于120目。
本发明采用含四价锰的物料作为焙烧钒渣的氧化剂，使得钒与锰在焙烧过程中结合形成钒酸锰化合物，其中的四价锰氧化了低熔点物质，可以有效避免钒渣在焙烧过程中的结圈现象，降低钒渣焙烧的温度。具体来说，由于钒渣中含有如金属铁、硅酸盐等的低熔点物质，当采用含四价锰的物料进行氧化焙烧时，一方面容易产生氧气并使得炉内的氧化气氛充足，由于钒渣中的钒以三价和四价钒混合存在，通常折合五氧化二钒来计算钒渣中的钒含量，因此氧化气氛充足使得钒渣中的三价钒转化五价钒比较容易；另一方面四价锰可以氧化低熔点物质，使焙烧温度有效降低并形成钒酸锰，由于钒酸锰的粘性低，故可以有效避免结圈现象。其中，选用含四价锰的物料是因为较其它含高价锰的物料易得且便宜，并且其它含高价锰的物料一般含有钠、钾，不利于应用于工业生产。
具体地，上述含四价锰的物料可以为二氧化锰、软锰矿、电解锰阳极泥中的一种或多种。其中，以重量百分比计，软锰矿中的二氧化锰含量为80％以上，电解锰阳极泥中的二氧化锰含量为50％以上。
在步骤a中，应保证氧化剂中的锰与钒渣中的钒的摩尔比为1～5:1。当钒含量较低时，采用较大的摩尔比可有效提高钒的转化率，但摩尔比过高会造成四价锰的浪费。在进行高温焙烧时，可直接加热至高温段进行焙烧，而无需逐步升温。根据本发明的一个实施例，高温焙烧的温度为800～900℃，焙烧时间为2～5h。在800～900℃的温度下焙烧有利于生成钒酸锰，温度过低可能导致钒氧化不完全，温度过高容易导致资源的浪费。
在浸出步骤中，需控制水与熟料的液固比为1～3:1。其中，控制合适的液固比有利于提高浸出率，并且控制不同的液固比可以得到不同浓度的浸出液，利于沉钒。之后加入酸液进行酸浸，在浸出过程中需一直进行搅拌，其中所使用的酸液可以为浓硫酸或质量分数不小于30％的硫酸。根据本发明的一个实施例，利用硫酸调节浸出时的pH值为2.8～4.0，并控制浸出温度为40～60℃，浸出时间为40～100min以获得较高的浸出率。其中，由于硫酸浓度高且便宜，并且硫酸不与钒发生反应，优选地加入硫酸进行酸浸，事实上别的酸，如盐酸也是可以的，但不利于工业上的应用。在上述pH值范围内浸出可以减少杂质的浸出，同时在上述适宜的浸出温度和浸出时间内，能够避免钒的水解又可以提高反应速度。
最后，根据本发明，可将所获得的含钒浸出液除杂后用于制备氧化钒，还可将提钒尾渣多次洗涤、烘干后返回高炉使用，实现钒资源的循环利用。但本发明不限于此。
下面结合示例对本发明作进一步的阐述，示例仅用于说明本发明，而不对本发明进行限制。
其中，以下示例1-3中所用的钒渣均为表1所列成分的渣样。
表1钒渣的成分及含量/wt%
成分 V2O5 SiO2 CaO
含量 15.43 16.5 0.5
示例1：
将包含表1所列成分的钒渣破碎至120目以下，取100g钒渣与14.7g二氧化锰混匀，加入到马弗炉中高温焙烧，控制焙烧温度为800℃，焙烧时间为2h；待焙烧熟料冷却后，将熟料破碎至120目，破碎后的熟料为118.2g，将其加入120ml水中，保持水温为40℃，加入质量浓度为30%的硫酸，将浸出时的pH值维持在2.8，控制浸出时间为40min，过滤后得到含钒浸出液，检测提钒尾渣中含五氧化二钒1.2%，钒的浸出率为92.2%。
示例2：
将包含表1所列成分的钒渣破碎至120目以下，取100g钒渣与29.4g含85wt%MnO2的电解锰阳极泥混匀，加入到马弗炉中高温焙烧，控制焙烧温度为850℃，焙烧时间为2h；待焙烧熟料冷却后，将熟料破碎至120目，破碎后的熟料为143.8g，将其加入200ml水中，保持水温为50℃，加入质量浓度为50%的硫酸，将浸出时的pH值维持在3.5，控制浸出时间为100min，过滤后得到含钒浸出液，检测提钒尾渣中含五氧化二钒0.5%，钒的浸出率为94.8%。
示例3：
将包含表1所列成分的钒渣破碎至120目以下，取100g钒渣与73.7g二氧化锰混匀，加入到马弗炉中高温焙烧，控制焙烧温度为900℃，焙烧时间为4h；待焙烧熟料冷却后，将熟料破碎至120目，破碎后的熟料为176.2g，将其加入300ml水中，保持水温为60℃，加入质量浓度为60%的硫酸，将浸出时的pH值维持在4.0，控制浸出时间为100min，过滤后得到含钒浸出液，检测提钒尾渣中含五氧化二钒0.8%，钒的浸出率为96.8%。
综上所述，本发明的采用含高价锰的物料作为氧化剂进行焙烧，可以有效避免钒渣在焙烧过程中的结圈现象，降低钒渣焙烧的温度，并且焙烧后熟料的钒浸出率较高。本发明工艺流程短，提钒尾渣中不含钠盐，易于重新返回高炉使用，实现钒资源的循环利用，具有较高的经济效益和社会效益。
尽管上面已经结合示例性实施例描述了本发明的锰化焙烧钒渣的提钒方法，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims (10)

1.一种锰化焙烧钒渣的提钒方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
a、将钒渣破碎并将破碎后的钒渣与氧化剂混合，之后进行高温焙烧，得到熟料；
b、将所述熟料破碎并将破碎后的熟料与水混合，之后加入酸液进行浸出，得到含钒浸出液和提钒尾渣，
其中，所述氧化剂为含四价锰的物料。
2.根据权利要求1所述的锰化焙烧钒渣的提钒方法，其特征在于，以重量百分比计，所述钒渣中至少含有10～20％的V2O5、10～15％的SiO2、1～10％的CaO。
3.根据权利要求1所述的锰化焙烧钒渣的提钒方法，其特征在于，所述破碎后的钒渣粒度小于120目，所述破碎后的熟料粒度小于120目。
4.根据权利要求1所述的锰化焙烧钒渣的提钒方法，其特征在于，所述含四价锰的物料为二氧化锰、软锰矿、电解锰阳极泥中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的锰化焙烧钒渣的提钒方法，其特征在于，在步骤a中，所述氧化剂中的锰与钒渣中的钒的摩尔比为1～5:1。
6.根据权利要求1所述的锰化焙烧钒渣的提钒方法，其特征在于，在步骤a中，高温焙烧的温度为800～900℃，焙烧时间为2～5h。
7.根据权利要求1所述的锰化焙烧钒渣的提钒方法，其特征在于，在步骤b中，所述水与熟料的液固比为1～3:1。
8.根据权利要求1所述的锰化焙烧钒渣的提钒方法，其特征在于，所述酸液为浓硫酸或质量分数不小于30％的硫酸。
9.根据权利要求1所述的锰化焙烧钒渣的提钒方法，其特征在于，在步骤b中，浸出的pH值为2.8～4.0，浸出时间为40～100min，浸出温度为40～60℃。
10.根据权利要求1所述的锰化焙烧钒渣的提钒方法，其特征在于，将所述含钒浸出液除杂后用于制备氧化钒，将所述提钒尾渣洗涤、烘干后返回高炉使用。
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