CN109402380B - 一种从钒渣中提钒的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种从钒渣中提钒的方法，所述方法为：将钒渣、碳酸钠和钒酸钠混合，然后对所得混合物料进行焙烧，得到焙烧熟料，将焙烧熟料进行浸出，固液分离后得到含钒浸出液。本发明利用钒酸钠和碳酸钠混合对钒渣进行焙烧提钒，提高了钒渣钠化焙烧钒的转化率，钒的转化率可达到92％以上，相比现有工艺提高5‑10％。此外，本发明利用钒渣亚熔盐法生产的中间产品中的钒酸钠进行添加，实现了对钒渣亚熔盐法生产的中间产品钒酸钠的充分利用，减少了钒酸钠的回收工序，同时降低了钠化焙烧中碳酸钠的添加量，降低了原料成本，具有良好的经济效益和应用前景。

Description

一种从钒渣中提钒的方法

技术领域

本发明属于冶金化工领域，具体涉及一种从钒渣中提钒的方法，尤其涉及一种利用钒酸钠和碳酸钠混合对钒渣进行焙烧提钒的方法。

背景技术

钠化焙烧的工艺基本原理是以Na₂CO₃为添加剂，通过高温钠化焙烧将低价态的钒转化为水溶性五价钒的钠盐，再对钠化焙烧产物直接水浸，得到含钒的浸取液，浸出液除杂后进行酸性铵盐沉钒生成多钒酸铵(APV)，多钒酸铵经过煅烧或还原后生成五氧化二钒(V₂O₅)或三氧化二钒(V₂O₃)。钠化焙烧工艺钒回收率低，单次焙烧钒回收率为80％左右，在焙烧过程中会产生有害的HCl、Cl₂等腐蚀性气体，污染环境。

CN101215005A公开了一种利用钒渣生产五氧化二钒的方法，针对高硅低钒钒渣，向钒渣中加入碱金属盐(碳酸钠、氯化钠、碳酸钾、氯化钾)，混合均匀后进行焙烧，经过后续冷却、浸出、除杂、沉钒以及煅烧等步骤，得到了五氧化二钒产品。该方法通过调节焙烧添加剂的种类和配比以及控制焙烧温度，提高了钒的转化率，尾渣中V₂O₅含量只有0.5-1％。

CN1884597A公开了一种提钒钠化焙烧复合添加剂，以氯化钠-碳酸钠为主体，同时加入0.5-2wt％的过渡金属盐的氧化物组成了复合焙烧添加剂，利用该复合焙烧添加剂对含钒矿物进行焙烧提钒时，提高了钒的转化率，缩短了焙烧时间。

CN106947875A公开了一种使用氢氧化钠和氯化钠混合配加及新型焙烧方式焙烧含铬钒渣的方法，按照氢氧化钠和氯化钠之和的质量与钒渣的质量为1:1，且氢氧化钠与氯化钠质量比为(1-5):(5-1)，微波加热后进行焙烧，然后用水进行浸出，过滤分离后得到含有钒、铬的溶液和未溶解的尾渣。该方法降低了焙烧温度，提高了钒的提取率。

CN102923774A公开了一种生产五氧化二钒过程中添加高钙钒渣进行钠化焙烧的方法，向传统的碳酸钠焙烧钒渣体系中加入一定量的高钙钒渣，使CaO含量提高到5％以上，后续再进行焙烧提钒。该方法通过加入高钙钒渣，并且进一步对工艺进行调整限定，提高了了钒的高转化率，且回转窑不会出现结球、结圈等现象。

CN105177278A公开了一种钒渣钠化焙烧的方法，在精钒渣、碳酸钠中加入钒铁冶炼渣，混匀后在780-830℃下进行焙烧。利用钒铁冶炼渣中所含的氧化铝、氧化镁、氧化钙等物质的耐高温特性，不用降低焙烧温度，即可提高钒的转化率，并且钒铁冶炼渣中含有较少的硅磷，降低了浸出液中杂质的含量。

CN103898315A公开了一种球团化钒渣焙烧的方法，分别将钠盐添加剂、粘结剂加入水中配制成粘性水溶液，将钒渣破碎并将破碎后的钒渣与所述粘性水溶液混合得到混合料，将所述混合料压制成球团后进行高温焙烧得到熟料，将破碎用水浸出，过滤后得到含钒浸出液。该方法采用将钠化添加剂、粘结剂与钒渣制成球团后再进行高温焙烧提钒的球团化钒渣焙烧方法，提高了钒的回收率，同时也避免了钒渣在高温焙烧过程中产生的粘结现象。

上述方法通过调整焙烧添加剂的组分或控制焙烧过程的条件实现了对钠化提钒过程钒的转化率的改善，但其仍然普遍存在反应条件苛刻、钒转化率较低以及钒回收过程中有毒气体及大量酸性氨氮废水排放等问题。因此有必要开发新的提钒方法对上述问题进行进一步改善。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种从钒渣中提钒的方法，通过对焙烧添加剂的选择和优化，提高了钒渣中钒元素的转化率，同时降低了生产成本。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种从钒渣中提钒的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将钒渣、碳酸钠和钒酸钠混合，然后对所得混合物料进行焙烧，得到焙烧熟料；

(2)将步骤(1)得到的焙烧熟料进行浸出，固液分离后得到含钒浸出液。

根据本发明，步骤(1)所述钒酸钠来自钒渣亚熔盐法提钒工艺的中间产品。钒渣亚熔盐法提钒工艺是一种新的提钒工艺，一般利用高浓度的氢氧化钠或氢氧化钾(40-50％)在150-200℃下对钒渣进行分解。该方法充分利用了亚熔盐介质中氧负离子化学活化与强化矿物分解的优异特性，可在较低温下实现钒渣的高效分解，其中间产品之一为较高纯度的钒酸钠。由于处在一个较为复杂的混合物体系，钒酸钠的后续利用工序较为复杂。本发明选择将钒渣亚熔盐法提钒工艺的中间产品直接与碳酸钠和钒渣混合进行提钒，可以充分利用其含有的钒酸钠，同时实现了对钒渣中钒元素的高效提取，具有良好的经济效益和实用价值。

根据本发明，步骤(1)所述钒酸钠中水分的含量为25-35％(质量百分含量)，例如可以是25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％或35％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。

钒酸钠中一定的水分含量能增加钒酸钠中钠的活性，进而提高钒渣中钒的转化率，经过实验验证，当加入的钒酸钠中的水分含量过低(＜25％)时，钒的转化率并不理想。而水分过高则增加了混合焙烧时的难度(钒酸钠为浆料)，且转化率并无明显的增加，因此综合考虑将其控制在25-35％时效果最佳。

根据本发明，步骤(1)所述混合物料中钒酸钠的质量分数为6-12％，例如可以是6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％、10％、10.5％、11％、11.5％或12％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。

根据本发明，步骤(1)所述混合物料中碳酸钠的质量分数为1-6％，例如可以是1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％或6％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。

本发明步骤(1)所述混合物料指钒渣、碳酸钠和钒酸钠三者混合后的物料，即上述碳酸钠和钒酸钠的添加比例均为三者质量之和的质量分数。

根据本发明，步骤(1)所述焙烧的温度为780-850℃，例如可以是780℃、790℃、800℃、810℃、820℃、830℃、840℃或850℃，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。

根据本发明，步骤(1)所述焙烧的时间为1-2.5h，例如可以是1h、0.3h、0.5h、0.8h、1h、1.3h、1.5h、1.8h、2h、2.3h或2.5h，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。

根据本发明，步骤(2)所述浸出过程的浸出剂为水。

根据本发明，步骤(2)所述浸出的温度为80-95℃，例如可以是80℃、83℃、85℃、88℃、90℃、92℃或95℃，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。

作为优选的技术方案，本发明所述从钒渣中提钒的方法包括以下步骤：

(1)将钒渣、碳酸钠和钒酸钠混合，然后将所得混合物料升温至780-850℃焙烧1-2.5h，得到焙烧熟料；其中，钒酸钠在混合物料中的质量分数为6-12％，碳酸钠在混合物料中的质量分数为1-6％，钒酸钠为钒渣亚熔盐法提钒工艺的中间产品；

(2)将步骤(1)得到的焙烧熟料在80-95℃下用水进行浸出，固液分离后得到含钒浸出液。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

(1)本发明利用钒酸钠和碳酸钠混合对钒渣进行焙烧提钒，提高了钒渣钠化焙烧钒的转化率，钒的转化率可达到92％以上；较传统的碳酸钠焙烧而言，钒转化率相比现有工艺提高5-10％。

(2)本发明通过在钒渣钠化焙烧过程中添加钒渣亚熔盐法生产中间产品中的钒酸钠，一方面，实现了对钒渣亚熔盐法生产的中间产品中的钒酸钠的充分利用，减少了钒酸钠的回收工序；另一方面降低了钠化焙烧中碳酸钠的添加量，降低了成本，并且取得了更好的提取效果，具有良好的经济效益和应用前景。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

本发明具体实施例部分的钒酸钠均来自钒渣亚熔盐法提钒工艺的中间产品，按照钒酸钠的加入比例和其在中间产品中的含量，直接称取钒渣亚熔盐法提钒工艺的中间产品与碳酸钠和钒渣进行混合。

本发明具体实施例部分碳酸钠和钒酸钠的加入比例均为钒渣、碳酸钠和钒酸钠三者的质量之和的百分含量。

以下为本发明典型但非限定性的实施例：

实施例1

(1)称取精钒渣10g(全钒含量5.0％)，配加6％碳酸钠和6％钒酸钠(含水量30％)，将物料充分混合均匀后置于坩埚中，在马弗炉中以790℃焙烧1.5h，得到焙烧熟料；

(2)用85℃的热水对步骤(1)得到的焙烧熟料浸出0.5h，浸出完成后过滤，得到含钒浸出液。

经过检测，步骤(1)结束后钒的焙烧转化率为88.3％。

实施例2

(1)称取精钒渣10g(全钒含量5.0％)，配加3％碳酸钠和9％钒酸钠(含水量35％)，将物料充分混合均匀后置于坩埚中，在马弗炉中以850℃焙烧1h，得到焙烧熟料；

(2)用90℃的热水对步骤(1)得到的焙烧熟料浸出0.5h，浸出完成后过滤，得到含钒浸出液。

经过检测，步骤(1)结束后钒的焙烧转化率为90.5％。

实施例3

(1)称取精钒渣10g(全钒含量5.0％)，配加1％碳酸钠和12％钒酸钠(含水量25％)，将物料充分混合均匀后置于坩埚中，在马弗炉中以810℃焙烧2h，得到焙烧熟料；

(2)用90℃的热水对步骤(1)得到的焙烧熟料浸出0.5h，浸出完成后过滤，得到含钒浸出液。

经过检测，步骤(1)结束后钒的焙烧转化率为92.1％。

实施例4

(1)称取精钒渣10g(全钒含量5.0％)，配加4％碳酸钠和8％钒酸钠(含水量28％)，将物料充分混合均匀后置于坩埚中，在马弗炉中以790℃焙烧2.5h，得到焙烧熟料；

(2)用95℃的热水对步骤(1)得到的焙烧熟料浸出0.5h，浸出完成后过滤，得到含钒浸出液。

经过检测，步骤(1)结束后钒的焙烧转化率为88.7％。

实施例5

(1)称取精钒渣10g(全钒含量5.0％)，配加2％碳酸钠和10％钒酸钠(含水量30％)，将物料充分混合均匀后置于坩埚中，在马弗炉中以800℃焙烧2h，得到焙烧熟料；

(2)用85℃的热水对步骤(1)得到的焙烧熟料浸出0.5h，浸出完成后过滤，得到含钒浸出液。

经过检测，步骤(1)结束后钒的焙烧转化率为90.3％。

实施例6

(1)称取精钒渣10g(全钒含量5.0％)，配加5％碳酸钠和7％钒酸钠(含水量30％)，将物料充分混合均匀后置于坩埚中，在马弗炉中以830℃焙烧1.5h，得到焙烧熟料；

(2)用90℃的热水对步骤(1)得到的焙烧熟料浸出0.5h，浸出完成后过滤，得到含钒浸出液。

经过检测，步骤(1)结束后钒的焙烧转化率为88.4％。

对比例1

(1)称取精钒渣10g(全钒含量5.0％)，配加12％碳酸钠，将物料充分混合均匀后置于坩埚中，在马弗炉中以800℃焙烧2h，得到焙烧熟料；

(2)用85℃的热水对步骤(1)得到的焙烧熟料浸出0.5h，浸出完成后过滤，得到含钒浸出液。

经过检测，步骤(1)结束后钒的焙烧转化率为82.4％。

对比例2

与实施例3相比，除了步骤(1)中加入的钒酸钠的含水量为10％外，其他步骤和条件与实施例3完全相同。

经过检测，步骤(1)结束后钒的焙烧转化率为87.9％。

由对比例1可知，利用传统的碳酸钠焙烧从钒渣中提钒时，钒的焙烧转化率只有82.4％。由实施例1-6可知，本发明利用钒酸钠和碳酸钠混合对钒渣进行焙烧提钒时，钒的转化率在88％以上，最高可达92％以上。较传统的碳酸钠焙烧而言，钒转化率相比现有工艺提高5-10％。

由对比例2可知，当钒酸钠中含水量为10％时，钒的焙烧转化率为87.9％，较实施例3降低了4％左右，说明钒酸钠中水含量过低会降低钒的转化率。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (6)

1.一种从钒渣中提钒的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将钒渣、碳酸钠和钒酸钠混合，然后对所得混合物料进行焙烧，得到焙烧熟料；

(2)将步骤(1)得到的焙烧熟料进行浸出，固液分离后得到含钒浸出液；

步骤(1)所述钒酸钠来自钒渣亚熔盐法提钒工艺的中间产品，所述钒酸钠中水分的含量为25-35％；

步骤(1)所述混合物料中钒酸钠的质量分数为6-12％，碳酸钠的质量分数为1-6％。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述焙烧的温度为780-850℃。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述焙烧的时间为1-2.5h。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述浸出过程的浸出剂为水。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述浸出的温度为80-95℃。

6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将钒渣、碳酸钠和钒酸钠混合，然后将所得混合物料升温至780-850℃焙烧1-2.5h，得到焙烧熟料；其中，钒酸钠在混合物料中的质量分数为6-12％，碳酸钠在混合物料中的质量分数为1-6％，钒酸钠为钒渣亚熔盐法提钒工艺的中间产品；

(2)将步骤(1)得到的焙烧熟料在80-95℃下用水进行浸出，固液分离后得到含钒浸出液。