CN104152673B - 一种含钒磷物料的钙化焙烧的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含钒磷物料的钙化焙烧的方法，该方法包括将焙烧物料进行钙化焙烧，其中，所述焙烧物料包括含钒磷物料、含钙物料、糖类化合物、含镁化合物和含铝化合物；其中，所述钙化焙烧包括第一焙烧和第二焙烧，所述第一焙烧的条件包括：以8-15℃/min的升温速度，从15-100℃升温至300-600℃；所述第二焙烧的条件包括：温度为820-900℃，时间为60-180min。采用本发明的含钒磷物料的焙烧方法，通过糖类化合物、含镁化合物和含铝化合物在本发明的焙烧条件下协同作用，能够获得物料不易烧结的效果，并且，将焙烧后的物料进行浸出可以直接获得低磷低硅且钒含量高的含钒浸出液。
Description
技术领域
本发明涉及一种含钒磷物料的钙化焙烧的方法。
背景技术
采用钒渣等含钒磷物料生产V2O5的工艺工序中的焙烧工序和浸出工序是最重要的提钒工序，其中，焙烧工序一般是钠化焙烧、钙化焙烧或空焙以获得熟料，浸出工序一般采用酸浸、碱浸或水浸的方式来浸取熟料以得到含钒浸出液。然而，由于钒渣等含钒磷物料中的硅和磷含量高，会导致在焙烧过程中物料容易烧结，同时含钒浸出液中硅、磷含量高。特别是对于高硅高磷的钒渣生产V2O5来说，不仅仅在焙烧过程中物料易烧结而且易形成不溶的含钒玻璃物质，造成生产难以顺利进行，且浸出后的含钒浸出液中含有较高含量的硅和磷，一般会对该浸出液进行除杂，这样会造成大量的钒损失(钒损3～5重量％)。因此，采用钒渣，特别是高硅高磷的钒渣，等含钒磷物料进行提钒的工艺中存在的物料易烧结、浸出液中硅和磷含量高的问题一直是困扰钒厂的难题。
硅和磷含量的高低是衡量含钒浸出液是否合格的重要指标，通常采用加含铝化合物以及氯化钙的方式对所得的含钒浸出液进行除硅和磷，然而其操作繁杂，耗时较长，并且加入量不好掌控。
CN101724757A公开了一种制取低硅低磷钒液的方法，该方法是通过在含钒熟料浸出钒液过程中或粗钒产品溶解过程中向钒液体系中加入净化剂进行除磷、除硅，包含步骤：a、将含钒熟料的浸出温度或者粗钒产品的溶解温度设置为在60℃至沸腾之间任一温度；b、用酸或者碱调节步骤a所对应的钒液体系至碱性，加入净化剂进行除硅、除磷，其净化剂为由铝盐、铁盐、镁盐组中的选择的至少一种；c、步骤b之后进行冷却、过滤、得低硅低磷钒液。
然而，无论是浸出液中除硅和磷，还是在浸出过程或返溶粗钒产品过程中除硅、磷，均存在操作过程工序较复杂的问题，而且也不能解决由于高硅高磷而造成的焙烧过程中物料易烧结而影响含钒浸出液中钒含量的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的提钒工艺中除硅除磷的方法存在的工序复杂、焙烧过程中物料易烧结导致得到含钒浸出液中钒含量低的缺陷，提供了一种物料不易烧结且在随后的浸出过程中能够直接获得低磷低硅且钒含量高的含钒浸出液的含钒磷物料的钙化焙烧的方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种含钒磷物料的钙化焙烧的方法，该方法包括将焙烧物料进行钙化焙烧，其中，所述焙烧物料包括含钒磷物料、含钙物料、糖类化合物、含镁化合物和含铝化合物；其中，所述钙化焙烧包括第一焙烧和第二焙烧，所述第一焙烧的条件包括：以8-15℃/min的升温速度，从15-100℃升温至300-600℃；所述第二焙烧的条件包括：温度为820-900℃，时间为60-180min。
采用本发明的含钒磷物料的焙烧方法，通过糖类化合物、含镁化合物和含铝化合物在本发明的焙烧条件下协同作用，能够获得物料不易烧结的效果，并且，将焙烧后的物料进行浸出可以直接获得低磷低硅且钒含量高的含钒浸出液。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供一种含钒磷物料的钙化焙烧的方法，该方法包括将焙烧物料进行钙化焙烧，其中，所述焙烧物料包括含钒磷物料、含钙物料、糖类化合物、含镁化合物和含铝化合物；其中，所述钙化焙烧包括第一焙烧和第二焙烧，所述第一焙烧的条件包括：以8-15℃/min的升温速度，从15-100℃升温至300-600℃；所述第二焙烧的条件包括：温度为820-900℃，时间为60-180min。
根据本发明，所述含钒磷物料可以为本领域常规的用于钙化焙烧、浸出提钒的含钒磷元素的物料，通常将含钒铁水进行提钒后得到的钒渣作为含钒磷物料进行钙化焙烧、浸出和沉钒提钒，所述含钒铁水提钒的方法为本领域常规的方法，此处不再赘述。一般地，含钒铁水提钒后的钒渣的中的钒元素的含量为4-12重量％，硅元素的含量为8-25重量％，磷元素的含量为0.03-1.2重量％，这种钒渣适合用作本发明的焙烧方法中所述的含钒磷物料；但同时，本发明的焙烧方法还可以处理硅的含量为25-35重量％、磷的含量为1.2-4重量％的更高硅磷含量的钒渣。
根据本发明，所述含钙物料可以是常规的钙化焙烧方法中所采用的含钙化合物，优选为氧化钙、石灰石、石灰、方解石和白云石中的一种或多种，更优选为氧化钙、石灰石和白云石中的一种或多种。
根据本发明，所述焙烧物料中的含钙物料的用量可以根据常规的钙化焙烧的方法进行配料，本发明对此并无任何限定。例如，以所述焙烧物料的总重量为基准，以氧化钙计的所述含钙物料的用量为2.5-15重量％。
根据本发明，只要包括含钒磷物料、含钙物料、糖类化合物、含镁化合物和含铝化合物的所述焙烧物料在本发明的焙烧条件下进行焙烧就可以获得焙烧过程中物料不易烧结，浸出过程中直接获得低磷低硅且钒含量高的含钒浸出液而可以直接进行沉钒。但是，为了获得更好的焙烧效果，优选情况下，以所述焙烧物料的总重量为基准，所述糖类化合物的用量为0.005-0.1重量％，更优选为0.01-0.05重量％，更进一步优选为0.01-0.03重量％，特别优选为0.02-0.03重量％。
优选情况下，所述含钒磷物料中含有的磷元素与所述含镁化合物中含有的镁元素的摩尔比为1：1-2，优选为1：1.4-1.8，更优选为1：1.6-1.7。
优选情况下，以所述焙烧物料的总重量为基准，所述含铝化合物的含量为0.005-0.1重量％，更优选为0.01-0.05重量％，更进一步优选为0.01-0.03重量％，特别优选为0.01-0.02重量％。
根据本发明，所述糖类化合物可以在第一焙烧阶段氧化分解为二氧化碳气体和水蒸气，从而使得在焙烧过程中的物料形成多孔的结构而不会烧结，其分解产生的气体不仅可以起到搅拌物料的作用，并且还可以在焙烧过程中使物料形成具有大量多孔的结构而不会烧结，同时还增加了所述含镁化合物和含铝化合物与所述混合物料的接触，从而使得含钒磷物料中的硅和磷更多地与含镁化合物和含铝化合物进行反应，并且具有大量孔隙的物料块体在后续的浸出中可以更容易地浸出钒盐获得钒含量较高的含钒浸出液，而且由于大量的硅和磷能够与含镁化合物和含铝化合物充分地接触而形成了难溶于水、酸和碱的难溶物，由此在浸出后，仅需通过固液分离就可以直接获得低磷低硅且钒含量较高的含钒浸出液。
在本发明中，对所述糖类化合物、含镁化合物和含铝化合物并没有特别地限定，只要可以实现上述效果即可。
优选情况下，所述糖类化合物为葡萄糖、蔗糖、淀粉、纤维素、麦芽糖、果糖、乳糖和半乳糖中的一种或多种，更优选为葡萄糖、蔗糖、淀粉和纤维素中的一种或多种。
优选情况下，所述含镁化合物为氧化镁、碳酸镁、氢氧化镁、碳酸氢镁、硫酸镁和氯化镁中的一种或多种，更优选为氧化镁、碳酸镁、氢氧化镁和碳酸氢镁中的一种或多种。
优选情况下，所述含铝化合物为氧化铝、硫酸铝、氢氧化铝、偏铝酸钾和三氯化铝中的一种或多种，更优选为氧化铝、氢氧化铝和偏铝酸钾中的一种或多种。
根据本发明的一种优选实施方式，先将所述含钒磷物料、含钙物料和所述糖类化合物进行混合，再加入所述含镁化合物和含铝化合物进行混合，然后再在焙烧条件下进行所述钙化焙烧。采用这样的实施方式，在焙烧过程中物料易形成多孔隙的结构，磷、硅与含钙、含镁、铝化合物接触，产生难溶的磷和硅的镁铝盐，达到固定磷和硅的目的，从而在浸出时残留在渣中，获得低磷低硅的高钒含量的浸出液。
根据本发明，为了增强所述糖类化合物与所述混合物料接触，优选地，所述焙烧物料还包括水。本发明对水的种类并没有特别的限定，例如去离子水、蒸馏水、自来水、工业回用水等。特别优选地，先将所述含钒磷物料、含钙物料、所述糖类化合物和水进行混合，再加入所述含镁化合物和含铝化合物进行混合，然后再在焙烧条件下进行所述钙化焙烧。
在本发明中对水的用量并没有特别地限定，可以根据物料的情况进行调整。优选地，相对于含钒磷物料、含钙物料、糖类化合物、含镁化合物和含铝化合物的合计重量100g，水的用量为0.5-1mL。
根据本发明，所述接触包括第一焙烧和第二焙烧，所述第一焙烧的焙烧条件包括：以8-15℃/min的升温速度，从15-100℃升温至300-600℃；所述第二焙烧的条件包括：温度为820-900℃，时间为60-180min。第一焙烧中所述糖类化合物将进行充分地氧化分解，在第二焙烧中钒将彻底地氧化且含钒磷物料中的磷和硅将与含镁化合物和含铝化合物进行充分地反应。为了使得焙烧更加充分和彻底，优选情况下，所述第一焙烧的焙烧条件包括：以10-15℃/min的升温速度，从25-100℃升温至400-600℃；所述第二焙烧的条件包括：温度为820-880℃，时间为100-150min。更优选地，以10-15℃/min的升温速度，从25-100℃升温至400-600℃；所述第二焙烧的焙烧条件包括：温度为840-860℃，时间为120-150min。
在本发明中，当第一焙烧完成后，便可进行第二焙烧，由于第一焙烧的终点温度要比第二焙烧的焙烧温度低，可以将第一焙烧后的物料换至已经升至第二焙烧的温度下的炉中进行第二焙烧，或者在同一个炉内在30min以内升温至第二焙烧的温度后再开始进行第二焙烧，而这两种焙烧方式对物料的焙烧效果并无明显影响，为了方便起见，本发明优选直接在同一个炉内在30min以内升温至第二焙烧的温度后再开始进行第二焙烧。
经过本发明的焙烧方法获得熟料，在通过常规的浸出处理和固液分离，就可以简单方便地获得低磷低硅且钒含量高的含钒浸出液，而无需进行任何的除磷除硅处理，并且该含钒浸出液也可以直接进行沉钒提钒。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例和对比例中，所述含钒磷物料为含钒铁水进行提钒后得到的钒渣。
实施例1
本实施例用于说明本发明的含钒磷物料的焙烧方法。
将100g钒渣(钒的含量为5重量％，硅的含量为21.01重量％，磷的含量为0.26重量％)和4g石灰石(以氧化钙计的钙元素含量为70重量％)的混合物料中加入0.05g葡萄糖和1mL水搅拌混合，再加入1.057g碳酸镁和0.02g硫酸铝搅拌混合，在60℃以12℃/min升温至450℃，再在860℃焙烧150min，所得熟料疏松多孔，室温下采用250mL的4重量％的硫酸水溶液浸出40min，过滤，得到的滤液即为含钒浸出液224ml，该含钒浸出液中钒的浓度为21.16g/L，硅的浓度为0.015g/L，磷的浓度为0.012g/L。
实施例2
本实施例用于说明本发明的含钒磷物料的焙烧方法。
将200g钒渣(钒的含量为12重量％，硅的含量为18重量％，磷的含量为1.1重量％)和26g石灰石(以氧化钙计的钙元素含量为53重量％)的混合物料中加入0.04g蔗糖和1.2mL去离子水搅拌混合，再加入5.10g氧化镁和0.05g氢氧化铝搅拌混合，在40℃以10℃/min升温至600℃，再在880℃焙烧120min，所得熟料疏松多孔，室温下采用450mL的10重量％的碳酸铵水溶液浸出30min，过滤，得到的滤液即为含钒浸出液400mL，该含钒浸出液中钒的浓度为56.76g/L，硅的浓度为0.036g/L，磷的浓度为0.014g/L。
实施例3
本实施例用于说明本发明的含钒磷物料的焙烧方法。
将200g钒渣(钒的含量为10.2重量％，硅的含量为13重量％，磷的含量为1.4重量％)和15g氧化钙的混合物料中加入0.08g葡萄糖和2mL去离子水搅拌混合，再加入5.4g氧化镁和0.07g偏铝酸钾搅拌混合，在100℃以15℃/min升温至600℃，再在820℃焙烧150min，所得熟料疏松多孔，室温下采用420mL水浸出60min，过滤，得到的滤液即为含钒浸出液397mL，该含钒浸出液中钒的浓度48.05g/L，硅的浓度为0.007g/L，磷的浓度为0.014g/L。
实施例4
本实施例用于说明本发明的含钒磷物料的焙烧方法。
根据实施例1的方法，所不同的是，加入1g葡萄糖，所得熟料气孔较粗，所得含钒浸出液(224mL)中钒的浓度为19.82g/L，硅的浓度为0.11g/L，磷的浓度为0.06g/L。
实施例5
本实施例用于说明本发明的含钒磷物料的焙烧方法。
根据实施例1的方法，所不同的是，不加入水，所得熟料疏松多孔，所得含钒浸出液(224mL)中钒的浓度为20.55g/L，硅的浓度为0.024g/L，磷的浓度为0.015g/L。
对比例1
根据实施例1的方法，所不同的是，不加入葡萄糖，所得熟料烧结严重，所得含钒浸出液(224mL)中钒的浓度为16.21g/L，硅的浓度为0.035g/L，磷的浓度为0.022g/L。
对比例2
根据实施例1的方法，所不同的是，直接在860℃下焙烧150min，所得熟料烧结严重，所得含钒浸出液(224mL)中钒的浓度为11.22g/L，硅的浓度为0.23g/L，磷的浓度为0.11g/L。
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 (16)
1.一种含钒磷物料的钙化焙烧的方法，该方法包括将焙烧物料进行钙化焙烧，其特征在于，所述焙烧物料包括含钒磷物料、含钙物料、糖类化合物、含镁化合物和含铝化合物；其中，所述钙化焙烧包括第一焙烧和第二焙烧，所述第一焙烧的条件包括：以8-15℃/min的升温速度，从15-100℃升温至300-600℃；所述第二焙烧的条件包括：温度为820-900℃，时间为60-180min。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，以所述焙烧物料的总重量为基准，所述糖类化合物的含量为0.005-0.1重量％。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，以所述焙烧物料的总重量为基准，所述糖类化合物的含量为0.01-0.05重量％。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述含钒磷物料中含有的磷元素与所述含镁化合物中含有的镁元素的摩尔比为1：1-2。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述含钒磷物料中含有的磷元素与所述含镁化合物中含有的镁元素的摩尔比为1：1.4-1.8。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，以所述焙烧物料的总重量为基准，所述含铝化合物的含量为0.005-0.1重量％。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，以所述焙烧物料的总重量为基准，所述含铝化合物的含量为0.01-0.05重量％。
8.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述糖类化合物为葡萄糖、蔗糖、淀粉、纤维素、麦芽糖、果糖、乳糖和半乳糖中的一种或多种。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述糖类化合物为葡萄糖、蔗糖、淀粉和纤维素中的一种或多种。
10.根据权利要求1、4和5中任意一项所述的方法，其中，所述含镁化合物为氧化镁、碳酸镁、氢氧化镁、碳酸氢镁、硫酸镁和氯化镁中的一种或多种。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述含镁化合物为氧化镁、碳酸镁、氢氧化镁和碳酸氢镁中的一种或多种。
12.根据权利要求1、6和7中任意一项所述的方法，其中，所述含铝化合物为氧化铝、硫酸铝、氢氧化铝、偏铝酸钾和三氯化铝中的一种或多种。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述含铝化合物为氧化铝、氧化铝和偏铝酸钾中的一种或多种。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一焙烧的条件包括：以10-15℃/min的升温速度，从25-100℃升温至400-600℃；所述第二焙烧的条件包括：温度为820-880℃，时间为100-150min。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述含钒磷物料为含钒铁水进行提钒后得到的钒渣。
16.根据权利要求1-7、9、11和13-15中任意一项所述的方法，其中，所述焙烧物料还包括水，相对于含钒磷物料、含钙物料、糖类化合物、含镁化合物和含铝化合物的合计重量100g，水的用量为0.5-1mL。
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