CN112458298B - 热态钒渣直接钠化提钒的方法 - Google Patents

热态钒渣直接钠化提钒的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于钒的冶金技术领域，具体涉及热态钒渣直接钠化提钒的方法。本发明所要解决的技术问题是提供一种钒回收率高、吨钒成本低的热态钒渣直接钠化提钒的方法。该方法包括如下步骤：a、将转炉提钒的热态钒渣加入冶炼炉内，以氧气或空气中的至少一种为载体通过喷吹的方式将钠盐加入至热态钒渣中，得到含钠热态钒渣；b、对含钠热态钒渣进行顶吹氧化，得到钒渣熟料；c、将钒渣熟料破碎，研磨后浸出，除杂，沉淀，煅烧得V2O5。本发明方法提高了钒的回收率，同时具有燃料消耗低，吨钒成本低的优点，具有广阔的应用前景。

Description

热态钒渣直接钠化提钒的方法
技术领域
本发明属于钒的冶金技术领域，具体涉及热态钒渣直接钠化提钒的方法。
背景技术
钒钛磁铁矿经高炉炼铁、转炉提钒后得到钒渣，钒渣是战略稀有金属钒的主要来源。传统工艺中钒渣冷却破碎后磁选铁粒，再经磨矿造球进入回转窑或多膛炉焙烧，焙烧熟料经湿法工艺生产氧化钒，国内外钒渣提钒主要工艺包括以下几种：
(1)钒渣钠化焙烧-水浸-铵盐沉钒工艺
(2)钒渣钙盐焙烧-酸浸-水解沉钒工艺
(3)钒渣钙盐焙烧-酸浸-铵盐沉钒工艺(氧化钒清洁生产工艺)
(4)亚熔盐法
(5)空白焙烧-碱浸工艺
目前国内外大多数钒生产企业都是采用传统的钠化焙烧-水浸-铵盐沉钒工艺，俄罗斯图拉钒厂采用钒渣钙盐焙烧-酸浸-水解沉钒工艺进行钒渣提钒，攀钢西昌钒制品厂采用钒渣钙盐焙烧-酸浸-铵盐沉钒工艺进行钒渣提钒，亚熔盐法和空白焙烧-碱浸工艺目前尚在研发或中试阶段。上述五种工艺中均以冷却后钒渣为原料进行提钒作业，由于转炉提钒热态钒渣(温度>1300℃)含有大量的物理热量，冷却后再进行提钒热量损失，而后续焙烧需要消耗燃料再次加热且工序较多，造成吨钒成本高。
专利文献CN109988880A公开了采用含钠化合物处理含钒铁水的提钒方法，该方法包括以下步骤：将含钒铁水兑入转炉后，在吹炼的过程中加入冷却剂、纯碱和氯化钠，一次吹炼结束后渣铁分离，将钒渣留于转炉内进行二次吹炼，二次吹炼结束后将钒渣用水浸出即得含钒浸出液。
专利文献CN109971908A公开了转炉铁水加纯碱生产含钠钒渣的方法，该方法包括以下步骤，在铁水兑入转炉后，进行一期吹炼氧化，吹炼过程中加入冷却剂、纯碱，一期吹炼结束后将半钢倒出，含钠钒渣留于转炉内，转炉内加入NaCl进行二期吹炼氧化，吹炼氧化结束后经水浸得到含钒浸出液。
专利CN109988880A和专利CN109971908A均是在转炉提钒过程中将钠盐添加剂加入转炉再吹氧氧化，虽然充分利用了熔融态钒渣中的热量，但转炉提钒过程中加入钠盐添加剂使钒渣粘度大幅减小，渣铁分离困难，且由于钠盐熔点较低，在添加过程中大量转变为气态逸出，不仅腐蚀设备而且钠盐利用率低。
为了克服现有钒渣提钒工艺与前端转炉提钒工序割裂造成的过程热量利用效率低的缺陷，需要研究一种新的热态钒渣直接钠化提钒方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种钒回收率高、吨钒成本低的热态钒渣直接钠化提钒的方法。
本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是提供了热态钒渣直接钠化提钒的方法。该方法包括如下步骤：
a、将转炉提钒的热态钒渣加入冶炼炉内，以氧气或空气中的至少一种为载体通过喷吹的方式将钠盐加入至热态钒渣中，得到含钠热态钒渣；
b、对含钠热态钒渣进行顶吹氧化，得到钒渣熟料；
c、将钒渣熟料破碎，研磨后浸出，除杂，沉淀，煅烧得V2O5。
其中，上述热态钒渣直接钠化提钒的方法中，步骤a中，所述冶炼炉为直筒炉，直筒炉的直径为1.4～2.6m。
进一步地，步骤a中，所述热态钒渣的加入量使冶炼炉中热态钒渣的厚度为0.8～1.2m。
进一步地，步骤a中，控制热态钒渣的温度为1200～1500℃。
进一步地，步骤a中，所述钠盐的加入量为220～350kg/t钒渣。
进一步地，步骤a中，所述钠盐为碳酸钠、硫酸钠或氯化钠中的至少一种。
优选地，所述钠盐为碳酸钠。
进一步地，步骤a中，所述喷吹的气体压力为0.4～0.8MPa；喷吹所用喷枪插入渣中的深度为0.3～0.7m。
其中，上述热态钒渣直接钠化提钒的方法中，步骤b中，所述顶吹采用的气体为氧气或空气中的至少一种。
进一步地，步骤b中，所述顶吹的气体强度为5～25m3/min·吨钒渣；顶吹的时间为12～18min。
本发明的有益效果是：
本发明以转炉提钒的热态钒渣为原料，以空气或氧气为载体通过喷吹的方式将钠盐加入至热态钒渣中直接钠化使钒转化为可溶性钒酸盐，再通过浸出、除杂、沉淀、煅烧获得产品V2O5，本发明方法缩短了提钒流程，使转炉提钒与钒渣提钒两段工序实现了有效衔接，提高了钒的回收率，钒回收率为89％～97％，具有燃料消耗低，吨钒成本低的优点，吨钒成本可降低6000～10000元，是一种先进的清洁提钒工艺，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面将通过具体的实施例对本发明作进一步地详细阐述。
具体的，本发明提供了热态钒渣直接钠化提钒的方法。该方法包括如下步骤：
a、将转炉提钒的热态钒渣加入至直径为1.4～2.6m的直筒炉内，使直筒炉中热态钒渣的厚度为0.8～1.2m，以氧气或空气中的至少一种为载体通过粉料喷吹系统将220～350kg/t钒渣的钠盐喷吹至热态钒渣中，通过电加热控制热态钒渣的温度为1200～1500℃，喷吹的气体压力为0.4～0.8MPa；喷吹所用喷枪插入渣中的深度为0.3～0.7m，得到含钠热态钒渣；
b、通过供气系统对含钠热态钒渣进行顶吹氧化，顶吹采用的气体为氧气或空气中的至少一种，顶吹的气体强度为5～25m3/min·吨钒渣，顶吹的时间为12～18min，得到钒渣熟料；
c、将钒渣熟料破碎，研磨后浸出，除杂，沉淀，煅烧得V2O5。
本发明步骤a中，通过喷吹的方式将钠盐加入热态钒渣中，保证了钠盐在钒渣中的均一化，并通过控制热态钒渣的温度，降低了渣系粘度，改善了动力学传质条件。在利用渣中热量的同时，控制了钒渣温度和渣的流动性，使氧气在钒渣中快速扩散将V(III)氧化为V(V)并与钠盐结合形成酸溶性钠盐，保证钒的高效提取。
步骤a中，热态钒渣的加入量使直筒炉中热态钒渣的厚度为0.7～1.1m，使钠盐和氧气与钒渣有效接触，实现钒渣中钒的氧化钠化。
步骤a中，以氧气或空气中的至少一种为载体通过喷吹的方式将钠盐加入至热态钒渣中，可实现钠盐在钒渣中的均一性分散，使含钒矿物与钠盐有效结合发生反应，氧气或空气可促进低价钒的氧化。
下面将通过具体的实施例对本发明作进一步地详细阐述。
实施例1
将转炉提钒的热态钒渣加入直筒炉中，直筒炉的直径为2.3m，控制钒渣加入量使直筒炉中钒渣厚度为1.1m，通过电加热控制热态钒渣温度为1300℃，以氧气为载体通过粉料喷吹系统将氯化钠粉体加入热态钒渣中得到含钠热态钒渣，喷吹气体压力为0.6MPa，喷枪插入渣中深度为0.5m，氯化钠粉体加入量为280kg/吨钒渣；
通过供气系统向含钠热态钒渣顶吹氧气进行氧化，顶吹气体强度为20m3/(min·吨钒渣)，顶吹时间为15min，得到钒渣熟料；
将钒渣熟料破碎，研磨后硫酸浸出，除杂，沉淀，煅烧得V2O5。钒收率为91.7％，吨钒成本降低7200元。
实施例2
将转炉提钒的热态钒渣加入直筒炉中，直筒炉的直径为1.6m，控制钒渣加入量使直筒炉中钒渣厚度为0.9m，通过电加热控制热态钒渣温度为1200℃，以空气为载体通过粉料喷吹系统将碳酸钠粉体加入热态钒渣中得到含钠热态钒渣，喷吹气体压力为0.7MPa，喷枪插入渣中深度为0.6m，碳酸钠粉体加入量为320kg/吨钒渣；
通过供气系统向含钠热态钒渣顶吹空气进行氧化，顶吹气体强度为16m3/(min·吨钒渣)，顶吹时间为17min，得到钒渣熟料；
将钒渣熟料破碎，研磨后硫酸浸出，除杂，沉淀，煅烧得V2O5。钒收率为96.7％，吨钒成本降低9500元。
实施例3
将转炉提钒的热态钒渣加入直筒炉中，直筒炉的直径为1.9m，控制钒渣加入量使直筒炉中钒渣厚度为0.8m，通过电加热控制热态钒渣温度为1400℃，以氧气为载体通过粉料喷吹系统将硫酸钠粉体加入热态钒渣中得到含钠热态钒渣，喷吹气体压力为0.5MPa，喷枪插入渣中深度为0.4m，硫酸钠粉体加入量为300kg/吨钒渣；
通过供气系统向含钠热态钒渣顶吹氧气进行氧化，顶吹气体强度为8m3/(min·吨钒渣)，顶吹时间为14min，得到钒渣熟料；
将钒渣熟料破碎，研磨后硫酸浸出，除杂，沉淀，煅烧得V2O5。钒收率为94.5％，吨钒成本降低8400元。

Claims (6)

1.热态钒渣直接钠化提钒的方法，其特征在于：包括如下步骤：
a、将转炉提钒的热态钒渣加入冶炼炉内，以氧气或空气中的至少一种为载体通过喷吹的方式将钠盐加入至热态钒渣中，得到含钠热态钒渣；其中，冶炼炉为直径为1.4～2.6m的直筒炉，钠盐为碳酸钠、硫酸钠或氯化钠中的至少一种；
b、对含钠热态钒渣进行顶吹氧化，得到钒渣熟料，顶吹采用的气体为氧气或空气；
c、将钒渣熟料破碎，研磨后浸出，除杂，沉淀，煅烧得V2O5。
2.根据权利要求1所述的热态钒渣直接钠化提钒的方法，其特征在于：步骤a中，所述热态钒渣的加入量使冶炼炉中热态钒渣的厚度为0.8～1.2m。
3.根据权利要求1所述的热态钒渣直接钠化提钒的方法，其特征在于：步骤a中，控制热态钒渣的温度为1200～1500℃。
4.根据权利要求1所述的热态钒渣直接钠化提钒的方法，其特征在于：步骤a中，所述钠盐的加入量为220～350kg/t钒渣。
5.根据权利要求1所述的热态钒渣直接钠化提钒的方法，其特征在于：步骤a中，所述喷吹的气体压力为0.4～0.8MPa；喷吹所用喷枪插入渣中的深度为0.3～0.7m。
6.根据权利要求1～5任一项所述的热态钒渣直接钠化提钒的方法，其特征在于：步骤b中，所述顶吹的气体强度为5～25m3/min·吨钒渣；顶吹的时间为12～18min。
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