CN104178637A - 一种从钒铬渣中分离回收钒和铬的方法 - Google Patents

一种从钒铬渣中分离回收钒和铬的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种从钒铬渣中分离回收钒和铬的方法，其中，该方法包括：在第一焙烧条件下，将钒铬渣和含钙物料进行第一焙烧，将第一焙烧后的产物进行酸浸后固液分离，得到钒的浸出液和酸浸后的固相，在第二焙烧条件下，将所述酸浸后的固相和含钠物料进行第二焙烧，将第二焙烧后的产物进行水浸后固液分离，得到铬的浸出液；其中，所述第一焙烧条件包括：温度为800-950℃，时间为60-120min；所述第二焙烧条件包括：温度为800-900℃，时间为90-240min。通过本发明的方法成功地实现了分步提取钒和铬的目的，且钒和铬的浸出率较高。

Description

一种从钒铬渣中分离回收钒和铬的方法
技术领域
本发明涉及一种从钒铬渣中分离回收钒和铬的方法。
背景技术
钒和铬是重要的战略资源，广泛应用于国防、冶金、材料及化工等领域。但在钒和铬的生产、利用过程中，不可避免的要产生五价钒和六价铬。众所周知，五价钒和六价铬作为重金属，其化合物具有强毒性，严重危害环境并对人体产生巨大损伤。根据媒体报道，在重金属污染较重的区域，癌症的发病率明显较高。基于环境危害及对人体健康以及重金属本身附加值的考虑，五价钒和六价铬在排放之前必须进行处理回收。由于钒和铬性质极其相近，其在湿法冶金中流向基本相同，因此如何实施钒铬分离是钒铬回收的关键。
到目前为止，从钒铬渣中提取和分离钒铬的方法主要有含钠物料焙烧和亚熔盐法，把焙烧后的钒铬渣进行浸出，其含有的钒和铬将同时溶解于溶液中，再从溶液中将钒和铬分离。然而，同时从同一个溶液中分别分离钒和铬的技术步骤繁多、分离较为困难。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的从钒铬渣中分离回收钒和铬时将钒和铬同时溶解并从该溶液中分别提取钒和铬时存在的步骤繁多、分离困难的缺陷，提供了一种能够分步地将钒和铬浸出，并且步骤少、分离简单的从钒铬渣中分离回收钒和铬的方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种从钒铬渣中分离回收钒和铬的方法，其中，该方法包括：在第一焙烧条件下，将钒铬渣和含钙物料进行第一焙烧，将第一焙烧后的产物进行酸浸后固液分离，得到钒的浸出液和酸浸后的固相，在第二焙烧条件下，将所述酸浸后的固相和含钠物料进行第二焙烧，将第二焙烧后的产物进行水浸后固液分离，得到铬的浸出液；其中，所述第一焙烧条件包括：温度为800-950℃，时间为60-120min；所述第二焙烧条件包括：温度为800-900℃，时间为90-240min。
通过采用本发明的方法，成功地实现了钒铬渣在第一焙烧后的产物进行酸浸并固液分离获得钒的浸出液，在将该酸浸后的固相进行第二焙烧，并从第二焙烧后的产物中浸出铬的目的，且钒的浸出率能够达到92重量％以上，铬的浸出率能够达到95重量％以上。
本发明的其它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。
本发明提供一种从钒铬渣中分离回收钒和铬的方法，其中，该方法包括：在第一焙烧条件下，将钒铬渣和含钙物料进行第一焙烧，将第一焙烧后的产物进行酸浸后固液分离，得到钒的浸出液和酸浸后的固相，在第二焙烧条件下，将所述酸浸后的固相和含钠物料进行第二焙烧，将第二焙烧后的产物进行水浸后固液分离，得到铬的浸出液；其中，所述第一焙烧条件包括：温度为800-950℃，时间为60-120min；所述第二焙烧条件包括：温度为800-900℃，时间为90-240min。
根据本发明的方法可以适用于对本领域各种钒铬渣进行钒和铬分离的处理，例如所述钒铬渣可以是含钒铬铁水吹炼后的钒铬渣。并且，本发明的方法适用于对任何钒和铬含量的钒铬渣的处理，优选情况下，特别适用于本发明的方法处理的钒铬渣中，钒元素的含量为3-15重量％，铬元素的含量为3-60重量％。更优选地，所述钒铬渣中钒元素的含量为5-12重量％，铬元素的含量为5-12重量％。
根据本发明，所述第一焙烧是将所述钒铬渣和含钙物料在第一焙烧条件下进行焙烧。当所述钒铬渣在第一焙烧过程中，在控制焙烧温度和时间的条件下，所添加的含钙物料可与在第一焙烧过程中氧化的钒形成酸溶性的钒酸钙，而通过将焙烧温度和时间控制在第一焙烧的条件范围内，铬不会被氧化成酸溶性的铬酸钙而被浸出，另外的少量低价态可溶的铬盐可以在酸浸过程中通过控制浸出的pH值使其仍然保留在渣中不被浸出，这都使得经过第一焙烧后的产物进行酸浸时，可以以较高的浸出率将钒从钒铬渣中浸出，铬则继续留在酸浸后的固相中。为了获得更高的钒的浸出率，优选情况下，所述第一焙烧条件包括：温度为840-920℃，时间为90-100min。
根据本发明，所述含钙物料可以为钙的含量较高的物料，例如氧化钙、碳酸钙、石灰石、石灰、方解石和白云石中的一种或多种，本发明优选采用氧化钙、碳酸钙、石灰石和白云石中的一种或多种，更优选采用碳酸钙和/或氧化钙。所述含钙物料中的钙的含量可以在较宽的范围内变动。以CaO计，所述含钙物料中的钙的含量优选为20-100重量％。所述含钙物料中的钙的含量可以通过本领域常规的测定方法进行测定，在此不再赘述。
根据本发明，在所述第一焙烧中，所述钒铬渣和含钙物料的用量并没有特别的限定，可以为本领域含钒物料的钙化焙烧方法中常规的用量。优选情况下，以V2O5计的所述钒铬渣与以CaO计的含钙物料的重量比为1：0.4-2，更优选为1：0.5-1.2，更进一步优选为1：0.5-0.7(在本发明中，所述“以V2O5计的所述钒铬渣”是指将所述钒铬渣中的钒元素换算为V2O5来表示钒铬渣的量，即当以V2O5计的所述钒铬渣为100重量份时，是指所述钒铬渣中的钒元素换算为的V2O5为100重量份，同理用于解释“以CaO计的含钙物料”、“以NaOH计的含钠物料”等)。
根据本发明，将所述第一焙烧后的产物进行酸浸后固液分离，将得到钒的浸出液和酸浸后的固相。其中，优选情况下，所述酸浸的条件包括：pH为3.5-5，温度为40-70℃，时间为40-60min。更优选地，所述酸浸的条件包括：pH为3.5-4，温度为45-60℃，时间为40-50min。当所述酸浸的pH低于3.5时，会存在铬被浸出的情况，当所述酸浸pH高于5时，会存在钒的浸出效果差的情况。
此外，本发明对所述酸浸所采用的酸并没有特别地限定，例如可以为有机酸、无机酸，优选为无机酸，例如盐酸、硫酸、硝酸等中的一种或多种。并且，在本发明中，本发明对所述第一焙烧后的产物和所述酸浸使用的酸溶液的重量比并没有特别的限定，可以采用本领域常规将进行酸浸时所使用的比例。但是出于提高钒浸出率和节约水资源的考虑，优选地，所述酸溶液和第一焙烧后的产物的重量比(液固比)为1-5：1，更优选为1.5-2：1。
其中，所述酸溶液优选为酸的水溶液。
根据本发明，将所述酸浸后的固相和所述含钠物料在第二焙烧条件下进行所述第二焙烧。由于在所述第一焙烧中已经将所述钒铬渣中的大部分的钒氧化并浸出，同时所述钒铬渣经过所述第一焙烧和所述酸浸后，所述钒铬渣中的大量有害元素如硅、铝、钛等被元素钙固定成不溶化合物，经酸浸后大部分钒被提取出来，这使得在将所述酸浸后的固相和所述含钠物料在第二焙烧条件下进行所述第二焙烧时，由于大量有害元素的减少，使得竞争消耗含钠物料的物质减少，从而使铬能够获得充足的钠，同时由于钒的浸出，使得参与第二焙烧的固相形成了空隙，更有利铬的氧化，从而更有利于提高铬的浸出率。为了获得更好的铬浸出率，优选地，所述第二焙烧条件包括：温度为800-860℃，时间为90-120min。
根据本发明，所述含钠物料可以是常规的钠化焙烧方法中所采用的含钠物料添加剂，可以是无机含钠化合物，例如氧化钠、碳酸钠、氢氧化钠和硫酸钠中的一种或多种，优选为碳酸钠、氢氧化钠和氧化钠中的一种或多种。
根据本发明，在所述第二焙烧中，所述酸浸后的固相和含钠物料的用量并没有特别的限定，可以为本领域含钒物料的钙化焙烧方法中常规的用量。优选情况下，以所述酸浸后的固相的总重量为基准，以NaOH计的含钠物料的用量为15-70重量％，更优选为18-30重量％，更进一步优选为18-25重量％。在本发明中，所述酸浸后的固相可以是干燥后的物料，也可以是直接将所述酸浸后的物料固液分离后所得的滤渣，为了方便起见，优选为直接将所述酸浸后的物料固液分离后所得的滤渣，因此所述酸浸后的固相可以含有少量的水，例如25重量％以下的水。
根据本发明，将所述第二焙烧后的产物进行水浸后固液分离，将得到铬的浸出液。其中，优选情况下，所述水浸的条件包括：温度为15-100℃，时间为5-60min。更优选地，所述水浸的条件包括：温度为80-90℃，时间为15-40min。
所述水浸采用的水可以是去离子水、蒸馏水、自来水、工业回用水等中的一种或多种，然而出于降低成本的方面考虑，优选采用工业用水和/或自来水进行所述水浸。本发明对所述水浸中物料和水的重量比并没有特别的限定，可以采用本领域常规将进行水浸时所使用的比例。但是出于提高铬浸出率和节约水资源的考虑，优选地，水和所述第二焙烧后的产物的重量比(液固比)为1.5-5：1，更优选为1.8-2：1。
通过采用本发明的方法，可以分别从第一焙烧后酸浸提钒、从第二焙烧后水浸提铬，且通过第一焙烧后，再进行第二焙烧，有利于提高铬的浸出率，其中，钒的浸出率可以达到92重量％以上，铬的浸出率可以达到95重量％以上。
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，钒铬渣为经过含钒铬铁水经吹炼后所得的渣料；
以下实施例和对比例中，钒浸出率是指所得钒的浸出液中钒元素的含量/钒铬渣中的钒元素的含量×100重量％；
以下实施例和对比例中，铬浸出率是指所得铬的浸出液中铬元素的含量/钒铬渣中的铬元素的含量×100重量％。
实施例1
本实施例用于说明本发明的从钒铬渣中分离回收钒和铬的方法。
将50g钒铬渣(钒元素的含量为6.05重量％，铬元素的含量为6.25重量％)和5.36g的碳酸钙在920℃下焙烧90min；将焙烧后的产物在50℃下、pH为3.5的硫酸溶液中进行酸浸40min(液固比为2：1)，过滤后获得的滤液即为钒的浸出液，其中，钒元素的含量为28.16g/L，铬元素的含量为0.01g/L，钒浸出率为93.1重量％，铬的浸出率为0.03重量％；将所得滤渣(55.3g)和2g的Na2O、10.5g的氢氧化钠在820℃下焙烧240min，将焙烧后的产物在90℃下进行水浸20min(液固比为2：1)，所得滤液即为铬的浸出液，其中，钒元素的含量为0.03g/L，铬元素的含量为27.33g/L，钒浸出率为0.11重量％，铬的浸出率为96.2重量％。
实施例2
本实施例用于说明本发明的从钒铬渣中分离回收钒和铬的方法。
将50g钒铬渣(钒元素的含量为5.44重量％，铬元素的含量为9.2重量％)和3.26g的氧化钙在840℃下焙烧100min；将焙烧后的产物在60℃下、pH为4的硫酸溶液中进行酸浸50min(液固比为1.5：1)，过滤后获得的滤液即为钒的浸出液，其中，钒元素的含量为31.62g/L，铬元素的含量为0.01g/L，钒浸出率为93重量％，铬的浸出率为0.017重量％；将所得滤渣(54.7g)和6g的碳酸钠、5.5g的氢氧化钠在860℃下焙烧120min，将焙烧后的产物在80℃下进行水浸40min(液固比为1.8：1)，所得滤液即为铬的浸出液，其中，钒元素的含量为0.035g/L，铬元素的含量为44.34g/L，钒浸出率为0.13重量％，铬的浸出率为96.4重量％。
实施例3
本实施例用于说明本发明的从钒铬渣中分离回收钒和铬的方法。
将50g钒铬渣(钒元素的含量为3.1重量％，铬元素的含量为6.8重量％)、0.93g的氧化钙和1.37g的碳酸钙在880℃下焙烧95min；将焙烧后的产物在40℃下、pH为3.8的硫酸溶液中进行酸浸45min(液固比为1.8：1)，过滤后获得的滤液即为钒的浸出液，其中，钒元素的含量为14.6g/L，铬元素的含量为0.01g/L，钒浸出率为94.2重量％，铬的浸出率为0.03重量％；将所得滤渣(56.7g)和13g的氢氧化钠在820℃下焙烧100min，将焙烧后的产物在85℃下进行水浸25min(液固比为2：1)，所得滤液即为铬的浸出液，其中，钒元素的含量为0.025g/L，铬元素的含量为27.2g/L，钒浸出率为0.19重量％，铬的浸出率为96重量％。
实施例4
根据实施例1所述的方法，所不同的是，钒铬渣和含钙物料的焙烧的温度为950℃，酸浸所得滤液中，钒元素的含量为27.92g/L，铬元素的含量为0.01g/L，钒浸出率为92.3重量％，铬的浸出率为0.03重量％；水浸所得滤液中，钒元素的含量为0.03g/L，铬元素的含量为27.3g/L，钒浸出率为0.11重量％，铬的浸出率为96重量％。
实施例5
根据实施例4所述的方法，其中，酸浸后滤渣和含钠物料焙烧的温度为900℃，水浸所得滤液中，钒元素的含量为0.02g/L，铬元素的含量为26.99g/L，钒浸出率为0.07重量％，铬的浸出率为95重量％。
对比例1
根据实施例1所述的方法，所不同的是，钒铬渣和含钙物料的焙烧的温度为1000℃，酸浸所得滤液中，钒元素的含量为24.5g/L，铬元素的含量为3.5g/L，钒浸出率为81重量％，铬的浸出率为10.5重量％；水浸所得滤液中，钒元素的含量为0.02g/L，铬元素的含量为24.83g/L，钒浸出率为0.07重量％，铬的浸出率为87.4％。
对比例2
根据实施例1所述的方法，所不同的是，酸浸后滤渣和含钠物料的焙烧的温度为700℃，水浸所得滤液中，钒元素的含量为0.01g/L，铬元素的含量为15.91g/L，钒浸出率为0.03重量％，铬的浸出率为56重量％。
对比例3
根据实施例1所述的方法，所不同的是，焙烧的顺序不同，即先将钒铬渣与含钠物料进行焙烧(采用实施例1中同样的钠化焙烧的条件)并进行水浸，将水浸后的滤渣与含钙物料进行焙烧(采用实施例1中同样的钙化焙烧的条件)，水浸所得滤液中，钒元素的含量为27.22g/L，铬元素的含量为12.78g/L，钒浸出率为90重量％，铬的浸出率为46％；酸浸所得滤液中，钒元素的含量为1.02g/L，铬元素的含量为1.62g/L，钒浸出率为3.74重量％，铬的浸出率为5.7重量％。
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 (10)

1.一种从钒铬渣中分离回收钒和铬的方法，其特征在于，该方法包括：在第一焙烧条件下，将钒铬渣和含钙物料进行第一焙烧，将第一焙烧后的产物进行酸浸后固液分离，得到钒的浸出液和酸浸后的固相，在第二焙烧条件下，将所述酸浸后的固相和含钠物料进行第二焙烧，将第二焙烧后的产物进行水浸后固液分离，得到铬的浸出液；
其中，所述第一焙烧条件包括：温度为800-950℃，时间为60-120min；所述第二焙烧条件包括：温度为800-900℃，时间为90-240min。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一焙烧条件包括：温度为840-920℃，时间为90-100min；所述第二焙烧条件包括：温度为800-860℃，时间为90-120min。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，以V2O5计的所述钒铬渣与以CaO计的含钙物料的重量比为1：0.4-2。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，以V2O5计的所述钒铬渣与以CaO计的含钙物料的重量比为1：0.5-1.2。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，以所述酸浸后的固相的总重量为基准，以NaOH计的含钠物料的用量为15-70重量％，优选为18-30重量％。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述酸浸的条件包括：pH为3.5-5，温度为40-70℃，时间为40-60min。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述水浸的条件包括：温度为15-100℃，时间为5-60min。
8.根据权利要求1或3所述的方法，其中，所述含钙物料为氧化钙、碳酸钙、石灰石、石灰、方解石和白云石中的一种或多种，优选为氧化钙、碳酸钙、石灰石和白云石中的一种或多种。
9.根据权利要求1或5所述的方法，其中，所述含钠物料为氧化钠、碳酸钠、氢氧化钠和硫酸钠中的一种或多种，优选为碳酸钠、氢氧化钠和氧化钠中的一种或多种。
10.根据权利要求1中任意一项所述的方法，其中，所述钒铬渣中钒元素的含量为3-15重量％，铬元素的含量为3-60重量％。
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