CN115976341B - 一种钒渣钠化焙烧生产系统除硅磷的方法 - Google Patents

一种钒渣钠化焙烧生产系统除硅磷的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钒渣钠化焙烧生产系统除硅磷的方法，将钒渣粉与纯碱、含铝添加剂进行混合后，于回转窑内进行焙烧，焙烧后熟料直接于浆化槽内水淬浸出，在浆化槽内用酸调整浆料pH后进行固液分离得到纯净的钒酸钠浸出液和提钒尾渣。所述方法解决了传统钠化焙烧需加钙除磷，除磷渣造成的钒损失较大，回收利用困难，且除硅效果较差等难题，缩短了工艺流程，硅磷同步脱除，不产生除杂渣，钒无损失，易于工业化操作。

Description

一种钒渣钠化焙烧生产系统除硅磷的方法
技术领域
本发明涉及钒渣钠化焙烧提钒技术领域，尤其涉及一种钒渣钠化焙烧生产系统除硅磷的方法。
背景技术
钒渣钠化氧化焙烧作为当前钒渣提钒的主流生产技术，广泛应用于五氧化二钒的生产，该工艺对钒渣进行钠化焙烧后浸出得到含钒溶液，同时钒渣中的多种杂质也进入钒酸钠溶液中，其中硅、磷对生产系统和最终五氧化二钒的产品质量影响最大，在生产过程中采用了多种方式进行去除。目前除硅、除磷的主要技术是氯化钙除杂，使溶液中的硅、磷形成硅酸钙、磷酸钙沉淀，钒酸钠溶液得到净化。但钙也极易与溶液中的钒酸根形成钒酸钙沉淀，产生的除磷除硅中含有大量钒且回收工艺繁复，造成钒资源损失。
鉴于此，该领域技术工作者探索了多种创新工艺，以改变现有的工艺缺陷。中国专利CN101724757A为制取低硅低磷钒液，控制含钒熟料浸出液的温度和碱性，并加入铝盐、铁盐、镁盐一种或多种组成的净化剂进行除硅、除磷，待反应结束，经冷却、过滤得到低硅低磷钒液。该方法使用了价格相对较高的铝盐、铁盐、镁盐作为净化剂，独立的除杂工序将产生废渣难以处理，且该类净化剂主要是以吸附方式除杂，在吸附硅、磷同时也会吸附钒造成钒损失。
中国专利CN102251113A将含钒熟料浸出液的温度设置60℃至100℃之间，加入除磷净化剂；利用酸调节浸出钒液的pH值，加入除硅净化剂；反应结束后，冷却、静置后过滤得到硅磷含量较低的钒液。该方法分别加入除磷剂和除硅剂进行单独除磷除硅，且需反应后冷却、静置24～36小时，工序复杂，生产周期长，同样会产生废渣存在处置困扰。
因此，开发一种钒渣钠化焙烧生产系统简单易行的除硅除硅方法具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是解决至少一个上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本发明的这些目的和其他优点，提供了鉴于现有技术中存在的问题，本发明提出一种钒渣钠化焙烧生产系统除硅磷的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将钒渣粉、纯碱、含铝添加剂按比例混合，得到混合料；
S2、将S1中的混合料置于回转窑内氧化焙烧，得到熟料；
S3、将S2中焙烧完成的高温熟料，倒入装好水的浆化槽内进行水淬，得到浆料；
S4、在S3的浆化槽中加入无机酸，调整浆料的pH，并进行浸出、熟化；
S5、对S4熟化好的浆料进行固液分离得到钒酸钠溶液和提钒尾渣。
优选的是，S1中的含铝添加剂为含铝矿物或工业含铝废渣，其中铝元素含量以Al2O3计大于10％，硅元素含量以SiO2小于2％。
优选的是，S1中钒渣粉、纯碱、含铝添加剂的比例按钒渣中全钒与碳酸钠、Al2O3的摩尔比计为1:0.65～0.9:0.1～0.5。
优选的是，S2中焙烧温度为800～1200℃，焙烧时间为2～8h。
优选的是，S3中浆化槽内加水量为控制最终钒酸钠浸出液中钒为10～50g/l。
优选的是，S4中无机酸为硫酸、盐酸、硝酸中的一种或多种。
所述的钒渣钠化焙烧生产系统除硅磷的方法，其特征在于，所述S3中控制浆化槽内pH值为7.0～11.0。
优选的是，S4中浆料的浸出、熟化停留时间为60～300min。
优选的是，S4中浆料的温度为50～90℃。
与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：
(1)本发明所述钒渣钠化焙烧生产系统除硅磷的方法，采用含铝矿物作为焙烧添加剂，较现有除硅除磷方案使用各类除磷剂、除硅剂，其原料成本更低，有利于生产成本控制；
(2)本发明所述钒渣钠化焙烧生产系统除硅磷的方法，利用含铝添加剂在高温下与钒渣中的活性硅、磷元素发生反应，形成铝硅酸钠、磷酸铝等难溶物，使硅、磷被固化难以被浸出，后续工序无需复杂的除杂操作，也不产生除杂废渣，无钒资源损失；
(3)本发明所述钒渣钠化焙烧生产系统除硅磷的方法，在熟料水淬浆化时调整pH，利用碱性浸出液中少量铝元素形成氢氧化铝，进一步吸附浸出液中少量被浸出的硅、磷，确保固液分离得到纯净的钒酸钠溶液；
(4)本发明所述钒渣钠化焙烧生产系统除硅磷的方法，除硅除磷在焙烧和浸出过程中一并进行，大幅提高生产效率，缩短工艺操作流程，可操作性强。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式：
本发明钒渣钠化焙烧生产系统除硅磷的方法，具体包括以下步骤：
S1、钒渣粉、纯碱、含铝添加剂按钒渣中钒元素与碳酸钠、含铝添加剂中Al2O3的摩尔比为1:0.65～0.9:0.1～0.5的比例称取，混合均匀后得到混合料；
S2、将S1中的混合料置于回转窑中800～1200℃氧化焙烧2～8h，在高温下，钒渣中的钒与纯碱反应生成易溶于水的钒酸钠，钒渣中的活性硅、磷元素与含铝添加剂反应，形成不溶于水的铝硅酸钠、磷酸铝等，得到熟料；
S3、将S2中焙烧完成的高温熟料，置于装好水的浆化槽内进行水淬，加水量以控制最终钒酸钠浸出液中全钒为10～50g/l为参照，易溶于水的钒酸钠被浸出，不溶于水的铝硅酸钠、磷酸铝等留在浸出渣中，得到浆料；
S4、控制S3中浆化槽内温度稳定在50～90℃，使用硫酸、盐酸、硝酸等无机酸，控制浆料pH为7.0～11.0，浸出、熟化1～5h，利用碱性浸出液中少量铝元素形成氢氧化铝，进一步吸附浸出液中少量被浸出的硅、磷；
S5、熟化好的浆料进行固液分离，过滤得到高品质的钒酸钠溶液和提钒尾渣。
本发明中硅、磷在钠化焙烧时被固化，水萃时可直接得到硅、磷含量较低的钒酸钠溶液，在水淬同时调整pH至7-11，利用碱性溶液中少量铝元素形成氢氧化铝，进一步吸附浸出液中少量被浸出的硅、磷，与传统钒渣钠化工艺相比，无需复杂的除杂操作，不产生除杂废渣，无钒资源损失，除硅除磷在焙烧和浸出过程中一并进行，缩短工艺操作流程，大幅提高生产效率。
下面以几个具体的实施例对本发明所提出的具体方案进行更加详细地叙述。
实施例1
将20吨钒渣粉(钒8.3wt％、磷0.043wt％、硅16.4wt％)、2.63吨纯碱、3.11吨铬盐副产铬渣(Al2O3:13.2wt％、SiO2：0.8wt％)混合均匀，于回转窑内900℃煅烧2h，将煅烧获得的熟料，置于装水的浆化槽内进行水淬，浆化槽内温度稳定在80℃，使用硫酸调整浆化槽内pH值稳定在10，熟料水淬浆化2h后，固液分离，过滤得到钒酸钠溶液，经检测溶液中V：21.3g/l、P：6.3mg/l、Si：78.2mg/l。
实施例2
S1、将20吨钒渣粉(钒8.3wt％、磷0.043wt％、硅16.4wt％)、2.8吨纯碱、1.16吨废氧化铝催化剂(Al2O3:71.3wt％、SiO2：0.5wt％)混合均匀，于回转窑内860℃煅烧4h，熟料进入装水的浆化槽内进行水淬，浆化槽内温度稳定在85℃，使用硫酸调整浆化槽内pH值稳定在10.6，熟料水淬浆化3h后，固液分离，过滤得到钒酸钠溶液，经检测溶液中V：33.6g/l、P：8.5mg/l、Si：102.1mg/l。
实施例3
将20吨钒渣粉(钒8.3wt％、磷0.043wt％、硅16.4wt％)、2.8吨纯碱、2.36吨低硅铝土矿(Al2O3:42.2wt％、SiO2：1.9wt％)混合后，于回转窑内850℃煅烧3h，熟料进入装水的浆化槽内进行水淬，浆化槽内温度稳定在85℃，使用硫酸调整浆化槽内pH值稳定在9.7，熟料水淬浆化3h后，固液分离，过滤得到钒酸钠溶液，经检测溶液中V：27.3g/l、P：4.7mg/l、Si：88.2mg/l。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为。

Claims (9)

1.一种钒渣钠化焙烧生产系统除硅磷的方法，其特征在于，包含步骤如下：
S1、将钒渣粉、纯碱、含铝添加剂按比例混合均匀，得到混合料；
S2、将S1中的混合料置于回转窑内氧化焙烧，得到熟料；
S3、将S2中焙烧完成的熟料，置于装好水的浆化槽内进行水淬，得到浆料；
S4、在S3的浆化槽中加入无机酸，调整浆料的pH，并进行浸出、熟化；
S5、对S4熟化好的浆料进行固液分离得到钒酸钠溶液和提钒尾渣。
2.根据权利要求1所述的钒渣钠化焙烧生产系统除硅磷的方法，其特征在于，所述S1中的含铝添加剂为含铝矿物，其中铝元素含量以Al2O3计大于10％wt，硅元素含量以SiO2小于2％wt。
3.根据权利要求1所述的钒渣钠化焙烧生产系统除硅磷的方法，其特征在于，所述S1中钒渣粉、纯碱、含铝添加剂的比例按钒渣中全钒与碳酸钠、Al2O3的摩尔比计为1:0.65～0.9:0.1～0.5。
4.根据权利要求1所述的钒渣钠化焙烧生产系统除硅磷的方法，其特征在于，所述S2中焙烧温度为800～1200℃，焙烧时间为2～8h。
5.根据权利要求1所述的钒渣钠化焙烧生产系统除硅磷的方法，其特征在于，所述S3中浆化槽内加水量为控制最终钒酸钠浸出液中钒为10～50g/l。
6.根据权利要求1所述的钒渣钠化焙烧生产系统除硅磷的方法，其特征在于，所述S4中无机酸为硫酸、盐酸、硝酸中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的钒渣钠化焙烧生产系统除硅磷的方法，其特征在于，所述S4中控制浆化槽内pH值为7.0～11.0。
8.根据权利要求1所述的钒渣钠化焙烧生产系统除硅磷的方法，其特征在于，所述S4中浆料的浸出、熟化停留时间为60～300min。
9.根据权利要求1所述的钒渣钠化焙烧生产系统除硅磷的方法，其特征在于，所述S4中浆料的温度控制在50～90℃。
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