CN104004920A

CN104004920A - 一种从四氯化钛精制尾渣中提钒的方法

Info

Publication number: CN104004920A
Application number: CN201410259600.XA
Authority: CN
Inventors: 殷兆迁; 杨仰军; 付自碧; 李良; 张玉杰
Original assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2014-06-11
Filing date: 2014-06-11
Publication date: 2014-08-27

Abstract

本发明公开了一种从四氯化钛精制尾渣中提钒的方法，将破碎后的四氯化钛精制尾渣与熔剂混合后进行高温焙烧，再将焙烧后的熟料破碎后与水混合并加入硫酸进行浸出，之后过滤得到含钒浸出液和残渣。本发明对四氯化钛精制尾渣采用高温焙烧、酸浸的处理工艺，提钒率达到90wt％以上，解决了四氯化钛精制尾渣长期以来对环境的污染问题，同时回收了钒资源，对环境友好、无污染。

Description

一种从四氯化钛精制尾渣中提钒的方法

技术领域

本发明属于提钒技术领域，更具体地讲，涉及一种从四氯化钛精制尾渣中提钒的方法。

背景技术

四氯化钛是生产海绵钛和生产钛白的重要原料，通常工业四氯化钛是采用将碳化渣与氯气反应的氯化法制备得到，但氯化法所生产的只是粗四氯化钛，其中含有如氧、氮、碳、钒、铁、硅、钙、镁等杂质且成分非常复杂，尤其其中含有的主要为VOCl₃和VCl₄的钒杂质使四氯化钛呈黄色甚至暗红色，直接影响到海绵钛和钛白的质量，因此对粗四氯化钛进行提纯精制是非常必要的，精制除钒的目的不仅为了脱色，而且也为了脱氧。

由于在四氯化钛的精制除钒过程中会产生大量的含钒尾渣，而该尾渣中含有钒、氯、钛等元素，除此之外还含有大量的氯，因此四氯化钛的精制尾渣成为四氯化钛生产最典型的固体废弃物之一。

目前，该尾渣的处理几乎全部是采用石灰中和法，中和后的残渣几乎都采用堆存或者填埋的方式进行处理。由于其在堆放过程中会释放出大量的氯气，严重污染环境，同时因渣中的钒含量较高，也造成了资源浪费，故现有的处理方法并没有从根本上解决环保问题，存在环境安全隐患。

因此，需要提供一种能够对四氯化钛精制尾渣进行提钒的方法，以实现既避免废渣污染环境，又回收宝贵钒资源的目的。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明旨在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避免废渣污染环境、又回收宝贵钒资源的从四氯化钛精制尾渣中提钒的方法

为了实现上述目的，本发明提供了一种从四氯化钛精制尾渣中提钒的方法，将破碎后的四氯化钛精制尾渣与熔剂混合后进行高温焙烧，再将焙烧后的熟料破碎后与水混合并加入硫酸进行浸出，之后过滤得到含钒浸出液和残渣。

根据本发明的从四氯化钛精制尾渣中提钒的方法的一个实施例，以重量百分比计，所述四氯化钛精制尾渣中至少含有1～20％的V、0～20％的Si、0～40％的Al、0～20％的Ti、0～20％的Fe、0～20％的Cl、0～10％的Ca。

根据本发明的从四氯化钛精制尾渣中提钒的方法的一个实施例，所述破碎后的四氯化钛精制尾渣的粒度在0.125mm以下，破碎后的熟料的粒度在0.125mm以下。

根据本发明的从四氯化钛精制尾渣中提钒的方法的一个实施例，所述熔剂为碳酸钙与碳酸镁的混合物，并且碳酸钙与碳酸镁的摩尔比为1:1～3:1。

根据本发明的从四氯化钛精制尾渣中提钒的方法的一个实施例，所述熔剂与四氯化钛精制尾渣中钒的摩尔比为1:1～3:1。

根据本发明的从四氯化钛精制尾渣中提钒的方法的一个实施例，高温焙烧的温度为840～950℃，高温焙烧的时间为2～5h。

根据本发明的从四氯化钛精制尾渣中提钒的方法的一个实施例，所述硫酸为浓硫酸或质量分数不小于30％的硫酸，加入硫酸调节浸出时的pH值为2.8～4.0。

根据本发明的从四氯化钛精制尾渣中提钒的方法的一个实施例，浸出时水与熟料的液固比为1:1～3:1，浸出时间为40～100min，浸出温度为40～60℃。

根据本发明的从四氯化钛精制尾渣中提钒的方法的一个实施例，将所述含钒浸出液除杂后用于制备氧化钒产品，将所述残渣洗涤、烘干后返回高炉使用。

本发明对四氯化钛精制尾渣采用高温焙烧、酸浸的处理工艺，提钒率达到90wt％以上，解决了四氯化钛精制尾渣长期以来对环境的污染问题，同时回收了钒资源，对环境友好、无污染。

具体实施方式

在下文中，将详细描述本发明的从四氯化钛精制尾渣中提钒的方法。

本发明的思路在于将四氯化钛精制尾渣与熔剂混匀后进行高温焙烧，然后将焙烧后的熟料浸出得到含钒浸出液，之后再对含钒浸出液和残渣进行后处理。

根据本发明的示例性实施例，所述从四氯化钛精制尾渣中提钒的方法具体为：将破碎后的四氯化钛精制尾渣与熔剂混合后进行高温焙烧，再将焙烧后的熟料破碎后与水混合并加入硫酸进行浸出，之后过滤得到含钒浸出液和残渣。

在本发明中，所述四氯化钛精制尾渣是在四氯化钛精制生产中产生的，例如是对氯化法生产的粗四氯化钛采用金属铝进行精制，然后蒸发浓缩回收四氯化钛后的固形物，但本发明不限于此。通常，以重量百分比计，所述四氯化钛精制尾渣中至少含有1～20％的V、0～20％的Si、0～40％的Al、0～20％的Ti、0～20％的Fe、0～20％的Cl、0～10％的Ca。

其中，为了提高四氯化钛精制尾渣的比表面积并保证四氯化钛精制尾渣在高温焙烧过程中能充分氧化，需要将四氯化钛精制尾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，所述破碎后的四氯化钛精制尾渣的粒度在0.125mm以下，破碎后的熟料的粒度在0.125mm以下。

本发明在高温焙烧的过程中加入的熔剂为碳酸钙与碳酸镁的混合物，并且碳酸钙与碳酸镁的摩尔比为1:1～3:1，则在焙烧过程中可以形成可溶于酸性溶液的钒酸钙与钒酸镁。具体地，碳酸钙和碳酸镁与钒渣中的钒发生复合反应并生成了钒酸钙、钒酸镁，使得钒可以通过酸浸溶解出来。其中控制碳酸钙与碳酸镁的摩尔比是为了使钒更好地浸出，若摩尔比较低则钒的浸出率低，若摩尔比较高则钒浸出时会形成大量的硫酸钙，同样使得钒的浸出率较低。

当加入上述配比的熔剂时，控制熔剂与四氯化钛精制尾渣中钒的摩尔比为1:1～3:1，以使钒更好地转化为钒酸钙、钒酸镁并由此提高钒的转化率。若上述熔剂与四氯化钛精制尾渣中钒的摩尔比过高的话，容易造成物料的损耗，若上述熔剂与四氯化钛精制尾渣中钒的摩尔比过低的话，钒形成的钒酸钙和钒酸镁量较少，则钒的浸出率也较低。

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840～950℃，高温焙烧的时间为2～5h。其中，控制高温焙烧在上述温度范围内才能够反应生产可溶于酸的钒酸钙、钒酸镁，并且控制高温焙烧的时间的上述时间范围内才能保证钒的转化完全。若焙烧温度过高，则造成钒的浸出率偏低并造成能源的浪费，若焙烧温度过低，则钒可能氧化或转化不完全，钒的浸出率也就偏低。

在浸出步骤中，需控制水与熟料的液固比为1:1～3:1。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。之后加入硫酸进行浸出，在浸出过程中需一直进行搅拌，其中所使用的硫酸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，加入硫酸调节浸出时的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产品，将所得残渣经多次洗涤、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中所用的四氯化钛精制尾渣均为表1所列成分的渣样。

表1四氯化钛精制尾渣的主要成分及含量/wt％

成分	V	Si	Al	Ti	Fe	Cl	Ca
								含量	5.1	1.5	21.64	8.75	1.05	10.22	0.2

示例1：

将包含表1所列成分的四氯化钛精制尾渣破碎至0.125mm以下，取100g四氯化钛精制尾渣与由5g碳酸钙和4.2g碳酸镁组成的熔剂混合，然后将所得混合物加入到马弗炉中进行高温焙烧，控制焙烧温度为840℃，焙烧时间为2h；待焙烧所得的熟料冷却后，将其破碎至120目，再加入至100ml水中，保持水温为40℃，加入硫酸调节浸出时的pH值为2.8，控制浸出时间为40min，最后过滤得到含钒浸出液和残渣。

经检测，残渣中含五氧化二钒0.3wt％，钒的浸出率为94.1wt％。

示例2：

将包含表1所列成分的四氯化钛精制尾渣破碎至0.125mm以下，取100g四氯化钛精制尾渣与由15g碳酸钙和12.6g碳酸镁组成的熔剂混合，然后将所得混合物加入到马弗炉中进行高温焙烧，控制焙烧温度为950℃，焙烧时间为2h；待焙烧所得的熟料冷却后，将其破碎至120目，再加入至100ml水中，保持水温为40℃，加入硫酸调节浸出时的pH值为3.5，控制浸出时间为40min，最后过滤得到含钒浸出液和残渣。

经检测，残渣中含五氧化二钒0.2wt％，钒的浸出率为96.0wt％。

示例3：

将包含表1所列成分的四氯化钛精制尾渣破碎至0.125mm以下，取100g四氯化钛精制尾渣与由10g碳酸钙和8.4g碳酸镁组成的熔剂混合，然后将所得混合物加入到马弗炉中进行高温焙烧，控制焙烧温度为900℃，焙烧时间为2h；待焙烧所得的熟料冷却后，将其破碎至120目，再加入至100ml水中，保持水温为40℃，加入硫酸调节浸出时的pH值为4，控制浸出时间为40min，最后过滤得到含钒浸出液和残渣。

经检测，残渣中含五氧化二钒0.4wt％，钒的浸出率为92.2wt％。

综上所述，本发明的工艺简单易用、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。

尽管上面已经结合示例性实施例描述了本发明的从四氯化钛精制尾渣中提钒的方法，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

1.一种从四氯化钛精制尾渣中提钒的方法，其特征在于，将破碎后的四氯化钛精制尾渣与熔剂混合后进行高温焙烧，再将焙烧后的熟料破碎后与水混合并加入硫酸进行浸出，之后过滤得到含钒浸出液和残渣。

2.根据权利要求1所述的从四氯化钛精制尾渣中提钒的方法，其特征在于，以重量百分比计，所述四氯化钛精制尾渣中至少含有1～20％的V、0～20％的Si、0～40％的Al、0～20％的Ti、0～20％的Fe、0～20％的Cl、0～10％的Ca。

3.根据权利要求1所述的从四氯化钛精制尾渣中提钒的方法，其特征在于，所述破碎后的四氯化钛精制尾渣的粒度在0.125mm以下，破碎后的熟料的粒度在0.125mm以下。

4.根据权利要求1所述的从四氯化钛精制尾渣中提钒的方法，其特征在于，所述熔剂为碳酸钙与碳酸镁的混合物，并且碳酸钙与碳酸镁的摩尔比为1:1～3:1。

5.根据权利要求4所述的从四氯化钛精制尾渣中提钒的方法，其特征在于，所述熔剂与四氯化钛精制尾渣中钒的摩尔比为1:1～3:1。

6.根据权利要求1所述的从四氯化钛精制尾渣中提钒的方法，其特征在于，高温焙烧的温度为840～950℃，高温焙烧的时间为2～5h。

7.根据权利要求1所述的从四氯化钛精制尾渣中提钒的方法，其特征在于，所述硫酸为浓硫酸或质量分数不小于30％的硫酸，加入硫酸调节浸出时的pH值为2.8～4.0。

8.根据权利要求1所述的从四氯化钛精制尾渣中提钒的方法，其特征在于，浸出时水与熟料的液固比为1:1～3:1，浸出时间为40～100min，浸出温度为40～60℃。

9.根据权利要求1所述的从四氯化钛精制尾渣中提钒的方法，其特征在于，将所述含钒浸出液除杂后用于制备氧化钒产品，将所述残渣洗涤、烘干后返回高炉使用。