CN109777964A - 一种利用过氧化氢强化酸浸含钒钢渣焙砂提钒的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用过氧化氢强化酸浸含钒钢渣焙砂提钒的方法，属于含钒钢渣焙砂资源化利用技术领域。本发明将含钒钢渣焙砂破碎得到含钒钢渣焙砂粒；将含钒钢渣焙砂粒与稀硫酸混合均匀得到混合浆液A，混合浆液A在温度为25~60℃条件下酸浸5~10min得到混合浆液B；在温度为25~60℃条件下，在混合浆液B中加入过氧化氢和蒽醌二磺酸钠强化浸出30~90min得到含钒酸浸液。本发明采用过氧化氢协同蒽醌二磺酸钠酸浸提钒时，可明显提高钒的浸出率，酸用量相对较低，浸出时间大为缩短。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用过氧化氢强化酸浸含钒钢渣焙砂提钒的方法，属于含钒钢渣焙砂资源化利用技术领域。
背景技术
钒是一种重要的金属元素，用途广泛，约有85%~90%的钒应用于钢铁生产中以提高钢的硬度和耐性；与此同时，钒在化工、航空航天等其它领域的应用也不断扩展，且具有良好发展前景。
含钒钢渣是冶炼钒钛磁铁矿过程产生的一种典型含钒工业固体废物。目前，国内外主要的含钒钢渣提钒技术包括：(1) 高温焙烧处理后直接酸浸或加压酸浸，(2) 高温还原后进行提钒，(3) 选择性富集处理，(4) 采用微生物浸出及矿浆电解技术进行钒回收。现有提钒工艺虽多，但存在钒回收率不高、或污染严重、或操作难度大等诸多不足。含钒物料中钒的氧化机理复杂，还原态的V4+在常规条件下转化为V5+甚为困难，从而不利于钒的浸出和沉钒过程。新兴技术如选择性析出、微生物浸出、矿浆电解等，用于钢渣提钒时操作难度较大，工艺也尚不成熟。
低温钠化焙烧-加压酸浸的方法处理含钒钢渣，含钒钢渣在焙烧过程中添加2.0～4.5wt%的助剂以实现低温钠化焙烧，焙烧产物采用加压酸浸代替传统的热水浸出，此方法较传统提钒技术废水排放量明显减少，但需要专门的加压浸出装置，操作过程相对较为复杂。
湿法处理钒酸铵制备五氧化二钒的方法，将钒酸铵与双氧水混合打浆，经固液分离后、滤饼洗涤、干燥处理这类工艺流程，得到五氧化二钒；该技术利用双氧水将钒酸铵中的氨氧化成氮气并将五氧化二钒从浆液中析出与纯化、回收，理论上讲可避免钒酸铵高温煅烧分解制备五氧化二钒工艺中钒损失大、生产成本高这类问题，但实际应用过程双氧水能否将氨完全氧化为氮气并维持回收滤饼中五氧化二钒的纯度，很难得到有效保证。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提供一种利用过氧化氢强化酸浸含钒钢渣焙砂提钒的方法，本发明过氧化氢与含钒钢渣浸出液中的过渡金属元素如铁、锰通过类芬顿反应原理将低价态的钒氧化为高价态，从而强化了含钒钢渣固体物料中钒的浸出效果。低价钒在有氧条件下被蒽醌二磺酸钠（ADA）催化转化为高价态，含钒钢渣焙砂酸浸过程中适当添加少量化学蒽醌二磺酸钠并通入氧气，可提高钒的浸出率和有效减少双氧水用量。
一种利用过氧化氢强化酸浸含钒钢渣焙砂提钒的方法，具体步骤如下：
（1）将含钒钢渣焙砂破碎得到含钒钢渣焙砂粒；
（2）将步骤（1）的含钒钢渣焙砂粒与稀硫酸混合均匀得到混合浆液A，混合浆液A在温度为25~60℃条件下酸浸5~10min得到混合浆液B；
（3）在温度为25~60℃条件下，在步骤（2）的混合浆液B中加入过氧化氢和蒽醌二磺酸钠强化浸出30~90min得到含钒酸浸液。
所述步骤（2）中稀硫酸的浓度为10~25%，含钒钢渣焙砂粒与稀硫酸的质量比为1:(3~7)。
所述步骤（3）中过氧化氢的加入量为步骤（2）含钒钢渣焙砂粒质量的15%~75%。
所述步骤（3）中蒽醌二磺酸钠的加入量为0~0.02 mol/L。
进一步的，所述步骤（3）中蒽醌二磺酸钠的加入量大于0 mol/L时，在强化浸出过程中通入氧气；
更进一步地，所述氧气通入量为0.01~0.04L/min。
所述稀硫酸的浓度为体积浓度，即市售浓硫酸与水按照体积比进行配制而成；
所述过氧化氢为市售体积浓度为30%的过氧化氢。
进一步的，所述过氧化氢的加入方式为一次性加入或每隔10~20min分批次均量加入。
本发明的有益效果是：
（1）本发明过氧化氢与含钒钢渣浸出液中的过渡金属元素如铁、锰通过类芬顿反应原理将低价态的钒氧化为高价态，从而强化了含钒钢渣固体物料中钒的浸出效果；
（2）本发明中低价钒在有氧条件下被蒽醌二磺酸钠（ADA）催化转化为高价态，含钒钢渣焙砂酸浸过程中适当添加少量化学蒽醌二磺酸钠并通入氧气，可提高钒的浸出率和有效减少双氧水用量；
（3）本发明相比加压酸浸、超声波酸浸提钒技术方法，采用过氧化氢协同蒽醌二磺酸钠（ADA）酸浸提钒时，钒浸出率高，酸用量相对较低，工艺操作过程较为简便，经济、环境效益明显。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
对比例：酸浸含钒钢渣焙砂提钒的方法，具体步骤如下：
（1）将含钒钢渣焙砂破碎至粒径为70~80μm得到含钒钢渣焙砂粒；
（2）将步骤（1）的含钒钢渣焙砂粒与稀硫酸混合均匀得到混合浆液A，其中稀硫酸的浓度为25%，含钒钢渣焙砂粒与稀硫酸的质量比为1:3；混合浆液A在温度为45℃条件下酸浸10min得到混合浆液B；
（3）在温度为45条件下，混合浆液B继续浸出80min得到含钒酸浸液；
本对比例中钒的浸出率为40.2%。
实施例1：一种利用过氧化氢强化酸浸含钒钢渣焙砂提钒的方法，具体步骤如下：
（1）将含钒钢渣焙砂破碎至粒径为70~80μm得到含钒钢渣焙砂粒；
（2）将步骤（1）的含钒钢渣焙砂粒与稀硫酸混合均匀得到混合浆液A，其中稀硫酸的浓度为25%，含钒钢渣焙砂粒与稀硫酸的质量比为1:3；混合浆液A在温度为45℃条件下酸浸10min得到混合浆液B；
（3）在温度为45℃条件下，在步骤（2）的混合浆液B中加入过氧化氢强化浸出80min得到含钒酸浸液，其中过氧化氢的加入量为步骤（2）含钒钢渣焙砂粒质量的40%；
本实施例钒的浸出率为79.4%。
实施例2：一种利用过氧化氢强化酸浸含钒钢渣焙砂提钒的方法，具体步骤如下：
（1）将含钒钢渣焙砂破碎至粒径为70~80μm得到含钒钢渣焙砂粒；
（2）将步骤（1）的含钒钢渣焙砂粒与稀硫酸混合均匀得到混合浆液A，其中稀硫酸的浓度为20%，含钒钢渣焙砂粒与稀硫酸的质量比为1:5；混合浆液A在温度为45℃条件下酸浸5min得到混合浆液B；
（3）在温度为45℃条件下，在步骤（2）的混合浆液B中加入过氧化氢和蒽醌二磺酸钠，并通入氧气进行强化浸出65min得到含钒酸浸液，其中过氧化氢的加入量为步骤（2）含钒钢渣焙砂粒质量的40%，蒽醌二磺酸钠的加入量为0.01mol/L，氧气通入量为0.015L/min；
本实施例钒的浸出率为84.5%。
实施例3：一种利用过氧化氢强化酸浸含钒钢渣焙砂提钒的方法，具体步骤如下：
（1）将含钒钢渣焙砂破碎至粒径为70~80μm得到含钒钢渣焙砂粒；
（2）将步骤（1）的含钒钢渣焙砂粒与稀硫酸混合均匀得到混合浆液A，其中稀硫酸的浓度为10%，含钒钢渣焙砂粒与稀硫酸的质量比为1:7；混合浆液A在温度为25℃条件下酸浸5min得到混合浆液B；
（3）在温度为25℃条件下，在步骤（2）的混合浆液B中加入过氧化氢和蒽醌二磺酸钠，并通入氧气进行强化浸出30min得到含钒酸浸液，其中过氧化氢的加入量为步骤（2）含钒钢渣焙砂粒质量的75%，蒽醌二磺酸钠的加入量为0.01mol/L，氧气通入量为0.015L/min；
本实施例钒的浸出率为74.8%。
实施例4：一种利用过氧化氢强化酸浸含钒钢渣焙砂提钒的方法，具体步骤如下：
（1）将含钒钢渣焙砂破碎至粒径为70~80μm得到含钒钢渣焙砂粒；
（2）将步骤（1）的含钒钢渣焙砂粒与稀硫酸混合均匀得到混合浆液A，其中稀硫酸的浓度为20%，含钒钢渣焙砂粒与稀硫酸的质量比为1:5；混合浆液A在温度为60℃条件下酸浸8min得到混合浆液B；
（3）在温度为60℃条件下，在步骤（2）的混合浆液B中加入过氧化氢和蒽醌二磺酸钠，并通入氧气进行强化浸出42min得到含钒酸浸液，其中过氧化氢的加入量为步骤（2）含钒钢渣焙砂粒质量的15%，蒽醌二磺酸钠的加入量为0.02mol/L，氧气通入量为0.02L/min；
本实施例钒的浸出率为85.2%。
实施例5：一种利用过氧化氢强化酸浸含钒钢渣焙砂提钒的方法，具体步骤如下：
（1）将含钒钢渣焙砂破碎至粒径为70~80μm得到含钒钢渣焙砂粒；
（2）将步骤（1）的含钒钢渣焙砂粒与稀硫酸混合均匀得到混合浆液A，其中稀硫酸的浓度为25%，含钒钢渣焙砂粒与稀硫酸的质量比为1:4；混合浆液A在温度为60℃条件下酸浸5min得到混合浆液B；
（3）在温度为60℃条件下，在步骤（2）的混合浆液B中加入过氧化氢A和蒽醌二磺酸钠，并通入氧气进行强化浸出15min，然后再加入过氧化氢B继续浸出30min得到含钒酸浸液，其中过氧化氢A的加入量为步骤（2）含钒钢渣焙砂粒质量的15%，过氧化氢B的加入量为步骤（2）含钒钢渣焙砂粒质量的15%，蒽醌二磺酸钠的加入量为0.02mol/L，氧气通入量为0.02L/min；
本实施例钒的浸出率为94.2%。
实施例6：一种利用过氧化氢强化酸浸含钒钢渣焙砂提钒的方法，具体步骤如下：
（1）将含钒钢渣焙砂破碎至粒径为70~80μm得到含钒钢渣焙砂粒；
（2）将步骤（1）的含钒钢渣焙砂粒与稀硫酸混合均匀得到混合浆液A，其中稀硫酸的浓度为20%，含钒钢渣焙砂粒与稀硫酸的质量比为1:4；混合浆液A在温度为50℃条件下酸浸5min得到混合浆液B；
（3）在温度为50℃条件下，在步骤（2）的混合浆液B中加入过氧化氢A和蒽醌二磺酸钠，并通入氧气进行强化浸出15min，然后再加入过氧化氢B继续浸出15min，再加入过氧化氢C继续浸出15min得到含钒酸浸液，其中过氧化氢A的加入量为步骤（2）含钒钢渣焙砂粒质量的15%，过氧化氢B的加入量为步骤（2）含钒钢渣焙砂粒质量的15%，过氧化氢C的加入量为步骤（2）含钒钢渣焙砂粒质量的15%，蒽醌二磺酸钠的加入量为0.02mol/L，氧气通入量为0.02L/min；
本实施例钒的浸出率为88.7%。
以上是对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (6)
1.一种利用过氧化氢强化酸浸含钒钢渣焙砂提钒的方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）将含钒钢渣焙砂破碎得到含钒钢渣焙砂粒；
（2）将步骤（1）的含钒钢渣焙砂粒与稀硫酸混合均匀得到混合浆液A，混合浆液A在温度为25~60℃条件下酸浸5~10min得到混合浆液B；
（3）在温度为25~60℃条件下，在步骤（2）的混合浆液B中加入过氧化氢和蒽醌二磺酸钠强化浸出30~90min得到含钒酸浸液。
2.根据权利要求1所述利用过氧化氢强化酸浸含钒钢渣焙砂提钒的方法，其特征在于：步骤（2）中稀硫酸的浓度为10~25%，含钒钢渣焙砂粒与稀硫酸的质量比为1:(3~7)。
3.根据权利要求1所述利用过氧化氢强化酸浸含钒钢渣焙砂提钒的方法，其特征在于：步骤（3）中过氧化氢的加入量为步骤（2）含钒钢渣焙砂粒质量的15%~75%。
4.根据权利要求1所述利用过氧化氢强化酸浸含钒钢渣焙砂提钒的方法，其特征在于：步骤（3）中蒽醌二磺酸钠的加入量为0~0.02 mol/L。
5.根据权利要求4所述利用过氧化氢强化酸浸含钒钢渣焙砂提钒的方法，其特征在于：步骤（3）中蒽醌二磺酸钠的加入量大于0 mol/L时，在强化浸出过程中通入氧气。
6.根据权利要求5所述利用过氧化氢强化酸浸含钒钢渣焙砂提钒的方法，其特征在于：氧气通入量为0.01~0.04L/min。
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| Title |
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| 刘作华等: "空气强化转炉钒渣湿法浸出行为", 《化工学报》 * |
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