CN109439889B - 一种资源化利用钒酸钠的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种资源化利用钒酸钠的方法，所述方法为：将钒酸钠与钒渣混合后进行焙烧，得到焙烧熟料，然后对焙烧熟料进行浸出，固液分离后得到含钒浸出液和提钒尾渣。本发明利用钒酸钠和钒渣混合焙烧，浸出后实现了对钒元素的高效提取，钒的浸出率可达94％以上。本发明在钒渣钠化焙烧过程中添加钒渣亚熔盐法生产的中间产品，利用其中的钒酸钠和钒渣进行钠化焙烧，同时实现了对钒渣亚熔盐法提钒工艺中间产品中的钒酸钠的良好利用以及对钒渣中钒元素的高效提取。该过程精简了钒渣亚熔盐法提钒工艺中间产品中的钒酸钠的提取工艺流程，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。

Description

一种资源化利用钒酸钠的方法
技术领域
本发明属于冶金化工领域，具体涉及一种资源化利用钒酸钠的方法。
背景技术
目前钒渣大都采用回转窑钠法焙烧工艺，该工艺焙烧温度高达850℃，钒回收率低，经多次高温焙烧后钒回收率仅为70-80％，且钒渣中的铬不能回收，造成资源浪费，含铬的提钒尾渣易造成二次污染。回转窑钠法焙烧过程产生大量的含硫、含氯等有害废气，铵沉过程会产生大量的高盐度、含氨氮废水，严重污染环境，且治理代价大。
钒渣亚熔盐法钒铬共提清洁生产技术是一种新工艺，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。钒渣亚熔盐法提钒工艺利用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。采用亚熔盐技术处理钒渣，可将钒渣的转化温度由传统的800℃降至150-200℃，钒的转化率由不足80％提高至94％以上，铬的转化率由不能回收提高至接近84％。钒酸钠是钒渣亚熔盐法钒铬共提新工艺的中间产品之一，还需要进一步转化成五氧化二钒或三氧化二钒产品。但由于处在一个较为复杂的混合物体系，钒酸钠的后续转化利用工序较为复杂，增加了生产的投入。
钒渣的钠化焙烧是指向钒渣中加入钠盐作为焙烧添加剂，通过高温焙烧将低价态的钒转化为水溶性五价钒的盐，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)。
现有技术中，最常用的焙烧添加剂为碳酸钠，氯化钠、碳酸钾或氯化钾等碱金属盐也逐渐被应用于对钒渣的焙烧中。但是，现有的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等腐蚀性气体以及大量酸性氨氮废水，污染环境。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种资源化利用钒酸钠的方法，同时实现了对钒渣亚熔盐法提钒工艺中间产品中的钒酸钠的良好利用以及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。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种资源化利用钒酸钠的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将钒酸钠与钒渣混合后进行焙烧，得到焙烧熟料；
(2)对步骤(1)得到的焙烧熟料进行浸出，固液分离后得到含钒浸出液和提钒尾渣。
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中间产品。
根据本发明，步骤(1)所述钒酸钠中的钠与钒渣中钒的质量比为(0.8-2):5，例如可以是0.8:5、0.9:5、1:5、1.1:5、1.2:5、1.3:5、1.4:5、1.5:5、1.6:5、1.7:5、1.8:5、1.9:5或2:5，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)所述焙烧的温度为700-850℃，例如可以是700℃、730℃、750℃、780℃、800℃、830℃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0.5-3h，例如可以是0.5h、0.8h、1h、1.3h、1.5h、2h、2.3h、2.5h、2.8h或3h，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)所述焙烧在马弗炉中进行。
根据本发明，步骤(2)中利用水对焙烧熟料进行浸出。
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，本发明所述资源化利用钒酸钠的方法包括以下步骤：
(1)将钒酸钠与钒渣混合，控制钒酸钠中的钠与钒渣中钒的质量比为(0.8-2):5，将混合物料置于马弗炉中，升温至700-850℃焙烧0.5-3h，得到焙烧熟料；其中，所述钒酸钠来自钒渣亚熔盐法提钒工艺中间产品；
(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和提钒尾渣。
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钒渣混合焙烧，浸出后实现了对钒元素的高效提取，钒的浸出率可达94％以上。
(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的中间产品，利用其中的钒酸钠和钒渣进行钠化焙烧，同时实现了对钒渣亚熔盐法提钒工艺中间产品中的钒酸钠的良好利用以及对钒渣中钒元素的高效提取。
(3)本发明精简了钒渣亚熔盐法提钒工艺中间产品中的钒酸钠的提取工艺流程，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钒渣进行混合。
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％)，将钒酸钠(水的含量为30％)与钒渣混合，控制钒酸钠中的钠与钒渣中钒的质量比为0.8:5，将混合物料置于马弗炉中，升温至800℃焙烧1.5h，得到焙烧熟料；
(2)用90℃的热水对步骤(1)得到的焙烧熟料进行浸出，固液分离后得到含钒浸出液和提钒尾渣。
经过检测，提钒尾渣中钒的含量为0.55wt％，钒的浸出率为88.1％。
实施例2
(1)称取精钒渣10g(全钒含量5.0％)，将钒酸钠(水的含量为30％)与钒渣混合，控制钒酸钠中的钠与钒渣中钒的质量比为1:5，将混合物料置于马弗炉中，升温至850℃焙烧1h，得到焙烧熟料；
(2)用85℃的热水对步骤(1)得到的焙烧熟料进行浸出，固液分离后得到含钒浸出液和提钒尾渣。
经过检测，提钒尾渣中钒的含量为0.49wt％，钒的浸出率为89.4％。
实施例3
(1)称取精钒渣10g(全钒含量5.0％)，将钒酸钠(水的含量为35％)与钒渣混合，控制钒酸钠中的钠与钒渣中钒的质量比为1.5:5，将混合物料置于马弗炉中，升温至700℃焙烧3h，得到焙烧熟料；
(2)用95℃的热水对步骤(1)得到的焙烧熟料进行浸出，固液分离后得到含钒浸出液和提钒尾渣。
经过检测，提钒尾渣中钒的含量为0.38wt％，钒的浸出率为91.4％。
实施例4
(1)称取精钒渣10g(全钒含量5.0％)，将钒酸钠(水的含量为25％)与钒渣混合，控制钒酸钠中的钠与钒渣中钒的质量比为1.8:5，将混合物料置于马弗炉中，升温至750℃焙烧2.5h，得到焙烧熟料；
(2)用90℃的热水对步骤(1)得到的焙烧熟料进行浸出，固液分离后得到含钒浸出液和提钒尾渣。
经过检测，提钒尾渣中钒的含量为0.30wt％，钒的浸出率为92.7％。
实施例5
(1)称取精钒渣10g(全钒含量5.0％)，将钒酸钠(水的含量为33％)与钒渣混合，控制钒酸钠中的钠与钒渣中钒的质量比为2:5，将混合物料置于马弗炉中，升温至750℃焙烧2.5h，得到焙烧熟料；
(2)用90℃的热水对步骤(1)得到的焙烧熟料进行浸出，固液分离后得到含钒浸出液和提钒尾渣。
经过检测，提钒尾渣中钒的含量为0.21wt％，钒的浸出率为94.2％。
实施例6
(1)称取精钒渣10g(全钒含量5.0％)，将钒酸钠(水的含量为28％)与钒渣混合，控制钒酸钠中的钠与钒渣中钒的质量比为1.2:5，将混合物料置于马弗炉中，升温至800℃焙烧1.5h，得到焙烧熟料；
(2)用90℃的热水对步骤(1)得到的焙烧熟料进行浸出，固液分离后得到含钒浸出液和提钒尾渣。
经过检测，提钒尾渣中钒的含量为0.42wt％，钒的浸出率为90.2％。
实施例7
(1)称取精钒渣10g(全钒含量5.0％)，将钒酸钠(水的含量为30％)与钒渣混合，控制钒酸钠中的钠与钒渣中钒的质量比为1.4:5，将混合物料置于马弗炉中，升温至830℃焙烧1h，得到焙烧熟料；
(2)用90℃的热水对步骤(1)得到的焙烧熟料进行浸出，固液分离后得到含钒浸出液和提钒尾渣。
经过检测，提钒尾渣中钒的含量为0.40wt％，钒的浸出率为90.5％。
实施例8
(1)称取精钒渣10g(全钒含量5.0％)，将钒酸钠(水的含量为26％)与钒渣混合，控制钒酸钠中的钠与钒渣中钒的质量比为1.6:5，将混合物料置于马弗炉中，升温至800℃焙烧1.5h，得到焙烧熟料；
(2)用85℃的热水对步骤(1)得到的焙烧熟料进行浸出，固液分离后得到含钒浸出液和提钒尾渣。
经过检测，提钒尾渣中钒的含量为0.35wt％，钒的浸出率为91.8％。
实施例9
(1)称取精钒渣10g(全钒含量5.0％)，将钒酸钠(水的含量为30％)与钒渣混合，控制钒酸钠中的钠与钒渣中钒的质量比为0.9:5，将混合物料置于马弗炉中，升温至700℃焙烧3h，得到焙烧熟料；
(2)用95℃的热水对步骤(1)得到的焙烧熟料进行浸出，固液分离后得到含钒浸出液和提钒尾渣。
经过检测，提钒尾渣中钒的含量为0.51wt％，钒的浸出率为89.0％。
实施例10
(1)称取精钒渣10g(全钒含量5.0％)，将钒酸钠(水的含量为30％)与钒渣混合，控制钒酸钠中的钠与钒渣中钒的质量比为1.9:5，将混合物料置于马弗炉中，升温至800℃焙烧1.5h，得到焙烧熟料；
(2)用90℃的热水对步骤(1)得到的焙烧熟料进行浸出，固液分离后得到含钒浸出液和提钒尾渣。
经过检测，提钒尾渣中钒的含量为0.22wt％，钒的浸出率为94.0％。
对比例1
与实施例5相比，除了步骤(1)中加入的钒酸钠的含水量为15％外，其他步骤和条件与实施例5完全相同。
经过检测，提钒尾渣中钒的含量为0.48wt％，钒的浸出率为89.5％。
由实施例1-10可知，本发明利用钒酸钠(钒渣亚熔盐法提钒工艺的中间产品)对钒渣进行焙烧提钒时，钒的转化率在88％以上，最高可达94以上。
由对比例1可知，当钒酸钠中含水量为15％时，钒的浸出率为89.5％，较实施例5降低了5％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 (7)

1.一种资源化利用钒酸钠的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将钒酸钠与钒渣混合后进行焙烧，得到焙烧熟料；
(2)对步骤(1)得到的焙烧熟料进行浸出，固液分离后得到含钒浸出液和提钒尾渣；
步骤(1)所述钒酸钠来自钒渣亚熔盐法提钒工艺中间产品；钒酸钠中水分的含量为25-35％；
步骤(1)所述钒酸钠中的钠与钒渣中钒的质量比为(0.8-2):5。
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700-850℃。
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0.5-3h。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述焙烧在马弗炉中进行。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中利用水对焙烧熟料进行浸出。
6.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℃。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将钒酸钠与钒渣混合，控制钒酸钠中的钠与钒渣中钒的质量比为(0.8-2):5，将混合物料置于马弗炉中，升温至700-850℃焙烧0.5-3h，得到焙烧熟料；其中，所述钒酸钠来自钒渣亚熔盐法提钒工艺中间产品；
(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和提钒尾渣。
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