CN104445401A

CN104445401A - 一种用于钒合金冶炼的三氧化二钒及其制备方法

Info

Publication number: CN104445401A
Application number: CN201310459598.6A
Authority: CN
Inventors: 刘学文; 邓孝伯; 王永钢; 黄锦宁; 吴封; 冉俊
Original assignee: Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2015-03-25

Abstract

本发明公开了一种用于钒合金冶炼的三氧化二钒的制备方法，该方法包括以下工序：1）将多钒酸铵与还原气体接触制备三氧化二钒的工序；2）将多钒酸铵与还原气体接触制备三氧化二钒的工序中产生的还原尾气与吸收液接触，得到浆料的工序；3）将所述浆料固液分离，得到固体，并将该固体与步骤1）中制备的三氧化二钒混合的工序；其中，所述固体与步骤1）中制备的三氧化二钒的混合物中，所述固体的含量为50重量%以下。通过该方法能够充分利用三氧化二钒生产过程中产生的还原尾气，低成本地制备用于钒合金冶炼的三氧化二钒，且对环境友好。

Description

一种用于钒合金冶炼的三氧化二钒及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于钒合金冶炼的三氧化二钒及其制备方法。

背景技术

在用回转窑生产三氧化二钒的工艺中，生产的三氧化二钒用于钒合金的冶炼。此外，在用回转窑生产三氧化二钒的过程中，产生的还原尾气含有含钒物质等粉尘、还原气体、氨气及水汽等，还原尾气经水浴除尘后形成水浴浆料。目前国内对水浴浆料的处理采用固液分离后回收黑料进行熔化生产片状五氧化二钒，上层黑水则排入废水处理系统进行处理。该方法的缺点是将黑料进行熔化，效率低、能耗高、钒收率低，且产生废水，废水处理难度大，增加了生产成本和环保风险。

另外，关于三氧化二钒还原尾气的处理方法，CN1470459A公开了一种三氧化二钒还原尾气粉尘处理方法，该方法为将水浴浆料与多钒酸铵浆料混合，调节pH值为4.3～6.5后过滤，将含有钒氧化物的回收物返回到生产原料中，作为制取三氧化二钒的原料。这种方法的缺点是回收物利用路径较长，并使用新水产生废水，废水处理难度大，生产成本较高。

因此，急需一种简单且充分利用三氧化二钒生产过程中产生的还原尾气的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的用于钒合金冶炼的三氧化二钒的制备方法，通过该方法能够充分利用三氧化二钒生产过程中产生的还原尾气，低成本地制备用于钒合金冶炼的三氧化二钒，且对环境友好。

本发明的发明人意外地发现，通过将多钒酸铵与还原气体接触制备三氧化二钒的工序中产生的还原尾气与吸收液接触得到的浆料固液分离，并将得到的固体与、多钒酸铵与还原气体接触制备的三氧化二钒按照一定的比例进行混合，能够有效地用作钒合金冶炼中使用的三氧化二钒，从而能够简单且有效地利用所述还原尾气制备三氧化二钒，降低用于钒合金冶炼的三氧化二钒的生产成本，由此完成了本发明。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于钒合金冶炼的三氧化二钒的制备方法，其中，该方法包括以下工序：

1）将多钒酸铵与还原气体接触制备三氧化二钒的工序；

2）将多钒酸铵与还原气体接触制备三氧化二钒的工序中产生的还原尾气与吸收液接触，得到浆料的工序；

3）将所述浆料固液分离，得到固体，并将该固体与步骤1）中制备的三氧化二钒混合的工序；

其中，所述固体与步骤1）中制备的三氧化二钒的混合物中，所述固体的含量为50重量%以下。

优选地，所述固体与步骤1）中制备的三氧化二钒的混合物中，所述固体的含量为25重量%以下。

优选地，将多钒酸铵与还原气体接触制备三氧化二钒的工序中产生的还原尾气与吸收液接触的温度为5-80℃。

优选地，所述吸收液为制备多钒酸铵中产生的废水和/或制备偏钒酸铵中产生的废水。

优选地，该方法还包括将步骤3）中固液分离得到的液相用作步骤2）中的所述吸收液。

优选地，所述方法还包括在将所述固体与步骤1）中制备的三氧化二钒混合之前，将所述固体干燥、粉碎的工序。

优选地，所述还原尾气含有含钒物质粉尘、还原气体、氨气以及水汽。

优选地，所述还原气体为煤气、氢气或天然气。

另外，本发明还提供一种用于钒合金冶炼的三氧化二钒，其中，所述用于钒合金冶炼的三氧化二钒通过上述方法而制备。

通过上述技术方案，能够简单且有效地利用所述还原尾气，制备用于钒合金冶炼的三氧化二钒，从而能够显著地降低制备用于钒合金冶炼的三氧化二钒的生产成本。进而能够有效地利用废水，减少了废水的产生，在降低了制备成本的同时对环境友好。

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。

本发明提供的用于钒合金冶炼的三氧化二钒的制备方法包括以下工序：

1）将多钒酸铵与还原气体接触制备三氧化二钒的工序；

根据本发明，其主要改进在于简单且充分利用所述尾气制备用于钒合金冶炼的三氧化二钒，对于将多钒酸铵与还原气体接触制备三氧化二钒的工序没有特别的要求，可以按照本领域的公知方法来制备，例如，所述还原气体可以为本领域常用于以多钒酸铵和还原气体作为原料制备三氧化二钒中所使用的还原气体，作为这样的还原气体可以为煤气、氢气或天然气，优选为煤气；所述多钒酸铵可以为通过本领域所公知的酸性铵盐沉钒方法得到的多钒酸铵；所述多钒酸铵与还原气体的接触可以在本领域所公知的回转窑中进行；所述多钒酸铵与还原气体接触的条件（例如用量、接触的温度、接触时间等）可以按照本领公知的条件进行，在此不再累述。

根据本发明，将多钒酸铵与还原气体接触制备三氧化二钒的工序中产生所述还原尾气，所述还原尾气主要含有：含钒物质粉尘、还原气体、氨气以及水汽等。所述含钒物质粉尘含有三氧化二钒、多钒酸铵等。由于在本发明中，通过吸收液能够充分回收所述含钒物质粉尘，并能够将其用于制备用于冶炼钒合金的三氧化二钒，因此，能够简单且充分地利用所述还原尾气，降低用于冶炼钒合金的三氧化二钒的生产成本。

根据本发明，在步骤2）中对于所述吸收液的用量没有特别的要求，只要能够除去所述还原尾气中的含钒物质粉尘等物质即可，可以为本领域常规的用量。

根据本发明，优选情况下，在步骤2）中，所述还原尾气与吸收液接触的温度可以为5-80℃；更优选为20-40℃。

根据本发明，在步骤2）中所述还原尾气与吸收液接触的方式可以为本领域所公知的方式，例如可以将所述还原尾气通入到所述吸收液中，通入的速度优选使所述还原尾气中的含钒物质粉尘不扩散到液面以上即可。

根据本发明，所述吸收液可以为水、制备多钒酸铵中产生的废水、制备偏钒酸铵中产生的废水中的一种或两种以上。在本发明中，所述制备多钒酸铵中产生的废水，为通过本领域公知的酸性铵盐沉钒的方法制备多钒酸铵过程中，在沉钒和多钒酸铵洗涤的步骤中产生的废水；所述制备偏钒酸铵中产生的废水，为通过本领域公知的弱碱性铵盐沉钒的方法制备偏钒酸铵过程中，在沉钒和偏钒酸铵洗涤的步骤中产生的废水。

本发明的发明人经过深入的研究发现，在本发明中，即使使用制备多钒酸铵中产生的废水和/或制备偏钒酸铵中产生的废水，按照本发明的方法制备的三氧化二钒也完全能够适用于钒合金的冶炼，从而能够进一步降低制备用于钒合金冶炼的三氧化二钒的生产成本，减少废水的处理成本，并且对环境友好。因此，本发明优选使用上述废水作为所述吸收液。

此外，本发明的发明人通过深入的研究还发现，将步骤3）中固液分离得到的液相用作步骤2）中的所述吸收液使用时，按照本发明的方法制备的三氧化二钒也完全能够适用于钒合金的冶炼，从而能够将步骤3）中固液分离得到的液相回用。因此，优选本发明的方法还包括将步骤3）中固液分离得到的液相用作步骤2）中的所述吸收液，从而更进一步降低制备用于钒合金冶炼的三氧化二钒的生产成本，减少废水的处理成本。

根据本发明，在步骤3）中通过将步骤2）得到的所述浆料固液分离，得到所述固体。所述固液分离的方法没有特别的限定，可以为本领域公知的方法，例如过滤、离心等。

根据本发明，为了能够使固液分离得到的固体能够充分与步骤1）中制备的三氧化二钒进行混合，优选本发明的方法还包括在将所述固体与步骤1）中制备的三氧化二钒混合之前，将所述固体干燥、粉碎的工序。虽然将所述固体干燥、粉碎的工序可以采用本领域常用的方法进行，但为了进一步节省能源，优选通过加热多钒酸铵与还原气体接触制备三氧化二钒的余热进行干燥。此外，所述粉碎可以采用粉碎机进行，所述粉碎后的颗粒的尺寸可以为5mm以下。

本发明的发明人发现，通过在所述固体与步骤1）中制备的三氧化二钒的混合物中，使所述固体的含量为50重量%以下，能够得到适合于用于钒合金冶炼的三氧化二钒。为了稳定三氧化二钒质量，优选在所述固体与步骤1）中制备的三氧化二钒的混合物中，所述固体的含量为25重量%以下，更优选为5-25重量%。

根据本发明，能够将制备多钒酸铵中产生的废水、以及制备偏钒酸铵中产生的废水用于吸收三氧化二钒制备过程中产生的尾气，并且能够充分利用所述尾气中所含有的含钒物质，利用三氧化二钒制备过程中产生余热，因此能够大幅度地降低制备用于钒合金冶炼的三氧化二钒的生产成本，特别适合于在大规模工业中使用。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明并不仅限于下述实施例。

以下实施例1-5和对比例1中，TV（全钒）、K₂O+Na₂O含量的测定方法为粉末压片X射线荧光光谱法，所使用的仪器为X射线荧光光谱仪（购于岛津公司，型号为MXF-2400）；S、C含量的测定通过红外碳硫分析仪（购于上海德凯仪器有限公司，型号为HCS-140）进行测定。

以下实施例6中，通过采用GB/T8704.5-1994钒铁化学分析方法电位滴定法测定钒量；S、C含量的测定通过红外碳硫分析仪（购于上海德凯仪器有限公司，型号为HCS-140）进行测定。

实施例1

在加热的回转窑内通入煤气将多钒酸铵脱氨还原得到三氧化二钒。其中，将产生的尾气通入到用于制备偏钒酸铵的20℃的生产废水5m³中，得到浆料；将浆料通过过滤得到固体和水相，将固体通过加热回转窑的尾气（280℃）进行干燥，得到260Kg干燥后的固体，将得到的固体与三氧化二钒以1:3的比例进行混合，得到用于钒合金冶炼的三氧化二钒A1（TV63.13重量%，S0.05重量%，K₂O+Na₂O0.9重量%，C0.03重量%）。

实施例2

在加热的回转窑内通入煤气将多钒酸铵脱氨还原得到三氧化二钒。其中，将产生的尾气通入到用于洗涤多钒酸铵的35℃的生产废水5m³中，得到浆料；将浆料通过过滤得到固体和水相，将固体通过加热回转窑的尾气（280℃）进行干燥，得到280Kg干燥后的固体，将得到的固体与三氧化二钒以1：9的比例进行混合，得到用于钒合金冶炼的三氧化二钒A2（TV64.22重量%，S0.03重量%，K₂O+Na₂O0.6重量%，C0.01重量%）。

实施例3

在加热的回转窑内通入煤气将多钒酸铵脱氨还原得到三氧化二钒。其中，将产生的尾气通入到用于制备多钒酸铵的35℃的生产废水5m³中，得到浆料；将浆料通过过滤得到固体和水相，将固体通过加热回转窑的尾气（280℃）进行干燥，得到200Kg干燥后的固体，将得到的固体与三氧化二钒以1：19的比例进行混合，得到用于钒合金冶炼的三氧化二钒A3（TV64.32重量%，S0.05重量%，K₂O+Na₂O0.7重量%，C0.01重量%）。

实施例4

按照实施例1的方法进行，不同的是将用于制备偏钒酸铵的生产废水替换为水，得到用于钒合金冶炼的三氧化二钒A4（TV63.65重量%，S0.05重量%，K₂O+Na₂O0.5重量%，C0.03重量%）。

实施例5

按照实施例1的方法进行，不同的是将用于制备偏钒酸铵的生产废水替换为按照实施例2的方法得到的水相，得到用于钒合金冶炼的三氧化二钒A5（TV62.81重量%，S0.05重量%，K₂O+Na₂O0.9重量%，C0.03重量%）。

对比例1

按照实施例1的方法进行，不同的是将固体与三氧化二钒的混合比例为3：2，得到用于钒合金冶炼的三氧化二钒D1（TV61.58重量%，S0.10重量%，K₂O+Na₂O1.0重量%，C0.02重量%）。

实施例6

将实施例1-5制备的三氧化二钒A1-A5和对比例1制备的三氧化二钒D1分别进行配料，分别在电冶炼炉内，将实施例1-5制备的三氧化二钒A1-A5和对比例1制备的三氧化二钒D1被还原剂（还原剂为铝）还原成金属钒与金属铁共熔制备钒铁合金（FeV80），其得到的钒铁合金（FeV80）中的TV、S以及C含量如表1所示。

表1

通过上述实施例和对比例可知，采用本发明方法制备的三氧化二钒制备的钒铁合金的质量符合GB/T4139-2004的要求，而对比例1中制备的钒铁合金其S含量不符合GB/T4139-2004的要求。

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。

Claims

1.一种用于钒合金冶炼的三氧化二钒的制备方法，其特征在于，该方法包括以下工序：

1）将多钒酸铵与还原气体接触制备三氧化二钒的工序；

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述固体与步骤1）中制备的三氧化二钒的混合物中，所述固体的含量为25重量%以下。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，将多钒酸铵与还原气体接触制备三氧化二钒的工序中产生的还原尾气与吸收液接触的温度为5-80℃。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述吸收液为制备多钒酸铵中产生的废水和/或制备偏钒酸铵中产生的废水。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，该方法还包括将步骤3）中固液分离得到的液相用作步骤2）中的所述吸收液。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，该方法还包括在将所述固体与步骤1）中制备的三氧化二钒混合之前，将所述固体干燥、粉碎的工序。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述还原尾气含有含钒物质粉尘、还原气体、氨气以及水汽。

8.根据权利要求1或7所述的方法，其中，所述还原气体为煤气、氢气或天然气。

9.一种用于钒合金冶炼的三氧化二钒，其特征在于，所述用于钒合金冶炼的三氧化二钒通过权利要求1-8中任意一项所述的方法而制备。