CN107287451A - 一种钒渣的铬化氧化焙烧‑酸浸提钒方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种钒渣的铬化氧化焙烧‑酸浸提钒方法，步骤为：将钒渣破碎成粒度小于150目的颗粒；在钒渣中添加铬化物粉末，铬的化合物为Cr(OH)3或者Cr2O3一种或两种，然后将混匀后粉末进行高温氧化焙烧焙，烧温度为650～1000℃，加热时间为10～120min，得到钒渣熟料；将钒渣熟料破碎成粒度小于200目的粉末；熟料颗粒中加入浓度为0.5～6mol/L的稀硫酸溶液，在温度为60～100℃的条件下搅拌浸出10～180min；将混合物过滤、分离后，分别得到含钒滤液和提钒尾渣。本发明方法一方面焙烧过程不产生有害有毒气体，且尾渣中不含钠，因此能够完全返回高炉烧结、冶炼铬铁和冶炼不锈钢利用，提高资源利用率。另一方面钒的浸出率较高，达到了91％以上，提钒尾渣中的铁得到了富集，并且大大降低了浸出过程的酸使用量。

Description

一种钒渣的铬化氧化焙烧-酸浸提钒方法
技术领域
本发明涉及一种铬化氧化焙烧-酸浸提钒的提钒方法，具体是钢铁厂钒渣的提钒方法。
背景技术
钒作为一种重要的有价贵金属，在冶金工业中得到了广泛的应用。目前，主要从钒钛磁铁矿中提取钒，国内从钒钛磁铁矿中提取钒的方法主要为火法冶金法，该方法是将钒钛磁铁矿经过高炉和转炉流程处理，使钒富集形成含钒的钒渣。
目前，从钒渣中提取钒的方法主要有两种：一种为钠化焙烧-水浸的方法，国内采用该方法生产的钒约占钒总产量的90％。钠化焙烧-水浸提钒的过程为：首先，将钒渣粉末和钠盐粉末(一般为NaCO3，NaCl和NaSO4)混匀；然后将混匀后的粉末进行高温氧化焙烧使钒渣中的低价钒转化为水溶性的高价的钒钠盐；最后将焙烧后熟料用水浸取得到含钒溶液和浸后残渣。由于加入NaCl和NaSO4等钠盐，在高温氧化焙烧时会产生Cl2、SO2等有毒有害气体，污染环境；另一方面提完钒后的尾渣由于含有较多的钠而难以进行回收利用，大部分企业多以尾渣形式进行堆积，占用大量土地的同时造成了资源的严重浪费。
第二种方法为钙化焙烧-酸浸的方法。其过程为：将钒渣粉末和钙化合物粉末(一般为CaCO3和CaO等)混匀；然后将混匀后的粉末进行高温焙烧，使钒渣尖晶石中的三价钒氧化转化为不溶于水的含钒钙盐，主要为Ca(VO3)2，Ca(VO4)4，Ca2V2O7，然后将焙烧后熟料用酸浸取得到含钒溶液和提钒尾渣。但该方法存在一些问题导致其没有得到推广应用：首先钒的浸出率较低，一般在80％以下；其次，焙烧过程中加入大量钙化合物，在酸浸时会大大增加硫酸的消耗量，使生产成本升高，另外，浸出液中铁含量较高，给接下来从浸出液沉钒带来困难。
目前国内企业钒渣的提钒工艺采用的是钠化焙烧-水浸法，但由于近年来环保压力的增大，越来越不能满足当前的发展形势，而钙化焙烧-酸浸方法也存在一些问题，因此，亟需开发一种新的环保节能并且有效的高铬钒渣提钒方法。
发明内容
针对现有钒渣提钒技术存在的问题，本发明提供一种钒渣的提钒方法，所述提钒方法将破碎后的钒渣粉末和一定量的铬化合物粉末(如Cr(OH)3或者Cr2O3等一种或几种)进行混合均匀；然后将混合后的粉末进行高温氧化焙烧，之后将焙烧后的熟料进行破碎，采用硫酸浸出提钒。整个工艺过程操作简单，钒渣中钒的浸出率达到90％以上，并且焙烧过程不产生有毒有害废气，提钒尾渣还可以返回高炉烧结、冶炼铬铁或冶炼不锈钢循环利用，此外，由于铬化合物加入可抑制钒渣中铁的浸出，因此还可以降低浸出过程中硫酸的消耗量。本发明的技术方案如下：
一种钒渣的铬化氧化焙烧-酸浸提钒方法，包括如下步骤：
(1)将钒渣破碎后磨成粉末，粒度小于150目的颗粒；
(2)将钒渣粉末进行磁选，得到精钒渣粉末和铁精粉；
(3)将精钒渣粉末和铬的化合物进行混合均匀，精钒渣粉末与铬的化合物的质量比为5～20:1，然后将混匀后粉末进行高温焙烧，焙烧时高温炉内通入氧气，焙烧温度为650～1000℃，加热时间为10～120min，得到钒渣熟料；将钒渣熟料破碎成粒度小于200目的粉末；
(4)在钒渣熟料粉末中加入浓度为0.5～6mol/L的硫酸溶液，硫酸溶液的用量为1～25L/kg钒渣熟料；在温度为60～100℃的条件下，搅拌10～180min，将钒浸出；
(5)将混合物过滤、分离后，分别得到含钒滤液和提钒尾渣。
上述方法中，所述步骤(4)的搅拌速率为60～600r/min。
进一步地，所述步骤(3)所述焙烧温度为800～950℃。
上述方法中，步骤(3)所述铬的化合物为Cr(OH)3或者Cr2O3的一种或两种。
上述方法中，所述步骤(1)所述钒渣中V2O5的质量含量大于4％。
上述方法中，步骤(5)所述提钒尾渣烘干后返回高炉烧结、冶炼铬铁或冶炼不锈钢。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
1.本发明的钒渣的提钒方法通过添加铬化合物进行高温氧化焙烧和稀硫酸浸出，整个处理过程避免有毒有害物质的产生，节约了资源和成本，并且添加的铬化合物一方面促进了钒渣中钒的氧化，另一方面可与钒渣中的铁反应生成了不溶于稀硫酸的铁铬固溶体，大大降低了酸浸过程的用酸量和杂质铁的浸出率，有利于后续的沉钒和资源回收利用。
2.本发明与现有的钒渣钠化焙烧-水浸提钒法相比，焙烧过程不产生有害有毒气体，并且尾渣中不含钠，因此能够完全返回高炉烧结或者用于冶炼铬铁利用，提高资源利用率的同时保证了成本的可实施性。
3.本发明与现有的钙化焙烧-酸浸提钒法相比，钒的浸出率较高，提钒尾渣中的铁得到了富集，并且大大降低了浸出过程的酸使用量，提高资源利用率的同时也有效降低了生产成本。
本发明的主要原理为：通过在钒渣中添加铬的化合物，使铬与铁在高温氧化焙烧时形成不溶于稀硫酸的铬铁固溶体，另一方面也促进了钒渣中尖晶石相的分解，使钒转化为易溶于酸的钒酸盐，那么在下一步酸浸时，提高了钒的浸出率，避免了铁离子进入溶液，减少了硫酸的消耗量。另一方面，也减少了从浸出液提取钒时铁离子的影响。
本发明涉及的主要反应方程式如下：
6Fe2SiO4+3O2＝6Fe2O3+6SiO2——[1]
4FeV2O3+7O2＝2Fe2O3+4V2O5——[2]
2Cr(OH)3＝Cr2O3+3H2O——[3]
Fe2O3+2Cr2O3＝5(Fe0.6Cr0.4)2O3——[4]
V2O5+CaO＝CaV2O6——[5]
V2O5+2CaO＝Ca2V2O7——[6]
V2O5+MgO＝MgV2O6——[7]
V2O5+MnO＝MnV2O6——[8]
具体实施方式
本发明实施例采用的钒渣来源于某企业，其化学成分以重量百分数计如表1所示：
表1 某企业的钒渣的主要化学成分(wt％)
实施例1
将1kg钒渣破碎成粒度小于150目的颗粒，然后进行强磁选，得到精钒渣和铁精粉，取筛分后的精钒渣300g,加入三氧化二铬30g,然后将二者混匀，混匀后钒铬渣料粉末置于高温炉内加热焙烧，将炉门微开，使混匀后钒铬渣料粉末处于空气氛围，加热温度为900℃，加热时间为120min，得到钒渣熟料；再将熟料破碎成粒度小于200目的颗粒，取破碎后钒渣熟料100g，加入3mol/L的硫酸溶液2000ml，在温度为95℃的条件下搅拌浸出120min，搅拌速度为500r/min；将混合物过滤、分离后，分别得到含钒滤液和提钒尾渣。
将铁精粉返回高炉烧结利用，将提钒尾渣烘干后供给高炉或者冶炼铬铁不锈钢等。
采用高锰酸钾-硫酸亚铁氨法测定含钒滤液中的钒含量，测定结果为钒的转浸率为91.2％。
实施例2
将1kg钒渣破碎成粒度小于150目的颗粒，然后进行强磁选，得到精钒渣和铁精粉，取筛分后的精钒渣300g,加入三氧化二铬20g,然后将二者混匀，混匀后钒铬渣料粉末置于高温炉内加热焙烧，将炉门微开，使混匀后钒铬渣料粉末处于空气氛围，加热温度为900℃，加热时间为60min，得到钒渣熟料；再将熟料破碎成粒度小于200目的颗粒，取破碎后钒渣熟料100g，加入1.5mol/L的硫酸溶液2000ml，在温度为95℃的条件下搅拌浸出90min，搅拌速度为500r/min；将混合物过滤、分离后，分别得到含钒滤液和提钒尾渣。
将铁精粉返回高炉烧结利用，将提钒尾渣烘干后供给高炉或者冶炼铬铁不锈钢等。
采用高锰酸钾-硫酸亚铁氨法测定含钒滤液中的钒含量，测定结果为钒的转浸率为90.6％。
实施例3
将1kg钒渣破碎成粒度小于150目的颗粒，然后进行强磁选，得到精钒渣和铁精粉，取筛分后的精钒渣300g,加入三氧化二铬20g,然后将二者混匀，混匀后钒铬渣料粉末置于高温炉内加热焙烧，将炉门微开，使混匀后钒铬渣料粉末处于空气氛围，加热温度为800℃，加热时间为90min，得到钒渣熟料；再将熟料破碎成粒度小于200目的颗粒，取破碎后钒渣熟料100g，加入4.5mol/L的硫酸溶液1000ml，在温度为75℃的条件下搅拌浸出90min，搅拌速度为500r/min；将混合物过滤、分离后，分别得到含钒滤液和提钒尾渣。
将铁精粉返回高炉烧结利用，将提钒尾渣烘干后供给高炉或者冶炼铬铁不锈钢等。
采用高锰酸钾-硫酸亚铁氨法测定含钒滤液中的钒含量，测定结果为钒的转浸率为87.2％。
实施例4
将1kg钒渣破碎成粒度小于150目的颗粒，然后进行强磁选，得到精钒渣和铁精粉，取筛分后的精钒渣300g,加入三氧化二铬40g,然后将二者混匀，混匀后钒铬渣料粉末置于高温炉内加热焙烧，将炉门微开，使混匀后钒铬渣料粉末处于空气氛围，加热温度为950℃，加热时间为30min，得到钒渣熟料；再将熟料破碎成粒度小于200目的颗粒，取破碎后钒渣熟料100g，加入1mol/L的硫酸溶液2000ml，在温度为95℃的条件下搅拌浸出90min，搅拌速度为500r/min；将混合物过滤、分离后，分别得到含钒滤液和提钒尾渣。
将铁精粉返回高炉烧结利用，将提钒尾渣烘干后供给高炉或者冶炼铬铁不锈钢等。
采用高锰酸钾-硫酸亚铁氨法测定含钒滤液中的钒含量，测定结果为钒的转浸率为91.7％。

Claims (10)

1.一种钒渣的铬化氧化焙烧-酸浸提钒方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将钒渣破碎后磨成粉末，粒度小于150目的颗粒；
(2)将钒渣粉末进行磁选，得到精钒渣粉末和铁精粉；
(3)将精钒渣粉末和铬的化合物进行混合均匀，精钒渣粉末与铬的化合物的质量比为5～20:1，然后将混匀后粉末进行高温焙烧，焙烧时高温炉内通入氧气，焙烧温度为650～1000℃，加热时间为10～120min，得到钒渣熟料；将钒渣熟料破碎成粒度小于200目的粉末；
(4)在钒渣熟料粉末中加入浓度为0.5～6mol/L的硫酸溶液，硫酸溶液的用量为1～25L/kg钒渣熟料；在温度为60～100℃的条件下，搅拌10～180min，将钒浸出；
(5)将混合物过滤、分离后，分别得到含钒滤液和提钒尾渣。
2.根据权利要求1所述的一种钒渣的铬化氧化焙烧-酸浸提钒方法，其特征在于，步骤(4)所述的搅拌速率为60～600r/min。
3.根据权利要求1或2所述的一种钒渣的铬化氧化焙烧-酸浸提钒方法，其特征在于，步骤(3)所述焙烧温度为800～950℃。
4.根据权利要求1或2所述的一种钒渣的铬化氧化焙烧-酸浸提钒方法，其特征在于，步骤(3)所述铬的化合物为Cr(OH)3或者Cr2O3的一种或两种。
5.根据权利要求3所述的一种钒渣的铬化氧化焙烧-酸浸提钒方法，其特征在于，步骤(3)所述铬的化合物为Cr(OH)3或者Cr2O3的一种或两种。
6.根据权利要求1或2或5所述的一种钒渣的铬化氧化焙烧-酸浸提钒方法，其特征在于，步骤(1)所述钒渣中V2O5的质量含量大于4％。
7.根据权利要求3所述的一种钒渣的铬化氧化焙烧-酸浸提钒方法，其特征在于，步骤(1)所述钒渣中V2O5的质量含量大于4％。
8.根据权利要求4所述的一种钒渣的铬化氧化焙烧-酸浸提钒方法，其特征在于，步骤(1)所述钒渣中V2O5的质量含量大于4％。
9.根据权利要求1或2或5或7或8所述的一种钒渣的铬化氧化焙烧-酸浸提钒方法，其特征在于，步骤(5)所述提钒尾渣烘干后返回高炉烧结、冶炼铬铁或冶炼不锈钢。
10.根据权利要求3所述的一种钒渣的铬化氧化焙烧-酸浸提钒方法，其特征在于，步骤(5)所述提钒尾渣烘干后返回高炉烧结、冶炼铬铁或冶炼不锈钢。
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