CN107385224B - 一种从钒铁冶炼刚玉渣中回收铝的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于冶金领域，具体涉及一种从铝热法冶炼钒铁刚玉渣中回收铝的方法。该方法包括以下步骤：将水淬并破碎后的刚玉渣进行强酸浸出，过滤后对酸浸液进行中和沉淀，并对沉淀物进行热分解，最终得氧化铝粉末。本发明不仅能够回收含钒刚玉渣中的铝，实现钒铁冶炼用铝的循环使用，同时中和液可作为沉钒原料，进一步提高钒铁冶炼系统综合收率。

Description

一种从钒铁冶炼刚玉渣中回收铝的方法
技术领域
本发明属于冶金领域，具体涉及一种从铝热法冶炼钒铁刚玉渣中回收铝的方法。
背景技术
铝热法冶炼钒铁过程中除了能够得到成分和性能较为稳定的钒铁合金之外，冶炼过程中还会产生大量的刚玉质废渣，刚玉渣中主要成分为镁铝尖晶石、铝酸钙，同时含有少量钒、钛氧化物，其渣中还原产物Al2O3含量一般在65～85％之间。目前，该系废弃物主要作为炼钢保护渣的原料，同时还部分用于制造低温耐材、高铝水泥及建筑等低附加值产品。
目前，钒铁冶炼刚玉渣综合利用有两条途径。对于含钒量较高的刚玉渣，可作为提钒原料；对于含钒量较低的刚玉渣则主要对其资源化利用。专利CN201610317201.3提供了一种从含钒刚玉渣中回收钒的方法，能够有效地回收高含钒量渣中的钒，从而提高冶炼系统钒的综合收率。专利CN102912158B提供了一种利用钒精渣冶炼中钒铁的方法，将钒精渣作为冶炼原料进行金属熔炼，缩短了工艺流程，降低了生产成本。专利CN102560006B提供了一种钒铁冶炼炉渣的利用方法及预熔型精炼渣，最终形成含12CaO·7Al2O3和/或3CaO·Al2O3相的渣，冷却后可作为满足炼钢工艺的预熔型精炼渣。专利CN103642988A提供了一种用刚玉渣进行钢水精炼的方法，该方法通过微调刚玉渣成分直接将其用于炼钢中间包精炼工序，解决炉渣再利用问题，且精炼脱硫效果好。
从上述公开的技术来看，虽然目前钒铁冶炼刚玉渣在冶金、建筑等领域有一定的应用，但是其资源化利用水平以及处理能力有限，不能满足钒铁冶炼大渣量、高效利用的需求。因此，本发明提供了一种从钒铁冶炼刚玉渣中回收铝的方法。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种从铝热还原制备钒铁合金过程中产生的含钒刚玉渣回收铝的方法。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，包括以下步骤：
a、将钒铁冶炼过程中排出的熔融刚玉渣进行水淬，水淬结束后干燥、破碎；
b、破碎的刚玉渣与硫酸混合搅拌反应，控制反应结束后体系pH为-0.5～1.5，过滤得滤液；
c、向滤液中加入碱液调至体系pH为2.1～8.0，加入晶种进行沉淀，过滤得滤饼；
d、将滤饼洗涤、干燥、煅烧即可。
具体的，上述方法步骤a中，所述熔融刚玉渣的温度≥1800℃。
具体的，上述方法步骤a中，所述水淬的水温为10～30℃。
优选的，上述方法步骤b中，所述钒铁冶炼刚玉渣的粒度为50～200目。
优选的，上述方法步骤b中，所述硫酸的浓度为0.5～4.0mol/L。
具体的，上述方法步骤b中，所述反应温度为25～150℃。优选50～150℃。反应时间为20～80min。
具体的，上述方法步骤b中，所述搅拌转速为100～500rpm/min。
具体的，上述方法步骤b中，反应采用的设备为酸性锆质反应釜或玻璃质反应釜。
优选的，上述方法步骤c中，所述pH为4.0～7.0。
优选的，上述方法步骤c中，所述碱液为氢氧化钠溶液，浓度为1.0～4.0mol/L。
优选的，上述方法步骤c中，所述晶种为Al(OH)3，粒度范围为0.1～1.0mm。
优选的，上述方法步骤d中，干燥温度为50～150℃，煅烧温度为400～1300℃。
本发明方法具有以下优点：
(1)提供了一种处理钒铁冶炼含钒刚玉渣的方法，从而解决因炉渣堆积导致的环境问题；
(2)不仅能够大幅回收钒铁冶炼过程渣中的铝，使铝得以循环利用，同时处理后废水还可进一步液态提钒原料，进一步提高系统钒收率。
具体实施方式
一种从钒铁冶炼刚玉渣中回收铝的方法，包括以下步骤：
a、将钒铁冶炼过程渣盘中的熔融刚玉渣快速转运至水淬池进行水淬，水淬完成后进行干燥破碎；
b、将破碎到50～200目的刚玉渣添加到反应釜中，通过搅拌、加热使刚玉渣分解，控制反应结束后体系pH为-0.5～1.5，过滤得滤液；
c、向滤液中逐渐加入高浓度碱液控制体系pH为2.1～8，再加入晶种结晶并搅拌，待沉淀完全后进行过滤，得滤饼和滤液；其中滤液可作为提取钒的一种液体原料；
d、滤饼洗涤、干燥、高温煅烧，最终得到氧化铝粉末。
本发明方法步骤b中，为了使硫酸充分分解刚玉渣，对体系进行加热升温，控制温度为25～150℃。优选50～150℃。该反应可采用的设备为酸性锆质反应釜或玻璃质反应釜。
本发明方法步骤b中，体系pH值过低达不到浸出效果，pH值过高浪费酸液，则控制体系pH为0.5～1.5。
本发明方法步骤c中，体系pH值为2.1～8，低于或高于均会发生离子沉淀或其他化学反应。优选pH为4.0～7.0。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
酸溶条件：刚玉渣粒度：100目；H2SO4溶液：1.0mol/L；搅拌速率：200rpm/min；酸溶温度：30℃；酸溶pH值控制：0.5；稳定溶解时间：30min。
沉淀条件：NaOH溶液：1.0mol/L，室温；沉淀pH值控制5.0；稳定沉淀时间30min；分离滤饼后洗涤次数：3次。
煅烧条件：干燥温度：60℃；干燥时间：2h；煅烧温度：650℃；煅烧时间：3h。
本实施例的铝回收率为59.8％，比表面积126m2/g。
实施例2
酸溶条件：刚玉渣粒度：150目；H2SO4溶液：1.5mol/L；搅拌速率：200rpm/min；酸溶温度：50℃；酸溶pH值控制：-0.2；稳定溶解时间：50min。
沉淀条件：NaOH溶液：1.0mol/L，室温；沉淀pH值控制5.5；稳定沉淀时间30min；分离滤饼后洗涤次数：3次。
煅烧条件：干燥温度：60℃；干燥时间：2h；煅烧温度：650℃；煅烧时间：3h。
本实施例的铝回收率为65.3％，比表面积123m2/g。
实施例3
酸溶条件：刚玉渣粒度：150目；H2SO4溶液：1.5mol/L；搅拌速率：200rpm/min；酸溶温度：80℃；酸溶pH值控制：-0.2；稳定溶解时间：50min
沉淀条件：NaOH溶液：2.0mol/L，室温；沉淀pH值控制7.0；稳定沉淀时间30min；分离滤饼后洗涤次数：3次；
煅烧条件：干燥温度：110℃；干燥时间：2h；煅烧温度：1200℃；煅烧时间：3h。
本实施例的铝回收率为73.5％，比表面积78m2/g。
实施例4
酸溶条件：刚玉渣粒度：150目；H2SO4溶液：2.0mol/L；搅拌速率：200rpm/min；酸溶温度：120℃；酸溶pH值控制：-0.2；稳定溶解时间：60min
沉淀条件：NaOH溶液：2.0mol/L，室温；沉淀pH值控制7.5；稳定沉淀时间30min；分离滤饼后洗涤次数：3次；
煅烧条件：干燥温度：110℃；干燥时间：2h；煅烧温度：1300℃；煅烧时间：3h。
本实施例的铝回收率为93.2％，比表面积72m2/g。

Claims (10)

1.从钒铁冶炼刚玉渣中回收铝的方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、将钒铁冶炼过程中排出的熔融刚玉渣进行水淬，水淬结束后干燥、破碎；所述刚玉渣为铝热还原制备钒铁合金过程中产生的含钒刚玉渣；
b、破碎的刚玉渣与硫酸混合搅拌反应，控制反应结束后体系pH为-0.5～1.5，过滤得滤液；所述反应温度为25～150℃；
c、向滤液中加入碱液调至体系pH为2.1～8.0，加入晶种进行沉淀，过滤得滤饼和滤液；滤液作为提取钒的一种液体原料；
d、将滤饼洗涤、干燥、煅烧，得到氧化铝。
2.根据权利要求1所述的从钒铁冶炼刚玉渣中回收铝的方法，其特征在于：步骤b中，所述钒铁冶炼刚玉渣的粒度为50～200目。
3.根据权利要求1所述的从钒铁冶炼刚玉渣中回收铝的方法，其特征在于：步骤b中，所述硫酸的浓度为0.5～4.0mol/L。
4.根据权利要求1所述的从钒铁冶炼刚玉渣中回收铝的方法，其特征在于：步骤b中，所述反应温度为50～150℃。
5.根据权利要求1所述的从钒铁冶炼刚玉渣中回收铝的方法，其特征在于：步骤b中，所述搅拌转速为100～500rpm/min。
6.根据权利要求1所述的从钒铁冶炼刚玉渣中回收铝的方法，其特征在于：步骤b中，反应采用的设备为酸性锆质反应釜或玻璃质反应釜。
7.根据权利要求1所述的从钒铁冶炼刚玉渣中回收铝的方法，其特征在于：步骤c中，所述pH为4.0～7.0。
8.根据权利要求1所述的从钒铁冶炼刚玉渣中回收铝的方法，其特征在于：步骤c中，所述碱液为氢氧化钠溶液，浓度为1.0～4.0mol/L。
9.根据权利要求1所述的从钒铁冶炼刚玉渣中回收铝的方法，其特征在于：步骤c中，所述晶种为Al(OH)3，粒度为0.1～1.0mm。
10.根据权利要求1所述的从钒铁冶炼刚玉渣中回收铝的方法，其特征在于：步骤d中，干燥温度为50～150℃，煅烧温度为400～1300℃。
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