CN112011692B - 固废渣复合焙烧提钒的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种固废渣复合焙烧提钒的方法。针对现有钒渣提钒焙烧过程氧化不充分、焙烧熟料浸出率低、焙烧添加剂成本高等问题，本发明提供了一种固废渣复合焙烧提钒的方法，包括以下步骤：a、将钒渣与石灰石、混合固废渣混合均匀；b、在280～550℃下煅烧30～60min，再升温至860～900℃，煅烧2～2.5h，得到焙烧熟料；c、将焙烧熟料水浸，过滤，得到水浸液和水浸残渣；d、对水浸液进行沉钒，得到偏钒酸铵，煅烧，得到五氧化二钒。本发明能够充分利用了钠化沉钒废水浓缩后获得的混合固废渣，同时可以直接水浸即可，无需除杂直接沉钒，沉钒工艺简单，成本低。

Description

固废渣复合焙烧提钒的方法
技术领域
本发明属于化工技术领域，具体涉及一种固废渣复合焙烧提钒的方法。
背景技术
钒渣主要来自铁水提钒，获得的钒渣提钒工艺主要为钠化焙烧提钒和钙化焙烧提钒，而钠化熟料-水浸提钒工艺，操作简单，流程短，但是会产生大量的硫酸钠等难以回收的固废，污染环境，同时废水处理成本大。钙化焙烧过程生产硫酸钙，采用硫酸浸出，酸性铵盐沉钒的工艺，酸性钒液沉钒所得产品杂质含量较高，难以制备高纯度五氧化二钒，但其废水处理简单成本低。基于钠化焙烧和钙化焙烧各自都存在相应的缺陷，目前新的研究方向倾向于钙镁复合焙烧、锰化焙烧、复合钠盐焙烧等。
专利CN109811123A公开了一种钙镁复合强化提钒的方法，将钙镁复合焙烧熟料进行破碎得到复合焙烧熟料细粉，然后将所述复合焙烧熟料细粉采用酸性溶液浸出，过滤得到含钒滤液。
专利CN103898329A公开了一种锰化焙烧钒渣的提钒方法，采用含高价锰的物料作为氧化剂，使得钒与锰在焙烧过程中结合形成钒酸锰化合物，然后将熟料破碎并将破碎后的熟料与水混合，之后加入酸液进行浸出,得到含钒浸出液和提钒尾渣。
文献“高钙钒比钒渣钠化焙烧熟料浸出条件”研究了高钙钒比的钒渣，在钠化焙烧条件下的熟料分别进行水浸和碳酸铵浸出，探究了在水浸条件下，适宜的温度、时间、液固比以及采用碳酸钠浸出的优势。
可见，现有的钙镁复合焙烧、锰化焙烧由于镁和锰的成本高，焙烧成本高；同时由于采用酸性浸出，杂质含量较高，影响后续沉钒率及产品质量；再者，镁和锰后期的回收利用也是一大问题。针对高钙钒比的钒渣进行钠化焙烧时，由于高钙钒比焙烧过程中，大部分生成的是钒酸钙化合物，焙烧过程温度较高，并且容易出现氧化不充分的现象；并且采用碳酸钠浸出，成本高，工序复杂。
因此，还亟待开发一种流程简单、成本低、效率高的焙烧提钒方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题为：现有钒渣提钒焙烧过程氧化不充分、焙烧熟料浸出率低、焙烧添加剂成本高、浸出液中杂质含量高等问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案为：提供一种固废渣复合焙烧提钒的方法。该方法包括以下步骤：
a、将钒渣与石灰石、混合固废渣按比例混合均匀；所述混合固废渣为含硫酸钠和硫酸铵的固废渣；
b、将步骤a所得物料在280～550℃下煅烧30～60min，再升温至860～900℃，煅烧2～ 2.5h，得到焙烧熟料；
c、将焙烧熟料按液固比1.5～3︰1，在60～95℃条件下水浸20～30min，过滤，得到水浸液和水浸残渣；
d、对步骤c所得水浸液进行沉钒，得到偏钒酸铵，煅烧，得到五氧化二钒。
其中，上述固废渣复合焙烧提钒的方法中，步骤a所述的钒渣为铁水提钒获得的产物，钒含量5％～10％，CaO含量0.5～3％。
其中，上述固废渣复合焙烧提钒的方法中，步骤a所述的混合固废渣中硫酸钠含量为70～ 85％，硫酸铵含量为15～30％。
其中，上述固废渣复合焙烧提钒的方法中，步骤a所述钒渣与石灰石加入的比例以CaO/V2O5的重量比为0.25～0.4︰1计算。
其中，上述固废渣复合焙烧提钒的方法中，步骤a所述钒渣与固废渣的重量比为1︰03～ 0.5。
其中，上述固废渣复合焙烧提钒的方法中，步骤d所述的沉钒为酸性铵盐沉钒或碱性沉钒。
具体的，所述的酸性铵盐沉钒的具体操作步骤为：将浸出液pH值调节至1.8～2.2后，按硫酸铵质量/浸出液中钒的质量＝1.8～2.0的比例加入硫酸铵，在95℃条件下反应30～ 60min，反应结束固液分离，得到多钒酸铵。
具体的，所述的碱性沉钒的具体操作步骤为：将浸出液pH值调至9，按摩尔比硫酸铵/ 浸出液中钒＝1.8～2.0的比例加入硫酸铵，在20～30℃条件下反应2～5h，反应结束固液分离，得到偏钒酸铵。
本发明的有益效果为：
本发明提供了一种固废渣复合焙烧提钒的方法，通过将钒渣与石灰石、含有硫酸钠和硫酸铵的混合固废渣进行配比煅烧得到熟料，再水浸，沉钒，获得合格的五氧化二钒，本发明方法充分利用了钠化沉钒废水浓缩后获得的混合固废渣(主要含硫酸钠、硫酸铵)，同时可以直接水浸即可，无需除杂直接沉钒，沉钒工艺简单，成本低。
具体实施方式
本发明提供了一种固废渣复合焙烧提钒的方法，包括以下步骤：
a、将钒渣与石灰石、混合固废渣按比例混合均匀；所述混合固废渣为含硫酸钠和硫酸铵的固废渣；
b、将步骤a所得物料在280～550℃下煅烧30～60min，再升温至860～900℃，煅烧2～ 2.5h，得到焙烧熟料；
c、将焙烧熟料按液固比1.5～3︰1，在60～95℃条件下水浸20～30min，过滤，得到水浸液和水浸残渣；
d、对步骤c所得水浸液进行沉钒，得到偏钒酸铵，煅烧后得到五氧化二钒。
其中，步骤a所述的钒渣为铁水提钒获得的产物，钒含量5％～10％，CaO含量0.5～3％。
其中，步骤a所述的混合固废渣中硫酸钠含量为70～85％，硫酸铵含量为15～30％。
本发明所用的混合固废渣为钠化沉钒废水浓缩后获得的产物，其中主要含有硫酸钠和硫酸铵，硫酸钠含量约为70～85％，硫酸铵含量约为15～30％，虽含有其余杂质，但在本发明的反应体系中，不会影响焙烧效果。
其中，步骤a所述钒渣与石灰石加入的比例以CaO/V2O5的重量比为0.25～0.4︰1计算。
为了更好的促进焙烧，但是又不至于导致大部分钒渣中的钒与钙结合，生成不溶于水的钒酸钙化合物，本发明限定了钒渣与石灰石的加入比例。在上述比例条件下，钙能加快SO4 2-转移，使化学平衡向有利于钠与钒结合的方向进行，同时能固定部分的SO4 2-、SiO3 2-和P。
其中，步骤a所述钒渣与固废渣的重量比为1︰:03～0.5。
其中，步骤d所述的沉钒为酸性铵盐沉钒或碱性沉钒。
具体的，所述的酸性铵盐沉钒的具体操作步骤为：将浸出液调节pH1.8～2.2后，按硫酸铵质量/浸出液中钒的质量＝1.8～2.0的比例加入硫酸铵，在95℃条件下反应30～60min，反应结束固液分离。得到多钒酸铵。
具体的，所述的碱性沉钒的具体操作步骤为：将浸出液p H值调至9左右，按摩尔比硫酸铵/浸出液中钒＝1.8～2.0的比例加入硫酸铵，在20～30℃条件下反应2～5h，反应结束固液分离。得到偏钒酸铵。
本发明合理利用了难以处理利用的固废渣，添加钙复合焙烧，钙能加快SO4 2-转移，使化学平衡向有利于钠与钒结合的方向进行，同时能固定部分的SO4 2-、SiO3 2-、P等，使得后期浸出无需除杂，提高焙烧效果，并且不含有酸浸所带来的杂质，硫酸铵在280℃后开始分解， NH3释放形成空隙，促进Fe2+等氧化，进而促进钒铁尖晶石的分解进程，使其分解加速。因为钠化焙烧熟料在工业生产中就是直接采用水浸的方式将熟料中的钒浸出，此种方式操作简单流程短，而酸浸提钒工艺中，采用硫酸，并且需严格控制pH值，过程长且复杂，还易将熟料中Fe、Mn、P等杂质浸出，影响沉钒。
具体的，本发明在生产上可按下述步骤实施：
将钒渣与石灰石按比例为CaO/V2O5重量比为0.25～0.4配入石灰石，100g钒渣外配硫酸钠和硫酸铵混合固废渣30～50％，混合均匀；280～550℃煅烧时间为30～60min，再升温至 860～900℃，煅烧时间为2～2.5h；水与熟料按液固比为1.5～3:1，在温度为60～95℃下，浸出20～30min，得到水浸液；水浸液常规的酸性铵盐沉钒或碱性沉淀偏钒酸铵均可。
下面将通过实施例对本发明的具体实施方式做进一步的解释说明，但不表示将本发明的保护范围限制在实施例所述范围内。
实施例1
取200g钒渣(钒含量5％，CaO含量0.5％)，6.41g石灰石(CaO含54％)，与含硫酸钠和硫酸铵的混合固废渣60g混合均匀；280℃煅烧30min，再升温至860℃，煅烧2h；水与熟料按1.5︰1的液固比，在60℃下浸出20min；水浸液常规的酸性铵盐沉钒、碱性沉淀偏钒酸铵均可。水浸后，残渣干燥后，残渣中钒含量为0.401％，钒的浸出率达95％。
实施例2
取200g钒渣(钒含量7％，CaO含量2％；)，6.47g石灰石(CaO含54％)，与含硫酸钠和硫酸铵的混合固废渣80g混合均匀；400℃煅烧45min，再升温至880℃，煅烧2h；水与熟料按2︰1的液固比，在75℃下浸出25min；水浸液常规的酸性铵盐沉钒、碱性沉淀偏钒酸铵均可。水浸后，残渣干燥后，残渣中钒含量为0.392％，钒的浸出率达96.1％。
实施例3
取200g钒渣(钒含量10％，CaO含量3％；)，15.32g石灰石(CaO含54％)，与含硫酸钠和硫酸铵的混合固废渣100g混合均匀；500℃煅烧60min，再升温至900℃，煅烧2.5h；水与熟料按3︰1的液固比，在95℃下浸出30min；水浸液常规的酸性铵盐沉钒、碱性沉淀偏钒酸铵均可。水浸后，残渣干燥后，残渣中钒含量为0.345％，钒的浸出率达97.5％。
实施例4
取20000g钒渣(钒含量10％，CaO含量3％；)，1533g石灰石(CaO含54％)，与含硫酸钠和硫酸铵的混合固废渣1000g混合均匀；500℃煅烧60min，再升温至900℃，煅烧2.5h；水与熟料按3︰1的液固比，在95℃下浸出30min；水浸液常规的酸性铵盐沉钒、碱性沉淀偏钒酸铵均可。水浸后，残渣干燥后，残渣中钒含量为0.367％，钒的浸出率达96.95％。

Claims (4)

1.固废渣复合焙烧提钒的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、将钒渣与石灰石、混合固废渣按比例混合均匀，其中，所述钒渣为铁水提钒获得的产物，钒含量5％～10％，CaO含量0.5～3％，钒渣与石灰石加入的比例以CaO/V2O5的重量比为0.25～0.4︰1计算，钒渣与固废渣的重量比为1︰03～0.5；所述混合固废渣为含硫酸钠和硫酸铵的固废渣，其中硫酸钠含量为70～85％，硫酸铵含量为15～30％；
b、将步骤a所得物料在280～550℃下煅烧30～60min，再升温至860～900℃，煅烧2～2.5h，得到焙烧熟料；
c、将焙烧熟料按液固比1.5～3︰1，在60～95℃条件下水浸20～30min，过滤，得到水浸液和水浸残渣；
d、对步骤c所得水浸液进行沉钒，得到偏钒酸铵，煅烧，得到五氧化二钒。
2.根据权利要求1所述的固废渣复合焙烧提钒的方法，其特征在于：步骤d所述的沉钒为酸性铵盐沉钒或碱性沉钒。
3.根据权利要求2所述的固废渣复合焙烧提钒的方法，其特征在于：所述的酸性铵盐沉钒的具体操作步骤为：将浸出液pH值调节至1.8～2.2后，按硫酸铵质量/浸出液中钒的质量＝1.8～2.0的比例加入硫酸铵，在95℃条件下反应30～60min，反应结束固液分离，得到多钒酸铵。
4.根据权利要求2所述的固废渣复合焙烧提钒的方法，其特征在于：所述的碱性沉钒的具体操作步骤为：将浸出液pH值调至9，按摩尔比硫酸铵/浸出液中钒＝1.8～2.0的比例加入硫酸铵，在20～30℃条件下反应2～5h，反应结束固液分离，得到偏钒酸铵。
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