CN107058764B - 一种从刚玉渣中回收钒的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于提钒化工技术领域，具体涉及一种从钒铁冶炼所产刚玉渣中回收钒的方法。本发明所要解决的技术问题是提供一种从刚玉渣中回收钒的方法，包括以下步骤：将刚玉渣加入转炉中制备高铝钒渣，将高铝钒渣进行冷却、破碎，破碎后的高铝钒渣粉配加钠盐与提钒尾渣进行钠化焙烧，焙烧结束后水浸、沉钒、过滤、煅烧即可。本发明方法具有工艺简单、易操作、钒提取率高等优点。

Description

一种从刚玉渣中回收钒的方法
技术领域
本发明属于提钒化工技术领域，涉及一种从钒铁冶炼所产刚玉渣中回收钒的方法。
背景技术
铝热还原法生产钒铁时产生大量钒铁废渣，称为刚玉渣。因刚玉渣中含有Al2O3为60～80％、MgO为10～20％、V2O5为1～4％，而被广泛应用于提炼钒铁、耐火材料、冶金辅料、修筑提钒精炼炉、生产高硅低钒铁合金、刚玉渣直接提钒等方面。
在刚玉渣提钒方面，常采用“刚玉渣-破碎分级-钠盐焙烧-热水浸泡”工艺进行提钒，此类工艺存在一定的缺陷，比如，刚玉渣硬度较高，破碎困难，其在钠化焙烧过程中，大量的铝镁硅杂质转化为钠盐而进入到浸出液中，致使浸出料浆难以过滤、净化过程钒损失较大、钒回收率低，且浸出尾渣难以再利用。
因此，专利CN1824607A公开了一种从生产高钒铁的废渣中提取钒的工艺，采用Na2CO3作焙烧附加剂，并添加MgSO4作转化剂，对高铝渣进行氧化钠化焙烧，碳铵浸出的方法提取V2O5。专利CN105886787A公开了一种从含钒刚玉渣中回收钒的方法，直接将钒铁冶炼过程产生的含钒量较低的刚玉渣作为补炉料代替部分镁砂对冶炼电炉进行补炉的同时，将含钒量较高刚玉渣与钒氧化物、铝豆、铁粒分批次混合后，投入到冶炼电炉中进行多期电弧冶炼，以期实现降低刚玉渣中钒含量的目的。虽可实现钒提取的目的，但仍存在工艺较长、溶液成分复杂而难以净化、刚玉渣利用不彻底等问题。故本发明提供一种刚玉渣返回转炉冶炼改性的方法，然后从转炉所产高铝钒渣中进行钒的回收。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种从刚玉渣中回收钒的方法。该方法包括以下步骤：将刚玉渣加入转炉中制备高铝钒渣，将高铝钒渣进行冷却、破碎，破碎后的高铝钒渣配加钠盐与提钒尾渣进行钠化焙烧，焙烧结束后水浸、沉钒、过滤、煅烧即可。
优选的，上述从刚玉渣中回收钒的方法中，所述高铝钒渣采用现有转炉提钒生产钒渣的工艺制得。
优选的，上述从刚玉渣中回收钒的方法中，所述刚玉渣的加入量为含钒铁水质量的0.15～0.38％。
优选的，上述从刚玉渣中回收钒的方法中，所述高铝钒渣破碎至-120目粒度的高铝钒渣粉占80％以上。
优选的，上述从刚玉渣中回收钒的方法中，所述高铝钒渣与钠盐的质量比为1︰4～6，高铝钒渣与提钒尾渣的质量比为5︰4～2。
进一步的，上述从刚玉渣中回收钒的方法中，所述钠盐为碳酸钠。
优选的，上述从刚玉渣中回收钒的方法中，所述提钒尾渣是指钒渣经钠化焙烧、热水浸出、液固分离后得到的尾渣。
优选的，上述从刚玉渣中回收钒的方法中，所述焙烧温度为780～800℃，时间为60～120min。
优选的，上述从刚玉渣中回收钒的方法中，所述水浸的液固比L︰S＝2～3︰1，水温在90℃以上，水浸时间在30min以上，水浸搅拌速度为300～400r/min。
由于现有刚玉渣回收提钒困难，本发明对刚玉渣进行了改性处理，将其加入到炼钢转炉提钒中进行冶炼，得到了含铝较高的钒渣，该高铝钒渣可采用常规钠化焙烧的方法进行提钒，具有工艺简单、易操作，且钒提取率高等优点，从而解决了现有回收刚玉渣中钒困难的技术问题。
具体实施方式
一种从刚玉渣中回收钒的方法，包括以下步骤：将钒铁冶炼所产刚玉渣加入转炉中，通过常规的转炉提钒工艺得到高铝钒渣，将该高铝钒渣进行冷却、破碎，破碎后的高铝钒渣粉配加钠盐与提钒尾渣进行钠化焙烧，焙烧结束后水浸、沉钒、过滤、煅烧即可。
上述方法中，刚玉渣的加入是为了调节转炉提钒过程中产生的钒渣渣相，并降低所产钒渣中金属铁的含量。刚玉渣加入转炉后，渣中的金属矿相发生变化，容易形成含铝的低熔点橄榄石相，因铁水密度大于钒渣密度，利于金属铁穿透表面渣相进入到铁水相中，进而钒渣中金属铁含量可降低1～2％，改善了钒渣的品质(金属铁含量越低越好)。进一步的，如刚玉渣加入量过高，将致使钒渣中金属铁含量上升，钒渣品质下降，且炉况难以控制，铁水中铝含量超标；如过低，又起不到调节钒渣的目的。所以，优选控制刚玉渣的加入量为含钒铁水的0.15～0.38％。当每炉含钒铁水为130t，刚玉渣加入量为200～500kg/炉。
上述方法中，为了使高铝钒渣中低价钒物相破碎、裸露，与钠化剂碳酸钠、吸热料提钒尾渣充分混匀，利于焙烧时低价钒氧化物的充分氧化、钠化并利于焙烧时反应热的控制，需对高铝钒渣进行破碎。但是，如颗粒过粗，低价钒物相难以与碳酸钠盐、空气中的氧气结合，钒转化为溶于水的钒酸钠比例降低，致使钒转化率低；如颗粒过细，虽可部分利于钒的转化，但磨料、输送、焙烧等过程中致使磨矿成本增加、粉尘大、易粘结与成团等，增加了浸出时液固分离的难度。所以，优选破碎至-120目粒度的高铝钒渣粉占80％以上。
上述方法中，所述高铝钒渣粉与钠盐的质量比为1︰4～6，高铝钒渣粉与提钒尾渣的质量比为5︰4～2。
上述方法中，所述钠盐为碳酸钠。
上述方法中，所述提钒尾渣是指钒渣经钠化焙烧、热水浸出、液固分离后得到的尾渣。
上述方法中，所述焙烧温度为780～800℃，时间为60～120min。
上述方法中，所述水浸的液固比L︰S＝2～3︰1，水温在90℃以上，水浸时间在30min以上，水浸搅拌速度为300～400r/min。
下述各实施例所用物料特性如下表1，刚玉渣为钒铁冶炼所产，高铝钒渣为刚玉渣加入转炉冶炼改性后所产(每炉加入刚玉渣分别为200kg、350kg、500kg，分别对应高铝钒渣粉1、高铝钒渣粉2、高铝钒渣粉3)，普通钒渣与尾渣取自生产现场。
表1 试验物料化学成分
物料 TV SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> TFe MnO MgO
刚玉渣 1.80 / 67.02 1.20 / 13.00
高铝钒渣1 8.90 13.49 9.32 26.70 7.11 4.41
高铝钒渣2 8.97 13.46 9.51 26.10 7.13 4.45
高铝钒渣3 9.15 13.48 9.90 25.00 7.14 4.46
普通钒渣 9.21 16.35 2.10 28.70 7.10 1.52
尾渣 1.06 16.37 / / / /
实施例1
取200kg刚玉渣加入转炉中，采用现有转炉生产钒渣基本工艺进行冶炼，高铝钒渣冷却至常温，破碎、分级后，控制高铝钒渣粉1粒度80％以上为-120目；高铝钒渣粉质量与钠盐质量比为10％，高铝钒渣粉质量与尾渣(干基)质量比为80％；焙烧最高温度为780℃，高温时间为120min；取100g焙烧后的熟料进行浸出，液固比2︰1，浸出温度T≥90℃，浸出时间t＝30min，搅拌速度r＝300r/min～400r/min；采用温度T≥90℃热水浸泡洗涤，至溶液无色为止。
本实施例所产熟料中TV含量为4.80％，SV含量为3.60％，钒转化率为75％；所产尾渣中TV含量为1.02％，SV含量为0.10％，浸出率为97.40％。
实施例2
取350kg刚玉渣加入转炉中，采用现有转炉生产钒渣基本工艺进行冶炼，高铝钒渣冷却至常温，破碎、分级后，控制高铝钒渣粉2粒度80％以上为-120目；高铝钒渣粉质量与钠盐质量比为25％，高铝钒渣粉质量与尾渣(干基)质量比为80％；焙烧最高温度为800℃，高温时间为90min；取100g焙烧后的熟料进行浸出。
本实施例所产熟料中TV含量为4.82％，SV含量为3.91％，钒转化率为81.12％；所产尾渣中TV含量为1.00％，SV含量为0.08％，浸出率为98.26％。
实施例3
取500kg刚玉渣加入转炉中，采用现有转炉生产钒渣基本工艺进行冶炼，高铝钒渣冷却至常温，破碎、分级后，控制高铝钒渣粉3粒度80％以上为-120目；高铝钒渣粉质量与钠盐质量比为40％，高铝钒渣粉质量与尾渣(干基)质量比为80％；焙烧最高温度为800℃，高温时间为60min；取100g焙烧后的熟料进行浸出。
本实施例所产熟料中TV含量为4.82％，SV含量为3.83％，钒转化率为79.46％；所产尾渣中TV含量为1.10％，SV含量为0.13％，浸出率为97.11％。
实施例4
取350kg刚玉渣加入转炉中，采用现有转炉生产钒渣基本工艺进行冶炼，高铝钒渣冷却至常温，破碎、分级后，控制高铝钒渣粉2粒度80％以上为-120目；高铝钒渣粉质量与钠盐质量比为25％，高铝钒渣粉质量与尾渣(干基)质量比为80％；焙烧最高温度为800℃，高温时间为60min；取100g焙烧后的熟料进行浸出。
本实施例所产熟料中TV含量为4.83％，SV含量为3.95％，钒转化率为81.78％；所产尾渣中TV含量为1.01％，SV含量为0.07％，浸出率为98.49％。
对比例1
采用现有转炉生产钒渣基本工艺，普通钒渣冷却至常温，破碎、分级后，控制钒渣粉粒度80％以上为-120目；钒渣粉质量与钠盐质量比为25％，高铝钒渣粉质量与尾渣(干基)质量比为80％；焙烧最高温度为800℃，高温时间为60min；取100g焙烧后的熟料进行浸出。
本实施例所产熟料中TV含量为4.82％，SV含量为3.97％，钒转化率为82.37％；所产尾渣中TV含量为1.02％，SV含量为0.08％，浸出率为98.29％。
综上可以得出，刚玉渣加入转炉改性后所得高铝钒渣可采用钠化焙烧-热水浸泡工艺进行回收钒，保证钠盐加入量、焙烧温度与焙烧时间的前提下，焙烧中钒转化率与浸出中钒浸出率相对于普通钒渣基本一致，表明刚玉渣改性后所得高铝钒渣可实现良好的钒回收，且可直接应用于现有氧化钒生产工艺中。

Claims (6)

1.从刚玉渣中回收钒的方法，其特征在于：包括以下步骤：将刚玉渣加入转炉中制备高铝钒渣，将高铝钒渣进行冷却、破碎，破碎后的高铝钒渣配加钠盐与提钒尾渣进行钠化焙烧，焙烧结束后水浸、沉钒、过滤、煅烧即可；所述刚玉渣的加入量为含钒铁水质量的0.15～0.38％；所述高铝钒渣采用现有转炉提钒生产钒渣的工艺制得；所述提钒尾渣是指钒渣经钠化焙烧、热水浸出、液固分离后得到的尾渣。
2.根据权利要求1所述的从刚玉渣中回收钒的方法，其特征在于：所述高铝钒渣破碎至-120目粒度的高铝钒渣粉占80％以上。
3.根据权利要求1所述的从刚玉渣中回收钒的方法，其特征在于：所述高铝钒渣与钠盐的质量比为1︰4～6，高铝钒渣与提钒尾渣的质量比为5︰4～2。
4.根据权利要求1所述的从刚玉渣中回收钒的方法，其特征在于：所述钠盐为碳酸钠。
5.根据权利要求1所述的从刚玉渣中回收钒的方法，其特征在于：所述焙烧温度为780～800℃，时间为60～120min。
6.根据权利要求1所述的从刚玉渣中回收钒的方法，其特征在于：所述水浸的液固比L︰S＝2～3︰1，水温在90℃以上，水浸时间在30min以上，水浸搅拌速度为300～400r/min。
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