CN109161695A - 钙化焙烧钒渣选择性浸出钒的方法 - Google Patents

钙化焙烧钒渣选择性浸出钒的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及钙化焙烧钒渣选择性浸出钒的方法，属于钒渣浸出技术领域。本发明解决的技术问题是钙化焙烧钒渣酸浸选择性不好，导致后续对杂质Mn、Mg的净化工艺复杂、成本高。本发明公开了钙化焙烧钒渣选择性浸出钒的方法，步骤包括在钙化焙烧钒渣熟料中加入水、浸出剂，调节pH值为2.5～4.0，进行浸出，最后将浸出结束后得到的矿浆固液分离，所述浸出剂为氟化物和草酸类物质组成的混合物。本发明钒的浸出率为88～95％，所得含钒浸出液中钒浓度为15～55g/L，锰浓度为0.8～3.2g/L，镁浓度0.1～0.6g/L，浸出液杂质含量低，可直接用于后续沉钒，浸出渣可用于继续提取有价元素或综合利用。

Description

钙化焙烧钒渣选择性浸出钒的方法
技术领域
本发明属于钒渣浸出技术领域，具体涉及钙化焙烧钒渣选择性浸出钒的方法。
背景技术
钒具有许多优良的理化特性和机械特性，广泛地应用于现代工业中。随着我国现代化建设的高速发展，钒及其化合物的需求量越来越大，并且对高纯度钒及其化合物的要求越来越高。全世界约有80％的钒来自钒渣提钒，目前已规模化的生产工艺有钠化焙烧水浸提钒工艺和钙化焙烧酸浸提钒工艺两种。
由于钒渣中通常含有2～10％MnO、1～4％MgO，在采用酸浸提钒工艺时，由于酸浸选择性差，在浸取过程中，杂质Mn、Mg伴随V进入溶液中。张菊花的研究表明采用硫酸浸出钙化焙烧后钒渣中的钒，在钒浸出的同时，杂质元素Ca、Mn、Mg、Al、Si、P的浸出率为10％～30％(张菊花，张伟，张力，等.酸浸对钙化焙烧提钒工艺钒浸出率的影响[J].东北大学学报(自然科学版)，2014,35(11):1574-1578.)。杂质的浸出不仅影响后续沉钒效果，且最终所得产品中杂质含量高，市场竞争力差。因此，想要得到高品质的五氧化二钒，钙化焙烧钒渣在酸浸后沉钒之前，必须对钒浸出液进行除杂净化处理。通常的除杂方法有沉淀净化、萃取净化、离子交换等。如采用沉淀净化，调节pH值到8～12去除钒浸出液中的Mn、Mg杂质，除杂后又加酸调节pH到1.5～2.5进行后续沉钒，然而此除杂过程不仅酸碱消耗量大，而且净化过程中杂质形成的水合氧化物沉淀会吸附钒，造成大量钒损失。而无论是萃取净化，还是离子交换净化等净化方式，都会增加工艺流程和生产成本。
发明内容
本发明解决的技术问题是现有的钙化焙烧钒渣酸浸选择性不好，导致后续对杂质Mn、Mg的净化工艺复杂、成本高。
本发明解决上述问题的技术方案是提供钙化焙烧钒渣选择性浸出钒的方法，步骤如下：在钙化焙烧钒渣熟料中加入水、浸出剂得到矿浆，调节pH值为2.5～4.0，进行浸出，将浸出结束后得到的矿浆固液分离，得到含钒浸出液和浸出渣，所述浸出剂为氟化物和草酸类物质组成的混合物，草酸类物质为草酸或草酸盐。
其中，钙化焙烧钒渣熟料是先通过高炉铁水经转炉吹炼造渣法制备得到钒渣，然后在钒渣中加入CaO经焙烧得到。
其中，钙化焙烧钒渣熟料中以质量百分数计包括V2O5 10～18wt％，MnO 2～10wt％，MgO 1～4wt％。
其中，钙化焙烧钒渣熟料磨细至粒径小于0.074mm占65～80wt％。
其中，氟化物为氟化钠、氟化钾、氟化铵和氟化氢铵中的至少一种。
其中，草酸盐为草酸钠、草酸钾、草酸氢钠及草酸氢钾中的至少一种。
其中，氟化物与草酸类物质的质量比为1︰(2～10)。
其中，水的加入量为每千克钙化焙烧钒渣熟料加1.2～3.5升水。
其中，浸出剂加入量为钙化焙烧钒渣熟料的3～8wt％。
其中，加入酸或碱调节矿浆pH值，然后在40～80℃条件下搅拌浸出30～100min。
本发明的有益效果：
本发明对钙化焙烧钒渣熟料中钒的浸出具有选择性，可同时实现钒和杂质锰、镁的有效分离，其中钒的浸出率为88～95％，所得含钒浸出液中钒浓度为15～55g/L，锰浓度为0.8～3.2g/L，镁浓度0.1～0.6g/L；本发明在提钒工艺流程的前阶段将钒同杂质锰、镁分离，使含钒浸出液中的锰、镁含量显著降低，避免了后续净化集钒的能力下降和杂质对五氧化二钒产品纯度的影响；本发明在对钙化焙烧渣钒熟料浸出过程的同时去除了锰、镁等杂质，减少了后续除杂工序，缩短了工艺流程、降低了生产成本。
具体实施方式
钙化焙烧酸浸提钒通常是先将钒与杂质一起浸出，然后再去除浸出液中的杂质，最后再沉钒，而本发明浸出剂的使用，不仅能够与杂质形成沉淀从而去除锰、镁，同时还能起到提供酸性浸出环境的作用，因而本发明在浸出的过程中只浸出钒而抑制杂质进入到浸出液，其实质是在浸出钒的同时完成了除杂。
本发明提供钙化焙烧钒渣选择性浸出钒的方法，步骤如下：在钙化焙烧钒渣熟料中加入水、浸出剂得到矿浆，调节pH值为2.5～4.0，进行浸出，将浸出结束后得到的矿浆固液分离，得到含钒浸出液和浸出渣，所述浸出剂为氟化物和草酸类物质组成的混合物，草酸类物质为草酸或草酸盐。
在酸性条件下，氟化物易与溶液中的镁结合生成氟化镁沉淀，锰易与溶液中草酸根结合生成草酸锰沉淀，而钒以钒酸根阴离子的形式存在于溶液中，从而达到锰、镁与钒分离的效果。浸出过程中涉及到的化学反应如下：
V2O5+H+→VO2 +
MnO+H+→Mn2+
MgO+H+→Mg2+
Mn2++C2O4 2-→MnC2O4↓
Mg2++2F-→MgF2↓
从钒钛磁铁矿中提取钒目前主要采用转炉吹炼造渣法从高炉铁水中制取钒渣，即运用选择氧化的原理采用高速纯氧射流在转炉中对含钒铁水进行搅拌，将铁水中的钒氧化成高价稳定的钒氧化物从而得到钒渣。对于钒渣进一步提钒，目前主要有钠化焙烧-水浸和钙化焙烧-酸浸工艺，其中钙化焙烧-酸浸工艺可以消除SO2、Cl2等有害气体排放而导致的环境污染，被认为是“清洁钒”生产工艺。本发明钙化焙烧钒渣熟料是根据钒渣中V2O5的含量按mCaO:mV2O5＝0.3～1加入CaO后在600～900℃焙烧2～4h后所得。
其中，钙化焙烧钒渣熟料中以质量百分数计包括V2O5 10～18wt％，MnO 2～10wt％，MgO 1～4wt％。
其中，钙化焙烧钒渣熟料磨细至粒径小于0.074mm占65～80wt％。
其中，氟化物为氟化钠、氟化钾、氟化铵和氟化氢铵中的至少一种。
其中，草酸盐为草酸钠、草酸钾、草酸氢钠及草酸氢钾中的至少一种。
其中，氟化物与草酸类物质的质量比为1︰(2～10)。这个比例是基于钙化焙烧钒渣熟料中MgO与MnO的含量比以及生成相应沉淀物所需加入氟化物与草酸盐的化学计量比来确定。
其中，水的加入量为每千克钙化焙烧钒渣熟料加1.2～3.5升水。
其中，浸出剂加入量为钙化焙烧钒渣熟料的3～8wt％。浸出剂加入量根据钙化焙烧熟料中MgO与MnO的含量来确定。
其中，加入酸或碱调节矿浆pH值，然后在40～80℃条件下搅拌浸出30～100min。pH值过高，会导致钒的浸出率低，而pH值过低，会导致杂质铁大量浸出。
本发明浸出后得到的浸出液杂质含量低，可直接用于后续沉钒，浸出渣可用于继续提取有价元素或综合利用。
实施例1
将钒渣钙化焙烧熟料磨细至粒径小于0.074mm占65wt％，得到磨细熟料；向磨细熟料中加入水，每千克磨细熟料中加入的水为1.2升，再加入浸出剂，浸出剂加入量为磨细熟料的4wt％；调节矿浆pH值为2.5，然后在80℃条件下搅拌60min得到反应后矿浆；将反应后矿浆固液分离，得含钒浸出液和浸出渣。
所述钒渣钙化焙烧熟料中V2O5含量12.17wt％，MnO含量4.13wt％，MgO含量1.92wt％；浸出剂由氟化铵与草酸组成，氟化铵与草酸质量比为1:3。
经检测，本实施例中钒的浸出率为89.51％，所得含钒浸出液中钒浓度为50.84g/L，锰浓度为3.18g/L，镁浓度0.52g/L。
实施例2
将钒渣钙化焙烧熟料磨细至粒径小于0.074mm占70wt％，得到磨细熟料；向磨细熟料中加入水，每千克磨细熟料中加入的水为1.5升，再加入浸出剂，浸出剂加入量为磨细熟料的6wt％；调节矿浆pH值为3.0，然后在60℃条件下搅拌80min得到反应后矿浆；将反应后矿浆固液分离，得含钒浸出液和浸出渣。
所述钒渣钙化焙烧熟料中V2O5含量14.12wt％，MnO含量6.85wt％，MgO含量2.17wt％；浸出剂由氟化钙与草酸钾组成，氟化钙与草酸钾质量比为1:6。
经检测，本实施例中钒的浸出率为92.32％，所得含钒浸出液中钒浓度为48.68g/L，锰浓度为2.88g/L，镁浓度0.35g/L。
实施例3
将钒渣钙化焙烧熟料磨细至粒径小于0.074mm占75wt％，得到磨细熟料；向述磨细熟料中加入水，每千克磨细熟料中加入的水为2.5升，再加入浸出剂，浸出剂加入量为磨细熟料的8wt％；调节矿浆pH值为3.6，然后在40℃条件下搅拌90min得到反应后矿浆；将反应后矿浆固液分离，得含钒浸出液和浸出渣。
所述钒渣钙化焙烧熟料中V2O5含量17.61wt％，MnO含量8.89wt％，MgO含量3.85wt％；浸出剂由氟化氢铵与草酸钠组成，氟化氢铵与草酸钠质量比为1:8。
经检测，本实施例中钒的浸出率为94.82％，所得含钒浸出液中钒浓度为37.41g/L，锰浓度为1.12g/L，镁浓度0.23g/L。
实施例4
将钒渣钙化焙烧熟料磨细至粒径小于0.074mm占80wt％，得到磨细熟料；
向磨细熟料中加入水，每千克磨细熟料中加入的水为3.0升，再加入浸出剂，浸出剂加入量为磨细熟料的5wt％；调节矿浆pH值为3.0，然后在60℃条件下搅拌60min得到反应后矿浆；将反应后矿浆固液分离，得含钒浸出液和浸出渣。
所述钒渣钙化焙烧熟料中V2O5含量10.61wt％，MnO含量5.37wt％，MgO含量1.86wt％；浸出剂由氟化钠与草酸氢钾组成，氟化钠与草酸氢钾质量比为1:2。
经检测，本实施例中钒的浸出率为90.75％，所得含钒浸出液中钒浓度为17.98g/L，锰浓度为2.12g/L，镁浓度0.47g/L。

Claims (10)

1.钙化焙烧钒渣选择性浸出钒的方法，其特征在于包括如下步骤：在钙化焙烧钒渣熟料中加入水、浸出剂得到矿浆，调节pH值为2.5～4.0，进行浸出，将浸出结束后得到的矿浆固液分离，得到含钒浸出液和浸出渣，所述浸出剂为氟化物和草酸类物质组成的混合物，草酸类物质为草酸或草酸盐。
2.根据权利要求1所述的钙化焙烧钒渣选择性浸出钒的方法，其特征在于：所述钙化焙烧钒渣熟料是先通过高炉铁水经转炉吹炼造渣法制备得到钒渣，然后在钒渣中加入CaO经焙烧得到。
3.根据权利要求1或2所述的钙化焙烧钒渣选择性浸出钒的方法，其特征在于：所述钙化焙烧钒渣熟料中以质量百分数计包括V2O5 10～18wt％，MnO 2～10wt％，MgO 1～4wt％。
4.根据权利要求1～3任一项所述的钙化焙烧钒渣选择性浸出钒的方法，其特征在于：将所述钙化焙烧钒渣熟料磨细至粒径小于0.074mm占65～80wt％。
5.根据权利要求1～4任一项所述的钙化焙烧钒渣选择性浸出钒的方法，其特征在于：所述氟化物为氟化钠、氟化钾、氟化铵和氟化氢铵中的至少一种。
6.根据权利要求1～5任一项所述的钙化焙烧钒渣选择性浸出钒的方法，其特征在于：所述草酸盐为草酸钠、草酸钾、草酸氢钠及草酸氢钾中的至少一种。
7.根据权利要求1～6任一项所述的钙化焙烧钒渣选择性浸出钒的方法，其特征在于：所述氟化物与草酸类物质的质量比为1︰(2～10)。
8.根据权利要求1～7任一项所述的钙化焙烧钒渣选择性浸出钒的方法，其特征在于：所述水的加入量为每千克钙化焙烧钒渣熟料加1.2～3.5升水。
9.根据权利要求1～8任一项所述的钙化焙烧钒渣选择性浸出钒的方法，其特征在于：所述浸出剂加入量为钙化焙烧钒渣熟料的3～8wt％。
10.根据权利要求1～9任一项所述的钙化焙烧钒渣选择性浸出钒的方法，其特征在于：加入酸或碱调节矿浆pH值，然后在40～80℃条件下搅拌浸出30～100min。
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