CN103966424A - 一种空白焙烧钒渣提钒的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空白焙烧钒渣提钒的方法，所述方法包括以下步骤：a、将钒渣破碎并将破碎后的钒渣进行高温空白焙烧，得到熟料；b、将冷却后的熟料破碎并将破碎后的熟料与水混合，加入硫酸进行浸出，过滤得到含钒浸出液和尾渣，其中，所述钒渣为含钒铁水吹钒钒渣。本发明采用对钒渣进行空白焙烧-酸浸的工艺，即直接对钒渣进行高温空白焙烧后酸浸熟料的提钒方法，降低了物耗，不排放废气，对环境友好且无污染，同时获得了较高的钒浸出率。本发明简单易用、设备要求低、操作方便、适应范围广、成本低，具有很好的社会效益和经济效益。

Description

一种空白焙烧钒渣提钒的方法
技术领域
本发明属于钒渣提钒技术领域，更具体地讲，涉及一种空白焙烧钒渣提钒的方法。
背景技术
钒是一种重要的金属元素，其具有许多的优良性能，被广泛应用于各个领域中。世界上约有85％的钒应用于钢铁行业，其余15％主要用于航空合金、钒电池、化学工业、催化剂等行业中。
利用钒钛磁铁矿冶炼得到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。但是没有，钠化焙烧提钒工艺目前存在的较大难题是废水处理和提钒尾渣很难有效重复利用，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，利用效果也不理想。
已有的专利文献所公开的钒渣焙烧工艺基本采用的是加入钠盐、钾盐或含钙物质进行高温焙烧，然后浸出获得含钒浸出液，但是在上述钒渣焙烧的过程中会产生氯气、二氧化碳、氯化氢等多种有害气体，不利于环境。
因此，需要提供一种既能高效利用钒渣中的钒资源，又能有利于环境，并且使得提钒尾渣能够重新返回使用的提钒方法。
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既可以获得较高的钒浸出率，又可以使提钒尾渣返回高炉使用以实现钒资源循环利用的提钒方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种空白焙烧钒渣提钒的方法，所述方法包括以下步骤：a、将钒渣破碎并将破碎后的钒渣进行高温空白焙烧，得到熟料；b、将冷却后的熟料破碎并将破碎后的熟料与水混合，加入硫酸进行浸出，过滤得到含钒浸出液和尾渣，其中，所述钒渣为含钒铁水吹钒钒渣。
根据本发明空白焙烧钒渣提钒的方法的一个实施例，以重量百分比计，所述钒渣至少包括12～16％的V2O5、15～20％的SiO2、0.5～5％的CaO、1～10％的MgO、10～30％的MFe、15～25％的FeO、4～8％的MnO、0.02～0.05％的P。
根据本发明空白焙烧钒渣提钒的方法的一个实施例，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。
根据本发明空白焙烧钒渣提钒的方法的一个实施例，在步骤a中，高温空白焙烧的温度为840～950℃，高温空白焙烧的时间为2～5h。
根据本发明空白焙烧钒渣提钒的方法的一个实施例，在步骤b中，所述硫酸为浓硫酸或质量分数不小于30％的硫酸。
根据本发明空白焙烧钒渣提钒的方法的一个实施例，在步骤b中，加入硫酸后的浸出pH值为2.8～4.0。
根据本发明空白焙烧钒渣提钒的方法的一个实施例，在步骤b中，水与熟料的浸出液固比为1～3。
根据本发明空白焙烧钒渣提钒的方法的一个实施例，在步骤b中，浸出时间为40～100min，浸出温度为40～60℃。
根据本发明空白焙烧钒渣提钒的方法的一个实施例，将所述含钒浸出液除杂、沉钒后用于制备氧化钒，将所述尾渣洗涤、烘干后返回高炉。
本发明采用对钒渣进行空白焙烧-酸浸的工艺，即直接对钒渣进行高温空白焙烧后酸浸熟料的提钒方法，降低了物耗，不排放废气，对环境友好且无污染，同时获得了较高的钒浸出率。本发明简单易用、设备要求低、操作方便、适应范围广、成本低，具有很好的社会效益和经济效益。
具体实施方式
在下文中，将结合示例性实施例对本发明的空白焙烧钒渣提钒的方法进行详细说明。
根据本发明的钒渣提钒的方法包括依次进行的步骤a～b。本发明的方法主要适用于含钒铁水吹钒钒渣，即在提钒过程中由含钒铁水经氧化吹炼得到的钒渣。根据本发明的一个实施例，以重量百分比计，所述钒渣至少包括12～16％的V2O5、15～20％的SiO2、0.5～5％的CaO、1～10％的MgO、10～30％的MFe、15～25％的FeO、4～8％的MnO、0.02～0.05％的P。
根据本发明的示例性实施例，所述空白焙烧钒渣提钒的方法包括以下步骤：
步骤a：
将钒渣破碎并将破碎后的钒渣进行高温空白焙烧，得到熟料。其中，所述钒渣为含钒铁水吹钒钒渣
其中，为了提高钒渣的比表面积并保证钒渣在焙烧过程中能充分氧化，需要将钒渣破碎后再进行焙烧。根据本发明的一个实施例，破碎后的钒渣粒度小于120目。
本发明采取的是不添加任何钠盐、钾盐或含钙物质而直接将破碎后的钒渣进行高温空白焙烧的方案，当钒渣在进行高温空白焙烧时，由于钒渣中含有大量的锰、镁、钙、铁等元素并且焙烧环境为氧化环境，所以钒渣中的钒被氧化为五价钒之后会与锰、铁、镁、钙等物质结合形成各种钒酸盐，再通过酸浸的方法即可提钒，主要包括以下化学反应：
V2O3+O2＝V2O5——式1
V2O5+[CaO]＝CaV2O6——式2
V2O5+[MgO]＝MgV2O6——式3
V2O5+[MnO]＝CaV2O6——式4
在步骤a中，控制高温空白焙烧的温度为840～950℃，高温空白焙烧的时间为2～5h。其中，高温有利于钒渣中钒的氧化，若焙烧温度过低会造成钒的氧化不完全，若焙烧温度过高的话则容易使得钒渣粘结，影响钒的浸出率。空白焙烧的设备可以为马弗炉或回转窑等常用设备。
步骤b：
将冷却后的熟料破碎并将破碎后的熟料与水混合，加入硫酸进行浸出，过滤得到含钒浸出液和尾渣。由于硫酸性能稳定，而盐酸具有还原性且在浸出时会产生氯气和四价钒，而硝酸性能不稳定，因此优选地采用硫酸浸出。
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，破碎后的熟料粒度小于120目。
在步骤b中，硫酸为浓硫酸或质量分数不小于30％的硫酸，并且加入硫酸后的浸出pH值为2.8～4.0。其中，若硫酸浓度过低，加酸量大且容易对钒进行稀释。若浸出pH值过高，则钒浸出率会比较低，若浸出pH值过低，则会照成杂质浸出较多，特别是磷。
根据本发明，控制水与熟料的浸出液固比为1～3，控制浸出时间为40～100min，浸出温度为40～60℃，以提高浸出率。此外，优选地在持续搅拌的条件下进行浸出。
最后，可以将含钒浸出液除杂、沉钒后用于制备氧化钒，还可以将尾渣洗涤、烘干后返回高炉，本发明不限于此。
下面将结合具体示例进一步说明本发明。若无特别说明，下文中的含量均为重量百分比含量。
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 钒渣的主要成分/wt％
成分 V2O5 SiO2 CaO MgO MFe FeO MnO P
含量 15.43 16.5 1 10 25 21 8 0.03
示例1：
将具有表1所列成分的钒渣破碎至120目以下，取100g破碎后的钒渣加入马弗炉中进行高温空白焙烧，控制焙烧温度为840℃，焙烧时间为2h。
待焙烧熟料冷却后，将熟料破碎至120目，加入100ml水中，保持水温为40℃，将浸出pH值维持在2.8，控制浸出时间为40min，浸出结束后过滤得到含钒浸出液和尾渣，检测尾渣中含五氧化二钒1.2％，则钒的浸出率为92.2％。
示例2：
将具有表1所列成分的钒渣破碎至120目以下，取100g破碎后的钒渣加入马弗炉中进行高温空白焙烧，控制焙烧温度为950℃，焙烧时间为5h。
待焙烧熟料冷却后，将熟料破碎至120目，加入200ml水中，保持水温为50℃，将浸出pH值维持在3.5，控制浸出时间为100min，浸出结束后过滤得到含钒浸出液和尾渣，检测尾渣中含五氧化二钒0.5％，则钒的浸出率为94.8％。
示例3：
将具有表1所列成分的钒渣破碎至120目以下，取100g破碎的钒渣加入马弗炉中进行高温空白焙烧，控制焙烧温度为900℃，焙烧时间为3h。
待焙烧熟料冷却后，将熟料破碎至120目，加入300ml水中，保持水温为60℃，将浸出pH值维持在4.0，控制浸出时间为100min，浸出结束后过滤得到含钒浸出液和尾渣，检测尾渣中含五氧化二钒0.8％，则钒的浸出率为96.8％。
综上所述，本发明采用空白焙烧钒渣和酸浸熟料的方法，不仅可以获得较高的钒浸出率，还可以使得提钒尾渣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空白焙烧钒渣提钒的方法，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 (9)

1.一种空白焙烧钒渣提钒的方法，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进行高温空白焙烧，得到熟料；
b、将冷却后的熟料破碎并将破碎后的熟料与水混合，加入硫酸进行浸出，过滤得到含钒浸出液和尾渣，
其中，所述钒渣为含钒铁水吹钒钒渣。
2.根据权利要求1所述的钒渣提钒的方法，其特征在于，以重量百分比计，所述钒渣至少包括12～16％的V2O5、15～20％的SiO2、0.5～5％的CaO、1～10％的MgO、10～30％的MFe、15～25％的FeO、4～8％的MnO、0.02～0.05％的P。
3.根据权利要求1所述的钒渣提钒的方法，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所述的钒渣提钒的方法，其特征在于，在步骤a中，高温空白焙烧的温度为840～950℃，高温空白焙烧的时间为2～5h。
5.根据权利要求1所述的钒渣提钒的方法，其特征在于，在步骤b中，所述硫酸为浓硫酸或质量分数不小于30％的硫酸。
6.根据权利要求1或5所述的钒渣提钒的方法，其特征在于，在步骤b中，加入硫酸后的浸出pH值为2.8～4.0。
7.根据权利要求1所述的钒渣提钒的方法，其特征在于，在步骤b中，水与熟料的浸出液固比为1～3。
8.根据权利要求1所述的钒渣提钒的方法，其特征在于，在步骤b中，浸出时间为40～100min，浸出温度为40～60℃。
9.根据权利要求1所述的钒渣提钒的方法，其特征在于，将所述含钒浸出液除杂、沉钒并制备氧化钒，将所述尾渣洗涤、烘干后返回高炉。
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