CN109136537A - 钒钛磁铁矿制备液体提钒合格原料及直接提钒的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了钒钛磁铁矿制备液体提钒合格原料及直接提钒的工艺，属于冶金领域。本发明针对目前钒钛磁铁精矿的钠化提钒浸出率偏低的技术问题，提供了一种钒钛磁铁矿制备液体提钒合格原料及直接提钒的工艺，包括：将钒钛磁铁精矿、钠盐和水溶性淀粉混合，加水，进行造球，得球团；将球团于300～500℃放入回转窑，以8～12℃/min的速率升温至1150～1190℃氧化钠化焙烧1.5～2h，冷却，得液体提钒合格原料；再用稀硫酸提钒，得到钒液。本发明在造球时，加入水溶性淀粉，通过对球团的性质进行改进，并控制球团粒度和焙烧条件，使液体提钒合格原料中FeO不超过1.0wt％，显著提高了钒浸出率。

Description

钒钛磁铁矿制备液体提钒合格原料及直接提钒的工艺
技术领域
本发明属于冶金领域，涉及钒钛磁铁矿制备液体提钒合格原料及直接提钒的工艺。
背景技术
钒产品的生产通常采用钠盐提钒的方法，将含钒物料与钠盐磨细并混合均匀，在高温下进行氧化焙烧，使钒转化为五价，然后与钠结合生成水溶性的钒酸钠一类化合物，再用水进行浸取，钒从原料中溶出进入溶液，进一步讲钒从溶液中析出沉淀，再加工成各种钒产品。
目前，国内外对钒钛磁铁精矿的钠化提钒方法已经进行了较为充分的研究。CN101358301A公开了一种钒钛磁铁精矿直接提钒的方法，CN1629326A公开了一种含钒铁精矿球团提钒方法，但是现有工艺的钒浸出率均偏低，造成了极大的资源浪费。
发明内容
本发明为了提高钒钛磁铁精矿的钠化提钒浸出率，首先提供了钒钛磁铁矿制备液体提钒合格原料的工艺，包括以下步骤：
A、将钒钛磁铁精矿、钠盐和水溶性淀粉混合，加水，进行造球，得球团；其中，所述钠盐为NaCl、NaCO3、Na2SO4、NaOH或NaNO3中的至少一种；
B、将球团进行氧化焙烧，冷却，得液体提钒合格原料。
其中，上述所述的制取液体提钒合格原料的工艺中，步骤A中，所述钠盐的质量为钒钛磁铁精矿质量的9.5～12.0％；所述水溶性淀粉的质量为钒钛磁铁精矿质量的0.3～0.5％。
其中，上述所述的制取液体提钒合格原料的工艺中，步骤A中，所述造球的转速为20～25r/min。
其中，上述所述的制取液体提钒合格原料的工艺中，步骤A中，所述球团的粒度为5～6mm，含水量为9～10wt％。
其中，上述所述的制取液体提钒合格原料的工艺中，步骤B中，所述液体提钒合格原料中FeO质量含量不超过1.0％。
其中，上述所述的制取液体提钒合格原料的工艺中，步骤A中，所述钒钛磁铁精矿的化学成分包括：TFe 55.0～65.0％，FeO 17.0～28.0％，TiO25.0～13.0％，SiO21.5～7.5％，CaO 0.5～2.5％，MgO 0.5～3.5％，Al2O31.5～3.5％，V2O50.5～1.0％，Cr2O3：0.35～0.75％。
其中，上述所述的制取液体提钒合格原料的工艺中，步骤A中，所述水溶性淀粉的灰分不超过0.5％，粒度为-100目，纯度为不小于99.8％。
其中，上述所述的制取液体提钒合格原料的工艺中，步骤B中，所述氧化焙烧为：球团在300～500℃进入焙烧回转窑，然后以8～12℃/min升温至1150～1190℃，焙烧1.5～2h。
其中，上述所述的制取液体提钒合格原料的工艺中，步骤A中，所述冷却为采用空气冷却，球团以8～10℃/min的速率从1150～1190℃冷却至500～600℃。
在制备得到液体提钒合格原料后，本发明还提供了一种将其直接提钒的工艺，包括以下步骤：将上述所得的液体提钒合格原料与pH＝0.3～0.5的稀硫酸按质量比为2：1混合，控制温度为50～60℃，浸出时间为48～72h，过滤，洗涤，得提钒浸出液。
其中，上述所述的液体提钒合格原料直接提钒的工艺中，所述提钒浸出液的钒浓度为TV6.6～6.8g/L。
本发明的有益效果是：
本发明在造球时，加入添加剂，不加入对钠化提钒有影响的膨润土等含硅、铝粘结剂，通过对球团的性质进行改进，显著提高了钒浸出率；同时减小氧化球团的粒度至5～6mm，控制氧化焙烧条件，使液体提钒合格原料的FeO质量含量不超过1.0％，氧化焙烧更充分，进一步提高了钒的氧化和钠化转化率，使钒转浸率可达86％以上；极大降低了浸出剂用量，减少了后续废水处理成本。
具体实施方式
具体的，制取液体提钒合格原料的工艺，包括以下步骤：A、将钒钛磁铁精矿、钠盐和水溶性淀粉混合，加水，进行造球，得球团；其中，所述钠盐为NaCl、NaCO3、Na2SO4、NaOH或NaNO3中的至少一种；B、将球团进行氧化焙烧，冷却，得液体提钒合格原料。
本发明方法采用的钒钛磁铁精矿的化学成分一般包括：TFe 55.0～65.0％，FeO17.0～28.0％，TiO25.0～13.0％，SiO21.5～7.5％，CaO 0.5～2.5％，MgO 0.5～3.5％，Al2O31.5～3.5％，V2O5 0.5～1.0％，Cr2O3：0.35～0.75％。
本发明方法步骤A中，钠盐加入量为钒钛磁铁精矿质量的9.5～12.0％；同时加入钒钛磁铁精矿质量0.3～0.5％的水溶性淀粉作为改性剂，水溶性淀粉在球团干燥和高温氧化过程中，与钠盐共同作用，使球团变得疏松有孔，使球团氧化中气体交换效率更高，提高钒钛磁铁矿尖晶石中钒的氧化和钠化转化率，有利于降低氧化球团(即液体提钒合格原料)中FeO含量；且水溶性淀粉能完全溶于水呈现透明溶液，不影响球团中钒液的浸出，从而提高钒的转浸率；所述水溶性淀粉的灰分不超过0.5％，粒度为-100目，纯度为不小于99.8％。
步骤A中，钒钛磁铁精矿、钠盐和水溶性淀粉混合后，体系含水量一般为7～8wt％，控制造球转速为20～25r/min，加入适当量的水，制得粒度为5～6mm，含水量为9～10％的钒钛磁铁精矿氧化球团。
本发明方法在加入了水溶性淀粉的基础上，又减小钒钛磁铁精矿氧化球团的粒度至5～6mm，使球团在回转焙烧过程中与空气中氧的接触面积增大，大幅提高了氧化效率，减少氧化时间和能耗；同时控制球团在300～500℃进入焙烧回转窑，然后以8～12℃/min升温至1150～1190℃，焙烧1.5～2h，使氧化焙烧进行的更充分，进一步提供尖晶石中钒的氧化和钠化转化率，从而能够得到FeO质量含量不超过1.0％的液体提钒合格原料，有利于后续提高钒转浸率。
本发明方法步骤A中，氧化焙烧完成后，采用空气冷却，球团以8～10℃/min的速率从1150～1190℃冷却至500～600℃。
在制备得到液体提钒合格原料后，本发明还提供了一种将其直接提钒的工艺，包括以下步骤：将上述所得的液体提钒合格原料与pH＝0.3～0.5的稀硫酸按质量比为2：1混合，控制温度为50～60℃，浸出时间为48～72h，过滤，洗涤，得提钒浸出液。
由于本发明方法通过加入水溶性淀粉，控制合适粒级的球团、焙烧条件和冷却条件，使焙烧熟料中FeO质量含量不超过1.0％，熟料中钒更容易浸出，，因此可大幅降低浸出剂的用量，并且可使提钒浸出液的钒浓度达到TV6.6～6.8g/L，钒转浸率达86％以上。
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此将本发明保护范围限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
A、将钒钛磁铁精矿、硫酸钠和水溶性淀粉按质量比为100：11：0.3混合，在转速为20r/min条件下，喷入雾化水滴进行造球，得粒度为5.5mm、含水量为10％的球团；
B、将500g上述球团进行氧化焙烧，球团在400℃进入焙烧回转窑，然后以8℃/min升温至1180℃，焙烧1.5h，冷却至600℃，制得液体提钒合格原料，其FeO质量含量为0.8％；
C、取400g上述液体提钒合格原料直接加入200mLpH＝0.3的稀硫酸溶液中，置于60℃的恒温水浴锅中，浸出时间为72h，过滤，洗涤，得到浸出液TV浓度为6.75g/L的提钒浸出液和钒含量为0.049％的提钒尾渣，钒转浸率为87.32％。
实施例2
A、将钒钛磁铁精矿、碳酸钠和水溶性淀粉按质量比为100：9.5：0.3混合，转速为25r/min条件下，喷入雾化水滴进行造球，得粒度为6mm、含水量为10％的球团；
B、将600g上述球团进行氧化焙烧，球团在300℃进入焙烧回转窑，然后以10℃/min升温至1160℃，焙烧2h，冷却至600℃，制得液体提钒合格原料，其FeO质量含量为0.9％；
C、取500g上述液体提钒合格原料直接加入250mLpH＝0.5的稀硫酸溶液中，置于60℃的恒温水浴锅中，浸出时间为72h，过滤，洗涤，得到浸出液TV浓度为6.80g/L的提钒浸出液和钒含量为0.046％的提钒尾渣，钒转浸率为88.00％。
实施例3
A、将钒钛磁铁精矿、硫酸钠、碳酸钠和水溶性淀粉按质量比为100：6：3.5：0.4混合，在转速为20r/min条件下，喷入雾化水滴进行造球，得粒度为5mm、含水量为9.5％的球团；
B、将600g球团进行氧化焙烧，球团在300℃进入焙烧回转窑，然后以10℃/min升温至1160℃，焙烧2h，冷却至600℃，制得液体提钒合格原料，其FeO质量含量为0.9％；
C、取400g上述液体提钒合格原料直接加入200mLpH＝0.3的稀硫酸溶液中，置于60℃的恒温水浴锅中，浸出时间为72h，过滤，洗涤，得到浸出液TV浓度为6.68g/L的提钒浸出液和钒含量为0.052％的提钒尾渣，钒转浸率为86.42％。

Claims (10)

1.钒钛磁铁矿制备液体提钒合格原料及直接提钒的工艺，其特征在于：包括以下步骤：
A、将钒钛磁铁精矿、钠盐和水溶性淀粉混合，加水，进行造球，得球团；其中，所述钠盐为NaCl、NaCO3、Na2SO4、NaOH或NaNO3中的至少一种；
B、将球团进行氧化焙烧，冷却，得液体提钒合格原料。
2.根据权利要求1所述的制取液体提钒合格原料的工艺，其特征在于：步骤A中，所述钠盐的质量为钒钛磁铁精矿质量的9.5～12.0％；所述水溶性淀粉的质量为钒钛磁铁精矿质量的0.3～0.5％。
3.根据权利要求1所述的制取液体提钒合格原料的工艺，其特征在于：步骤A中，所述造球的转速为20～25r/min；所述球团的粒度为5～6mm，含水量为9～10wt％。
4.根据权利要求1所述的制取液体提钒合格原料的工艺，其特征在于：步骤B中，所述液体提钒合格原料中FeO质量含量不超过1.0％。
5.根据权利要求1所述的制取液体提钒合格原料的工艺，其特征在于：步骤A中，所述钒钛磁铁精矿的化学成分包括：TFe 55.0～65.0％，FeO 17.0～28.0％，TiO2 5.0～13.0％，SiO2 1.5～7.5％，CaO 0.5～2.5％，MgO 0.5～3.5％，Al2O3 1.5～3.5％，V2O5 0.5～1.0％，Cr2O3：0.35～0.75％。
6.根据权利要求1所述的制取液体提钒合格原料的工艺，其特征在于：步骤A中，所述水溶性淀粉的灰分不超过0.5％，粒度为-100目，纯度为不小于99.8％。
7.根据权利要求1所述的制取液体提钒合格原料的工艺，其特征在于：步骤B中，所述氧化焙烧为：球团在300～500℃进入焙烧回转窑，然后以8～12℃/min升温至1150～1190℃，焙烧1.5～2h。
8.根据权利要求1所述的制取液体提钒合格原料的工艺，其特征在于：步骤A中，所述冷却为采用空气冷却，球团以8～10℃/min的速率从1150～1190℃冷却至500～600℃。
9.液体提钒合格原料直接提钒的工艺，其特征在于：将权利要求1～8任一项所得的液体提钒合格原料与pH＝0.3～0.5的稀硫酸按质量比为2：1混合，控制温度为50～60℃，浸出时间48～72h，过滤，洗涤，得提钒浸出液。
10.根据权利要求9所述的液体提钒合格原料直接提钒的工艺，其特征在于：所述提钒浸出液的钒浓度为TV6.6～6.8g/L。
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