CN110937632A - 一种含钒废料资源化利用的方法 - Google Patents

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Abstract

一种含钒废料资源化利用的方法，包括将含钒废料初步筛选后放入水洗池水洗，进行研磨，研磨过程中加入纯碱混合后通入空气进行焙烧氧化，将焙烧氧化后的废料放入酸性溶液中酸浸，未溶解的沉淀物取出进行清洗，去掉其酸浸过程中所残留的酸液，将所述沉淀物放入氯化钠溶液中并添加铝粉，混料搅拌均匀后得到金属铬的单体，将其与冶炼渣收集，部分酸浸液混入到步骤四中收集的冶炼渣中进行煅烧成型做成耐火材料。本发明的含钒废料资源化利用的方法极大提高了含钒废料的回收再利用，提取的废渣用于制作耐火材料，含钒溶液重新配置制作五氧化二钒，节约了资源，合理的配置了资源利用。其中钒的收率可达90%以上。

Description

一种含钒废料资源化利用的方法
技术领域
本发明涉及钒铁再回收的生产技术领域，特别是涉及一种含钒废料资源化利用的方法。
背景技术
钒的踪迹遍布全世界，在地壳中，钒的含量并不少，平均在两万个原子中，就有一个钒原子，比铜、锡、锌、镍的含量都多，但钒的分布太分散了，几乎没有含量较多的矿床，在海水中，在海胆等海洋生物体内，在磁铁矿中，在多种沥青矿物和煤灰中，在落到地球的陨石和太阳的光谱线中，人们都发现了钒的踪影，钒分布较散不易开采，但是其作用重大，尤其是钒的合金，氮化钒铁是一种重要的合金添加剂，其加入钢中可提高钢的耐磨性、耐腐蚀性、韧性、强度、延展性、硬度及抗疲劳性等综合力学性能，并使钢具有良好的可焊接性能。同时氮化钒铁中的氮比碳化钒、钒铁更能够有效地强化和细化晶粒，节约含钒原料，从而降低炼钢生产成本。而钒的众多生产应用例如炼钢、生产五氧化二钒等都会产生大量的废渣，其内部含有丰富的钒铬等元素，可进一步回收利用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种含钒废料资源化利用的方法。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
一种含钒废料资源化利用的方法，包括以下步骤：
步骤一、将含钒废料初步筛选（除去泥沙等无用杂质）后，放入水洗池进行水洗；
所述含钒废料为含钒的废渣，如炼钢、生产五氧化二钒产生的含钒废渣。
步骤二、将水洗池内的含钒废料水分处理后，进行研磨30-60分钟，研磨过程中加入纯碱，然后通入空气进行焙烧氧化；
步骤三、将步骤二焙烧氧化后的废料放入酸性溶液中酸浸，过滤，得滤渣和滤液，滤渣即未溶解的沉淀物取出进行清洗，去掉其酸浸过程中所残留的酸液；
步骤四、将步骤三取出清洗后的沉淀物放入氯化钠溶液中并添加铝粉，混料搅拌均匀，过滤，取滤渣；
步骤五、将步骤四中收集的滤渣中进行煅烧成型，制成耐火材料；
步骤六、步骤三所得滤液中含有三价的钒元素，将其重新作为五氧化二钒的原料进行生产。
进一步，步骤二中，水分处理是指将水洗池内的含钒废料进行初滤后，放入压滤机进行压滤去水，然后放在通风处自然风干即可。
进一步，步骤二中，所加入纯碱的量为相当于含钒废料原料重量的2－5%。研究表明，加入纯碱，可以使得研磨更充分，有利于后续提取出原料中的钒。
进一步，步骤二中，焙烧的温度为300－600℃，时间为20-60分钟。控制焙烧的温度和时间，有利于在节省能源和提高效率的同时，使得其中的钒发生充分的反应。
进一步，步骤三中，酸性溶液是指盐酸溶液与硝酸溶液的混合溶液或硫酸溶液与硝酸溶液的混合溶液。盐酸溶液与硝酸溶液的混合溶液中，盐酸与硝酸的摩尔比为10：1，其中氢离子的浓度为0.1mol/L。硫酸溶液与硝酸溶液的混合溶液中，硫酸与硝酸的摩尔比为5：1，其中氢离子的浓度为0.1mol/L。所用酸性溶液与焙烧氧化后的废料质量比为1-2：1。
进一步，步骤四中，氯化钠溶液的浓度为100g/L。所添加铝粉的量为清洗后的沉淀物质量的10%。氯化钠溶液的用量为能浸泡沉淀物和铝粉为宜。
进一步，步骤五中，煅烧的温度为800－1000℃，时间为12小时以上。
进一步，步骤六中，重新作为五氧化二钒的原料的制作步骤包括：
在滤液中加入钒单体和氢氧化钠溶液，中和滤液中的酸（直至溶液呈中性）；
在中和后的溶液中继续添加氯化铵进行搅拌沉钒处理（直至无沉淀产生），将所得沉钒清洗晾干；
对晾干后的沉钒进行煅烧氧化生成五氧化二钒（煅烧的温度为600-1200℃）。
进一步的，所述钒单体是粉末状的形式存在，其用于中和滤液里面的部分酸液，包括盐酸和硫酸，氢氧化钠用于中和部分硝酸。
本发明所述的含钒废料资源化利用的方法极大提高了含钒废料的回收再利用，提取的废渣用于制作耐火材料，含钒溶液重新配置制作五氧化二钒，节约了资源，合理的配置了资源利用。其中钒的收率可达90%以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
本实施例之含钒废料资源化利用的方法，包括以下步骤：
步骤一、选取1kg钒含量在10wt%的含钒废料初步筛选（除去泥沙等无用杂质）后，放入水洗池进行水洗；
所述含钒废料为含钒的废渣，为生产五氧化二钒产生的含钒废渣。
步骤二、将水洗池内的含钒废料水分处理后，研磨60分钟，研磨过程中加入0.02kg纯碱，然后通入空气进行焙烧氧化；
水分处理是指将水洗池内的含钒废料进行初滤后，放入压滤机进行压滤去水，然后放在通风处自然风干即可。
焙烧的温度为600℃，时间为30分钟。
步骤三、将步骤二焙烧氧化后的废料放入酸性溶液中酸浸，过滤，得滤渣和滤液，滤渣即未溶解的沉淀物取出进行清洗，去掉其酸浸过程中所残留的酸液；
步骤三中，酸性溶液是指盐酸溶液与硝酸溶液的混合溶液。盐酸溶液与硝酸溶液的混合溶液中，盐酸与硝酸的摩尔比为10：1，其中氢离子的浓度为0.1mol/L。所用酸性溶液与焙烧氧化后的废料质量比为1：1。
步骤四、将步骤三取出清洗后的沉淀物放入氯化钠溶液中并添加铝粉，混料搅拌均匀，过滤得到金属铬的单体及其他冶炼渣，取滤渣；
氯化钠溶液的浓度为100g/L。所添加铝粉的量为清洗后的沉淀物质量的10%。氯化钠溶液的用量为能浸泡沉淀物和铝粉。
步骤五、将步骤四中收集的滤渣中进行煅烧成型，制成耐火材料；煅烧的温度为800℃，时间为12小时。
步骤六、步骤三所得滤液中含有三价的钒元素，将其重新作为五氧化二钒的原料进行生产。
重新作为五氧化二钒的原料的制作步骤包括：
在滤液中加入钒单体和氢氧化钠溶液，中和滤液中的酸（直至溶液呈中性）；
在中和后的溶液中继续添加氯化铵进行搅拌沉钒处理（直至无沉淀产生），将所得沉钒清洗晾干；
对晾干后的沉钒进行煅烧氧化生成五氧化二钒（煅烧的温度为1200℃）。
本实施例中，钒的收率为92.1%。
实施例2
本实施例之含钒废料资源化利用的方法，包括以下步骤：
步骤一、选取1kg钒含量在16wt%的含钒废料初步筛选（除去泥沙等无用杂质）后放入水洗池进行水洗；
所述含钒废料为含钒的废渣，为生产五氧化二钒产生的含钒废渣。
步骤二、将水洗后的含钒废料水分处理后进行研磨60分钟，研磨过程中加入0.03kg纯碱混合后通入空气进行焙烧氧化；
水分处理是指将水洗池内的含钒废料进行初滤后，放入压滤机进行压滤去水，然后放在通风处自然风干即可。
焙烧的温度为600℃，时间为20分钟。
步骤三、将焙烧氧化后的废料放入1升硫酸和硝酸的混合溶液中酸浸，未溶解的沉淀物取出进行清洗，去掉其酸浸过程中所残留的酸液；
酸性溶液是指硫酸溶液与硝酸溶液的混合溶液。硫酸溶液与硝酸溶液的混合溶液中，硫酸与硝酸的摩尔比为5：1，其中氢离子的浓度为0.1mol/L。
步骤四、将沉淀物放入氯化钠溶液中并添加铝粉，混料搅拌均匀后得到金属铬的单体，将其与冶炼渣收集；
氯化钠溶液的浓度为100g/L。所添加铝粉的量为清洗后的沉淀物质量的10%。氯化钠溶液的用量为能浸泡沉淀物和铝粉
步骤五、将步骤三中部分酸浸液混入到步骤四中收集的冶炼渣中进行煅烧成型做成耐火材料；煅烧的温度为1000℃，时间为15小时。
步骤六、剩余浸泡液内含有三价的钒元素，将其重新作为五氧化二钒的原料进行生产，在浸泡液中加入粉末状钒单体，消除多余的盐酸或者硫酸溶液，添加的氢氧化钠中和pH值，在上述中和后的溶液中继续添加氯化铵进行搅拌沉钒处理，将所述沉钒清洗晾干，对晾干后的沉钒进行煅烧氧化生成五氧化二钒，煅烧的温度为800℃。
在本实施例中，步骤二中所述水分处理是指将水洗池内的含钒废料进行初滤后放入压滤机进行压滤去水，然后放在通风处自然风干即可。
在本实施例中，步骤三中所述沉淀物通过高压冲洗将残留在表面的酸液冲洗掉。
本实施例中，钒的收率为92.5%。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界。

Claims (9)

1.一种含钒废料资源化利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将含钒废料初步筛选后，放入水洗池进行水洗；
所述含钒废料为含钒的废渣；
步骤二、将水洗池内的含钒废料水分处理后，进行研磨30-60分钟，研磨过程中加入纯碱，然后通入空气进行焙烧氧化；
步骤三、将步骤二焙烧氧化后的废料放入酸性溶液中酸浸，过滤，得滤渣和滤液，滤渣即未溶解的沉淀物取出进行清洗，去掉其酸浸过程中所残留的酸液；
步骤四、将步骤三取出清洗后的沉淀物放入氯化钠溶液中并添加铝粉，混料搅拌均匀，过滤，取滤渣；
步骤五、将步骤四中收集的滤渣中进行煅烧成型，制成耐火材料；
步骤六、步骤三所得滤液中含有三价的钒元素，将其重新作为五氧化二钒的原料进行生产。
2.根据权利要求1所述的含钒废料资源化利用的方法，其特征在于，步骤二中，水分处理是指将水洗池内的含钒废料进行初滤后，放入压滤机进行压滤去水，然后放在通风处自然风干即可。
3.根据权利要求1或2所述的含钒废料资源化利用的方法，其特征在于，步骤二中，所加入纯碱的量为相当于含钒废料原料重量的2－5%。
4.根据权利要求1或2所述的含钒废料资源化利用的方法，其特征在于，步骤二中，焙烧的温度为300－600℃，时间为20-60分钟。
5.根据权利要求1或2所述的含钒废料资源化利用的方法，其特征在于，步骤三中，酸性溶液是指盐酸溶液与硝酸溶液的混合溶液或硫酸溶液与硝酸溶液的混合溶液；盐酸溶液与硝酸溶液的混合溶液中，盐酸与硝酸的摩尔比为10：1，其中氢离子的浓度为0.1mol/L；硫酸溶液与硝酸溶液的混合溶液中，硫酸与硝酸的摩尔比为5：1，其中氢离子的浓度为0.1mol/L；所用酸性溶液与焙烧氧化后的废料质量比为1-2：1。
6.根据权利要求1或2所述的含钒废料资源化利用的方法，其特征在于，步骤四中，氯化钠溶液的浓度为100g/L；所添加铝粉的量为清洗后的沉淀物质量的10%。
7.根据权利要求1或2所述的含钒废料资源化利用的方法，其特征在于，步骤五中，煅烧的温度为800－1000℃，时间为12小时以上。
8.根据权利要求1或2所述的含钒废料资源化利用的方法，其特征在于，步骤六中，重新作为五氧化二钒的原料的制作步骤包括：
在滤液中加入钒单体和氢氧化钠溶液，中和滤液中的酸直至溶液呈中性；
在中和后的溶液中继续添加氯化铵进行搅拌沉钒处理直至无沉淀产生，将所得沉钒清洗晾干；
对晾干后的沉钒进行煅烧氧化生成五氧化二钒。
9.根据权利要求8所述的含钒废料资源化利用的方法，其特征在于，所述钒单体是粉末状的形式存在，其用于中和滤液里面的部分酸液，包括盐酸和硫酸，氢氧化钠用于中和部分硝酸。
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