CN109722531A - 钒钛磁铁矿提钒工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钒钛磁铁矿提钒工艺，属于冶金领域。本发明提供了一种钒浸出率高、焙烧条件温和、浸出剂用量小、绿色环保的钒钛磁铁矿提钒工艺：将钒钛磁铁矿、钠盐、粘结剂和水溶性淀粉混合，加水，进行造球，得球团，然后进行氧化焙烧，冷却，得钠化氧化球团，再与水混合，置于湿式球磨机中球磨，然后与pH＝0.3～0.5的稀硫酸混合浸出，固液分离。本发明采用有机粘结剂，同时加入水溶性淀粉，通过对球团的性质进行改进，降低了焙烧温度、减少氧化时间和能耗，并能提高钒的氧化和钠化转化率，并且采用球磨后再浸出，可使提钒浸出液的钒浸出率达90％以上，大幅降低了浸出剂的用量。
Description
技术领域
本发明属于冶金领域，涉及钒钛磁铁矿的提钒工艺。
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，国内外对钒钛磁铁矿的钠化提钒方法已经进行了较为充分的研究，如CN101358301A公开了一种钒钛磁铁矿直接提钒的方法，CN1629326A公开了一种含钒铁精矿球团提钒方法，CN106995879A公开了一种低品位含铬型钒钛磁铁矿钠化氧化-浸出提钒方法，等专利文献；对现有技术分析发现，现有技术工艺中总存在钒浸出率偏低、焙烧条件苛刻或浸出剂用量大等不足之处，因此目前需要开发一种综合效果优异的钒钛磁铁矿提钒工艺，从而能降低焙烧温度，获得较高的钒浸出率，同时使整个提钒过程绿色环保。
发明内容
本发明针对现有技术的问题，提供了一种钒浸出率高、焙烧条件温和、浸出剂用量小，绿色环保的钒钛磁铁矿提钒工艺，该工艺包括以下步骤：
A、将钒钛磁铁矿、钠盐、粘结剂和水溶性淀粉混合，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、将步骤A所得球团进行氧化焙烧，冷却，得钠化氧化球团；
C、将步骤B所得钠化氧化球团与水混合，然后置于湿式球磨机中球磨，然后与pH＝0.3～0.5的稀硫酸混合并浸出，固液分离，得提钒浸出液。
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矿质量的6～9％。
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，所述水溶性淀粉的质量为钒钛磁铁矿质量的0.05～0.2％；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A中，所述粘结剂为烃甲基纤维素钠、烃甲基淀粉钠、烃甲基纤维素铵、烃甲基淀粉铵、烃乙基纤维素铵、烃乙基淀粉铵、烃乙基纤维素钠、烃乙基淀粉钠中的至少一种。
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，所述粘结剂的用量为钒钛磁铁矿质量的0.05～0.2％。
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，所述球团的粒度为9～12mm，含水量为9～12wt％。
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5～8℃/min升温至850～950℃，焙烧2～2.5h。
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，所述钠化氧化球团的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C中，所述稀硫酸与钠化氧化球团的质量比为1：1～2。
其中，上述所述的制取液体提钒合格原料的工艺中，步骤C中，浸出条件为温度50～60℃、时间6～12h。
其中，上述所述的制取液体提钒合格原料的工艺中，步骤C中，所述置于湿式球磨机中球磨并浸出的条件为：控制钠化氧化球团与水的质量比为1～2：1，球磨介质充填率为40～45％，温度为50～60℃，时间为0.5～2h。
本发明的有益效果是：
本发明在造球时，不加入对钠化提钒有影响的膨润土等含硅、铝粘结剂，而采用有机粘结剂，同时加入水溶性淀粉，通过对球团的性质进行改进，降低了焙烧温度、减少氧化时间和能耗，并且使钠化氧化球团的FeO质量含量不超过1.0％，氧化焙烧更充分，提高了钒的氧化和钠化转化率，进而显著提高了钒浸出率；本发明采用球磨后再浸出，可使提钒浸出液的钒浸出率达90％以上，并且大幅降低了浸出剂的用量，减少了后续废水处理成本；本发明方法提钒效率高、绿色环保，值得推广应用。
具体实施方式
具体的，钒钛磁铁矿提钒工艺，包括以下步骤：
A、将钒钛磁铁矿、钠盐、粘结剂和水溶性淀粉混合，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、将步骤A所得球团进行氧化焙烧，冷却，得钠化氧化球团；
C、将步骤B所得钠化氧化球团与水混合，然后置于湿式球磨机中球磨，然后与pH＝0.3～0.5的稀硫酸混合并浸出，固液分离，得提钒浸出液。
本发明方法采用的钒钛磁铁矿的化学成分一般包括：TFe 55.0～65.0％，FeO17.0～28.0％，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％。
本发明方法步骤A中，钠盐加入量为钒钛磁铁矿质量的6～9％；同时加入钒钛磁铁矿质量0.05～0.2％的水溶性淀粉作为改性剂，并以所述粘结剂为烃甲基纤维素钠、烃甲基淀粉钠、烃甲基纤维素铵、烃甲基淀粉铵、烃乙基纤维素铵、烃乙基淀粉铵、烃乙基纤维素钠、烃乙基淀粉钠中的至少一种作为有机粘结剂，粘结剂用量为钒钛磁铁矿质量的0.05～0.2％：水溶性淀粉在球团干燥和高温氧化过程中，与钠盐和有机粘结剂共同作用，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，有利于降低钠化氧化球团中FeO含量；且水溶性淀粉和有机粘结剂均易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，钒钛磁铁矿、钠盐、有机粘结剂和水溶性淀粉混合后，体系含水量一般为7～8wt％，此时加入适当量的水进行造球，制备得到9～12mm，含水量为9～12wt％的钒钛磁铁矿球团。
由于本发明方法造球时，加入了有机粘结剂和水溶性淀粉，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，进而可降低焙烧温度、减少氧化时间和能耗，因此步骤B中，球团在300～500℃进入焙烧回转窑，然后以5～8℃/min升温至850～950℃，焙烧2～2.5h，即可完成氧化焙烧。同时，本发明方法能使氧化焙烧进行的更充分，提高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％的钠化氧化球团，有利于后续提高钒转浸率。
本发明方法步骤B中，氧化焙烧完成后，冷却可采用随炉冷却和/或空气冷却。
为了进一步提高钒浸出率，在对球团进行改性后，本发明方法步骤C中，采用球磨后再浸出提钒：将钠化氧化球团与水按质量比为1～2：1混合，然后置于湿式球磨机中，控制球磨介质充填率为40～45％，在温度为50～60℃下球磨0.5～2h，然后加入钠化氧化球团质量0.5～1倍的pH＝0.3～0.5的稀硫酸进行浸出，浸出条件为温度50～60℃、时间6～12h；大幅降低了浸出剂的用量，并且可使提钒浸出液的钒浸出率达90％以上；此外，因为焙烧球磨提钒时，钠化氧化球团仍然有一定的温度，因此可充分利用其热量，同时还减少破碎及磨矿的负荷，节省电耗。
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、将钒钛磁铁矿、硫酸钠、烃甲基纤维素钠和水溶性淀粉按质量比为100：9：0.1：0.1混合，喷入雾化水滴进行造球，得粒度为10mm、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900℃，焙烧2h，冷却至200℃，制得钠化氧化球团，其FeO质量含量为0.7％；
C、取400g上述钠化氧化球团直接加入200mL水中，置于湿式球磨机中，控制球磨介质充填率为45％，在温度为60℃下球磨1h，然后加入200mLpH＝0.3的稀硫酸溶液，控制温度为55℃浸出12h，过滤、洗涤，得到TV浓度为7.05g/L的提钒浸出液和钒含量为0.031％的提钒尾渣，钒浸出率达91.2％。
实施例2
A、将钒钛磁铁矿、硫酸钠、烃甲基纤维素钠和水溶性淀粉按质量比为100：6：0.05：0.2混合，喷入雾化水滴进行造球，得粒度为11mm、含水量为12％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7℃/min升温至950℃，焙烧2h，冷却至200℃，制得钠化氧化球团，其FeO质量含量为0.8％；
C、取400g上述钠化氧化球团直接加入200mL水中，置于湿式球磨机中，控制球磨介质充填率为45％，在温度为60℃下球磨1h，然后加入300mLpH＝0.3的稀硫酸溶液，控制温度为60℃浸出10h，过滤、洗涤，得到TV浓度为7.0g/L的提钒浸出液和钒含量为0.032％的提钒尾渣，钒转浸率为90.8％。
实施例3
A、将钒钛磁铁矿、硫酸钠、烃甲基纤维素钠和水溶性淀粉按质量比为100：9：0.2：0.1混合，喷入雾化水滴进行造球，得粒度为9mm、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6℃/min升温至850℃，焙烧2.5h，冷却至200℃，制得钠化氧化球团，其FeO质量含量为0.9％；
C、取400g上述钠化氧化球团直接加入400mL水中，置于湿式球磨机中，控制球磨介质充填率为40％，在温度为50℃下球磨1.5h，然后加入200mLpH＝0.3的稀硫酸溶液，控制温度为50℃浸出12h，过滤、洗涤，得到TV浓度为7.08g/L的提钒浸出液和钒含量为0.029％的提钒尾渣，钒转浸率为91.8％。
Claims (10)
1.钒钛磁铁矿提钒工艺，其特征在于：包括以下步骤：
A、将钒钛磁铁矿、钠盐、粘结剂和水溶性淀粉混合，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、将步骤A所得球团进行氧化焙烧，冷却，得钠化氧化球团；
C、将步骤B所得钠化氧化球团与水混合，然后置于湿式球磨机中球磨，然后与pH＝0.3～0.5的稀硫酸混合并浸出，固液分离，得提钒浸出液。
2.根据权利要求1所述的钒钛磁铁矿提钒工艺，其特征在于：步骤A中，所述钠盐的质量为钒钛磁铁矿质量的6～9％。
3.根据权利要求1所述的钒钛磁铁矿提钒工艺，其特征在于：步骤A中，所述水溶性淀粉的质量为钒钛磁铁矿质量的0.05～0.2％；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％。
4.根据权利要求1所述的钒钛磁铁矿提钒工艺，其特征在于：步骤A中，所述粘结剂为烃甲基纤维素钠、烃甲基淀粉钠、烃甲基纤维素铵、烃甲基淀粉铵、烃乙基纤维素铵、烃乙基淀粉铵、烃乙基纤维素钠、烃乙基淀粉钠中的至少一种；所述粘结剂的用量为钒钛磁铁矿质量的0.05～0.2％。
5.根据权利要求1所述的钒钛磁铁矿提钒工艺，其特征在于：步骤A中，所述钒钛磁铁矿的化学成分包括：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所述的钒钛磁铁矿提钒工艺，其特征在于：步骤A中，所述球团的粒度为9～12mm，含水量为9～12wt％。
7.根据权利要求1所述的钒钛磁铁矿提钒工艺，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5～8℃/min升温至850～950℃，焙烧2～2.5h。
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B中，所述钠化氧化球团的FeO质量含量不超过1.0％。
9.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C中，所述稀硫酸与钠化氧化球团的质量比为1：1～2；控制浸出条件为温度50～60℃、时间6～12h。
10.根据权利要求1～9任一项所述的制取液体提钒合格原料的工艺，其特征在于：步骤C中，所述置于湿式球磨机中球磨的条件为：控制钠化氧化球团与水的质量比为1～2：1，球磨介质充填率为40～45％，温度为50～60℃，时间为0.5～2h。
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