CN109881019A - 一种资源化利用含钒脱硫渣的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种资源化利用含钒脱硫渣的方法，所述方法为：将含钒脱硫渣与水混合，加入沉淀剂后加热进行反应；将反应完成后的物料进行固液分离，钒进入固相渣中，对所得液相进行结晶，得到硫酸钠。本发明实现了对含钒脱硫渣中钒和硫的资源化利用，硫的回收率大于92％，最高可达95％以上，钒的回收率大于80％，最高可达83％以上，并得到了纯度在95％以上的硫酸钠产品。一方面缓解了废渣堆积对于环境的不利影响，另一方面取得了良好的经济效益。并且所述方法工艺简单，安全可行，在较低温度下就可以进行，适用于工业化推广，具有良好的应用前景。

Description

一种资源化利用含钒脱硫渣的方法

技术领域

本发明属于固体废弃资源利用领域，具体涉及一种资源化利用含钒脱硫渣的方法。

背景技术

钒是一种重要的金属元素，因含钒钢具有强度高，韧性大，耐磨性好等优良特性，所以钒大量应用于钢铁冶金行业。此外，钒在航空、化工和电池行业有广泛的应用。

在很多工业生产过程中，都会产生大量的含钒固废物。含钒脱硫渣就是一种在炼铁工艺生产中产生的含钒固体废物。承钢公司生产的含钒脱硫渣中含有少量的钒(1-5％)以及大量的硫(15-25％)和钠(20-35％)。由于含钒脱硫渣中含有部分钒金属，如果将其不加处理随意放置，即污染环境又浪费资源。因此，不管是从保护环境，还是从资源的可持续利用的角度来看，含钒脱硫渣的回收利用都有着非常重要的意义。

目前，对脱硫渣进行回收利用的方法有很多，例如，CN101491780A中将脱硫渣粉球磨后进行磁选，使脱硫渣粉中铁、渣有效分离，从而提高脱硫渣粉的含铁品位。CN102560082A中通过与粘结剂膨润土复配、碾磨、压制和干燥等工序，将脱硫渣粉制备成球作为电炉炼钢原料。CN102586537A通过对含钒铁水经脱硫后得到的脱硫渣进行磁选或细化后磁选得到粒铁，再将其与炼钢氧化铁皮和结合剂复配，作为提钒冷却剂使用。

但上述方法在处理过程中仅仅实现了对脱硫渣的二次利用，对于含钒脱硫渣中的有价钒元素无法进行有效回收，造成了对资源的极大浪费。因此，出于回收有价资源、提高企业效益以及环境保护等目的，亟需开发一种能够资源化利用含钒脱硫渣的方法，尤其能够直接回收含钒脱硫渣中钒元素的方法。

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含钒脱硫渣的方法，实现了对含钒脱硫渣中钒和硫的高效分离和充分利用，具有良好的经济效益和社会效益。

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含钒脱硫渣的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将含钒脱硫渣与水混合，加入沉淀剂后加热进行反应；

(2)将步骤(1)反应完成后的物料进行固液分离，钒进入固相渣中，对所得液相进行结晶，得到硫酸钠。

根据本发明，步骤(1)所述含钒脱硫渣中含有：S 15-25％，Na 20-35％，V1-5％。

根据本发明，在步骤(1)所述混合前对含钒脱硫渣进行破碎和细磨，细磨后所得物料的粒径为150目以下。

根据本发明，步骤(1)所述含钒脱硫渣与水的质量比为1:(3-6)，例如可以是1:3、1:3.5、1:4、1:4.5、1:5、1:5.5或1:6等，以及上述数值之间的具体点值。

根据本发明，步骤(1)所述沉淀剂为聚合硫酸铁。

根据本发明，所述含钒脱硫渣中的V和沉淀剂中的Fe的质量比为1:(0.2-0.8)，例如可以是1:0.2、1:0.3、1:0.4、1:0.5、1:0.6、1:0.7或1:0.8等，以及上述数值之间的具体点值。

根据本发明，步骤(1)所述反应的温度为60-100℃，例如可是60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃，以及上述数值之间的具体点值。

根据本发明，步骤(1)所述反应的时间为30-60min，例如可以是30min、35min、40min、45min、50min、55min或60min等，以及上述数值之间的具体点值。

根据本发明，步骤(2)所述结晶为冷却结晶，结晶温度为10-25℃，例如可以是10℃、12℃、15℃、18℃、20℃、23℃或25℃，以及上述数值之间的具体点值。

根据本发明，步骤(2)所述结晶得到的结晶后液返回步骤(1)中与含钒脱硫渣混合。

本发明步骤(2)所得固相渣中的含钒物质为钒酸铁，可对其中的钒进行进一步的回收利用，但对于回收和利用的方法并不进行具体限定，只要能达到将固相渣中的钒元素有效回收的目的即可。

示例性的，可采用以下方法从步骤(2)所得固相渣中回收钒：

将固相渣与碱液混合，固液分离后得到尾渣和含钒溶液；所述碱液可以为氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钠等。

任选地，可选择钙化沉钒等方式对所得含钒溶液进行进一步的沉钒处理，固液分离后得到钒酸钙产品。

本领域常用的固液分离的方式均适用于本发明，优选采用过滤的方式进行，但非仅限于此。

作为优选的技术方案，本发明所述资源化利用含钒脱硫渣的方法包括以下步骤：

(1)按照1:(3-6)的质量比将含钒脱硫渣与水混合，然后加入聚合硫酸铁，控制V、Fe质量比为1:(0.2-0.8)，在60-100℃下反应30-60min；

(2)将步骤(1)反应完成后的物料进行固液分离，对所得液相进行冷却结晶，结晶温度为10-25℃，得到硫酸钠和结晶后液，所得结晶后液返回步骤(1)中和含钒脱硫渣混合；钒进入固相渣中，对其进行回收利用。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

(1)本发明实现了对含钒脱硫渣中钒和硫的资源化利用，硫的回收率大于92％，最高可达95％以上，钒的回收率大于80％，最高可达83％以上，并得到了纯度在95％以上的硫酸钠产品。

(2)本发明的提供的工艺简单，安全可行，在较低温度下就可以进行，适用于工业化推广。

(3)本发明一方面缓解了含钒脱硫废渣堆积对于环境的不利影响，另一方面取得了良好的经济效益，具有广阔的应用前景。

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。

本发明各实施例中使用的含钒脱硫渣为含承钢公司在炼铁工艺中得到的废渣，所述含钒脱硫渣中钒的含量为1-5wt％，硫的含量为15-25wt％，钠的含量20-35wt％。

以下为本发明典型但非限定性的具体实施例：

实施例1

本实施例提供了一种资源化利用含钒脱硫渣的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将50g含钒脱硫渣破碎细磨，然后按照1:5的质量比加入水与之混合，向混合物料中加入聚合硫酸铁，控制V、Fe的质量比为1:0.4，然后加热至85℃反应45min；

(2)对步骤(1)反应结束后的物料进行过滤，得到固相渣和滤液，将所得滤液在25℃下结晶，过滤后得到硫酸钠晶体和结晶后液，所得结晶后液返回至步骤(1)中用于混合含钒脱硫渣。

经过检测，本实施例中硫的提取率为93.6％，钒的提取率为81.3％，所得硫酸钠晶体纯度为95.7％。

实施例2

本实施例提供了一种资源化利用含钒脱硫渣的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将50g含钒脱硫渣破碎细磨，然后按照1:6的质量比加入水与之混合，向混合物料中加入聚合硫酸铁，控制V、Fe的质量比为1:0.5，然后加热至90℃反应35min；

(2)对步骤(1)反应结束后的物料进行过滤，得到固相渣和滤液，将所得滤液在12℃下结晶，过滤后得到硫酸钠晶体和结晶后液，所得结晶后液返回至步骤(1)中用于混合含钒脱硫渣。

经过检测，本实施例中硫的提取率为94.8％，钒的提取率为82.0％，所得硫酸钠晶体纯度为96.5％。

实施例3

本实施例提供了一种资源化利用含钒脱硫渣的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将50g含钒脱硫渣破碎细磨，然后按照1:3的质量比加入水与之混合，向混合物料中加入聚合硫酸铁，控制V、Fe的质量比为1:0.2，然后加热至100℃反应30min；

(2)对步骤(1)反应结束后的物料进行过滤，得到固相渣和滤液，将所得滤液在20℃下结晶，过滤后得到硫酸钠晶体和结晶后液，所得结晶后液返回至步骤(1)中用于混合含钒脱硫渣。

经过检测，本实施例中硫的提取率为92.8％，钒的提取率为80.8％，所得硫酸钠晶体纯度为96.2％。

实施例4

本实施例提供了一种资源化利用含钒脱硫渣的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将50g含钒脱硫渣破碎细磨，然后按照1:4的质量比加入水与之混合，向混合物料中加入聚合硫酸铁，控制V、Fe的质量比为1:0.6，然后加热至90℃反应60min；

(2)对步骤(1)反应结束后的物料进行过滤，得到固相渣和滤液，将所得滤液在10℃下结晶，过滤后得到硫酸钠晶体和结晶后液，所得结晶后液返回至步骤(1)中用于混合含钒脱硫渣。

经过检测，本实施例中硫的提取率为95.4％，钒的提取率为82.4％，所得硫酸钠晶体纯度为96.9％。

实施例5

本实施例提供了一种资源化利用含钒脱硫渣的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将50g含钒脱硫渣破碎细磨，然后按照1:4.5的质量比加入水与之混合，向混合物料中加入聚合硫酸铁，控制V、Fe的质量比为1:0.7，然后加热至65℃反应50min；

(2)对步骤(1)反应结束后的物料进行过滤，得到固相渣和滤液，将所得滤液在15℃下结晶，过滤后得到硫酸钠晶体和结晶后液，所得结晶后液返回至步骤(1)中用于混合含钒脱硫渣。

经过检测，本实施例中硫的提取率为92.6％，钒的提取率为82.6％，所得硫酸钠晶体纯度为96.1％。

实施例6

本实施例提供了一种资源化利用含钒脱硫渣的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将50g含钒脱硫渣破碎细磨，然后按照1:5的质量比加入水与之混合，向混合物料中加入聚合硫酸铁，控制V、Fe的质量比为1:0.8，然后加热至100℃反应45min；

(2)对步骤(1)反应结束后的物料进行过滤，得到固相渣和滤液，将所得滤液在20℃下结晶，过滤后得到硫酸钠晶体和结晶后液，所得结晶后液返回至步骤(1)中用于混合含钒脱硫渣。

经过检测，本实施例中硫的提取率为95.0％，钒的提取率为83.4％，所得硫酸钠晶体纯度为95.5％。

实施例7

本实施例提供了一种资源化利用含钒脱硫渣的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将50g含钒脱硫渣破碎细磨，然后按照1:3.5的质量比加入水与之混合，向混合物料中加入聚合硫酸铁，控制V、Fe的质量比为1:0.6，然后加热至75℃反应55min；

(2)对步骤(1)反应结束后的物料进行过滤，得到固相渣和滤液，将所得滤液在20℃下结晶，过滤后得到硫酸钠晶体和结晶后液，所得结晶后液返回至步骤(1)中用于混合含钒脱硫渣。

经过检测，本实施例中硫的提取率为94.2％，钒的提取率为82.5％，所得硫酸钠晶体纯度为95.3％。

实施例8

本实施例提供了一种资源化利用含钒脱硫渣的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将50g含钒脱硫渣破碎细磨，然后按照1:5.5的质量比加入水与之混合，向混合物料中加入聚合硫酸铁，控制V、Fe的质量比为1:0.7，然后加热至85℃反应40min；

(2)对步骤(1)反应结束后的物料进行过滤，得到固相渣和滤液，将所得滤液在15℃下结晶，过滤后得到硫酸钠晶体和结晶后液，所得结晶后液返回至步骤(1)中用于混合含钒脱硫渣。

经过检测，本实施例中硫的提取率为93.9％，钒的提取率为82.8％，所得硫酸钠晶体纯度为96.1％。

实施例9

本实施例提供了一种对固相渣中的钒酸铁进行回收的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将实施例1步骤(2)所得固相渣与氢氧化钠溶液混合，其中Na和V的摩尔比为1:1.2，加热至120℃浸出3h，过滤后得到尾渣和含钒溶液；

(2)向步骤(2)得到的含钒溶液中加入氧化钙，在80℃下反应50min，过滤后得到沉钒上清液和钒酸钙产品。

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 (10)

1.一种资源化利用含钒脱硫渣的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将含钒脱硫渣与水混合，加入沉淀剂后加热进行反应；

(2)将步骤(1)反应完成后的物料进行固液分离，钒进入固相渣中，对所得液相进行结晶，得到硫酸钠。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按质量百分含量计，步骤(1)所述含钒脱硫渣中含有：S 15-25％，Na 20-35％，V 1-5％。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述含钒脱硫渣与水的质量比为1:(3-6)。

4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述沉淀剂为聚合硫酸铁。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述含钒脱硫渣中的V和沉淀剂中的Fe的质量比为1:(0.2-0.8)。

6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述反应的温度为60-100℃；

优选地，步骤(1)所述反应的时间为30-60min。

7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述结晶为冷却结晶，结晶温度为10-25℃。

8.如权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述结晶得到的结晶后液返回步骤(1)中与含钒脱硫渣混合。

9.如权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述固相渣中的含钒物质为钒酸铁，对其进行回收利用。

10.如权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)按照1:(3-6)的质量比将含钒脱硫渣与水混合，然后加入聚合硫酸铁，控制V、Fe质量比为1:(0.2-0.8)，在60-100℃下反应30-60min；

(2)将步骤(1)反应完成后的物料进行固液分离，对所得液相进行冷却结晶，结晶温度为10-25℃，得到硫酸钠和结晶后液，所得结晶后液返回步骤(1)中和含钒脱硫渣混合；钒进入固相渣中，对其进行回收利用。