CN117265296A - 一种五氧化二钒提钒尾渣资源化利用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及含钒尾渣处理技术领域，具体涉及一种五氧化二钒提钒尾渣资源化利用的方法。本发明提供的方法包括以下步骤：(1)提钒尾渣的预处理；(2)取预处理过的原料，制备成团；(3)将步骤(2)所得物于高温下烧结，进行固化；(4)将烧结好的团块进矿热炉融分；(5)经矿热炉高温融分后，得到含钒4wt％‑5wt％的合金和高温溶融渣；(6)将含钒合金经冷确定型用于炼钢加钒；(7)将高温溶融渣进行冷却，制备成微粉。本发明方法将提钒尾渣进行处理后，能回收废渣里95wt％的金属，如铁，钒，铬，锰等，经处理后的废渣可用于制作微粉，用于水泥混凝土或建材等。
Description
技术领域
本发明涉及尾渣再利用技术领域，具体涉及一种五氧化二钒提钒尾渣资源化利用的方法。
背景技术
提钒尾渣又称钒浸出渣，是钒渣经钠化焙烧及水浸提钒后的残渣。我国钒生产企业每年排放的提钒尾渣量已达到几十万吨，如此巨大的排放量，不仅造成了严重的环境污染，而且对钒资源也造成了极大的浪费。
钒有“万能合金”之称，钒能细化钢的组织和晶粒，提高钢的硬度和耐磨性，改善其抗拉强度和耐热性等，在钢中掺入少量的钒，就能使钢的弹性、强度大增，抗磨损和抗爆裂性极好，因而在钢铁工业中得到了广泛的应用。提钒尾渣中含有一定量的钒，以及其它有价金属，如果能够将提钒尾渣加以回收利用，能够很好避免贵金属资源的浪费和减少环境污染。然而目前提钒尾渣的利用率较低，尚无有效的方法能够高效回收提钒尾渣中的金属元素。
五氧化二钒提钒尾渣是一种固废，目前因其物理状态以及化学成份，导致对该固废难以进行回收利用。由于大量提钒尾渣的排放，钒资源的大量浪费问题亟待解决，因此研究人员开展了对提钒尾渣提钒工艺的研究。提钒主要有两种途径：一是提钒尾渣返回炼铁富集钒，炼出高钒渣，再进一步提钒；另一种提钒尾渣的处理方法是直接提钒法，直接提钒的方法有钠化焙烧、钙化焙烧、降钙焙烧和直接酸浸等工艺。此类工艺普遍存在钒转浸率低、成本高，且传统工艺一般将提钒尾渣与钒渣进行混合焙烧的方式进行生产，但直接提钒所得尾渣中水份含量较高，与钒渣进行混合焙烧方式难度较大，并且尾渣中钒(V)含量相对较低，提钒较为困难，因此上述方法存在难以规模化生产的问题，未能真正解决提钒尾渣中钒的回收利用问题。
因此，如何寻求一种环保、经济、高效合理的针对五氧化二钒提钒尾渣资源化利用的方法，以期能够高效回收提钒尾渣中的各类金属，成为目前处理提钒尾渣亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明目的即在于解决上述问题，提供一种五氧化二钒提钒尾渣资源化利用的方法，本发明所提供的方法对提钒尾渣中钒的提取率达到98wt％以上，同时能够回收废渣中95％以上的金属，除回收钒外，本发明方法还可以高效回收包括铁、铬、锰等有价金属，且其杂质含量低，经处理的废渣可用于制作微粉，用于水泥混凝土或建材等，对五氧化二钒提钒尾渣资源化利用效率极佳。
本发明提供了一种五氧化二钒提钒尾渣资源化利用的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将提钒尾渣采用球磨机球磨成粒径为20-30μm的富钒渣，取富钒渣90-95份、添加剂1-4份、粘合剂2.5-5份，均匀混合后制成球团；其中，所述添加剂的组分为硫酸钾、氯化钙、铁粉按质量比1:2:1的混合物；所述粘合剂的组分为白云石、粘土和水玻璃按质量比2:2:1的混合物；
(2)对步骤(1)所得的球团进行高温烧结，所述烧结的温度为1000-1050℃；
(3)将步骤(2)烧结好的团块进行矿热炉融分，融分的温度为1100-1240℃，融分的时间为2-3小时，得到钒含量为4wt％-5wt％的含钒合金以及高温溶融渣；
(4)将步骤(3)所得含钒合金经冷却定型，用于炼钢加钒；将高温溶融渣经冷却，制备成微粉，用于建筑材料。
本发明提供的上述五氧化二钒提钒尾渣资源化利用的方法，是经过发明人多年的研究摸索获得，本发明人发现，通过将含钒尾渣进行细化处理获得富钒渣，再结合本发明选用的添加剂和粘合剂配方，可以有效达到稳定制备含钒合金的效果，所得团块在后续烧结固化中性能稳定，再进一步通过矿热炉融分处理，能够很好获得对多种金属的回收，可回收含钒尾渣中95wt％以上的金属元素。制备的含钒合金中钒的含量可达4-5wt％，对钒的回收提取率达到98wt％以上，对Fe、Cr、Mn等元素的回收提取率也均达到了95wt％以上。
发明人对每项工艺都进行了大量的实验研究，最终确定了在原料粒径为20-30μm，并添加本发明的添加剂和粘合剂，制备成球团才能够保证本发明获得如此优异的技术效果，如果对工艺参数进行修改，或改变本发明的添加剂和粘合剂配方，则难以达到本发明的技术效果。
发明人对每项工艺的具体选择进行了大量的实验，针对于原料的粒径选择，发明人发现当采用粒径更细的原料进行球团的制备时，其能达到更好提高V含量的技术效果，但结合生产实际，将原料粒径降低后所需的机械设备极为精密，使制备成本大幅度上升，而发明人希望提供的是一款更为经济高效的尾渣回收利用方法，因此发明人进行多次尝试，结果经多次实验发现，在1000-1050℃下烧结，然后经1100-1240℃下融分，可以有效缩短整体工艺所需时间，保证提取出的含钒合金的品质，并极大地降低了生产能耗。
进一步的是，步骤(1)中所述球团的直径为5-9mm。
进一步的是，步骤(1)中所述富钒渣92份、添加剂2份、粘合剂3.75份。
进一步的是，步骤(2)中所述烧结的温度为1030℃。
进一步的是，步骤(2)中所述烧结的时间为90-120min。
进一步的是，步骤(2)中所述烧结的时间为100min。
进一步的是，步骤(3)中所述融分的温度为1190℃，融分的时间为2.5小时。
进一步的是，步骤(3)中所述含钒合金中包括钒、铁、铬、锰。
进一步的是，步骤(4)中所述炼钢加钒为采用含钒合金替代50钒铁。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明提供了一种五氧化二钒提钒尾渣资源化利用的方法，该方法对提钒尾渣中钒的回收提取率达到98wt％以上，且获得的含钒合金中铁、锰和铬的回收提取率均达到95wt％以上，同时含钒合金中P、S等杂质的含量低，回收提取后的效果极为优异；
(2)本发明提供的五氧化二钒提钒尾渣资源化利用的方法具备操作简单、处理成本低，能够高效回收提钒尾渣中的大部分金属元素，经济效益显著；
(3)本发明对含钒尾渣的回收再利用方法符合绿色环保的特点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，需要说明的是，本发明的实施例仅仅是为说明本发明所举例，而非是对本发明实施方向的限定。凡是属于本发明技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
实施例1
一种五氧化二钒提钒尾渣资源化利用的方法，该提钒尾渣中MnO的含量为8.75wt％，TFe含量为34.14wt％，V2O5含量为2.12wt％，Cr2O3含量为3.11wt％，其回收利用方法如下：
(1)采用高效球磨机将上述五氧化二钒提钒尾渣制备成粒径为20μm的富钒渣，取处理后的富钒渣90份、硫酸钾0.25份、氯化钙0.5份、铁粉0.25份、白云石1份、水玻璃0.5份、粘土1份，均匀混合后制成直径为5mm的球团；
(2)在1000℃下，对步骤(1)得到的球团进行高温烧结，烧结时间为90min；
(3)将上述烧结好的球团块进行矿热炉融分，融分的温度为1100℃，融分的时间为2小时，得到钒含量为4.17wt％的含钒合金以及高温溶融渣；
(4)将步骤(3)所得含钒合金经冷却定型，用于炼钢加钒；将高温溶融渣经冷却，制备成微粉，用于建筑材料。
实施例2
一种五氧化二钒提钒尾渣资源化利用的方法，该提钒尾渣中MnO的含量为8.69wt％，TFe含量为34.53wt％，V2O5含量为2.65wt％，Cr2O3含量为3.16wt％，其回收利用方法如下：
(1)采用高效球磨机将上述五氧化二钒提钒尾渣制备成粒径为30μm的富钒渣，取处理后的富钒渣95份、硫酸钾1份、氯化钙2份、铁粉1份、白云石2份、水玻璃2份、粘土1份，均匀混合后制成直径为9mm的球团；
(2)在1050℃下，对步骤(1)得到的球团进行高温烧结，烧结时间为120min；
(3)将上述烧结好的球团块进行矿热炉融分，融分的温度为1240℃，融分的时间为3小时，得到钒含量为5.21wt％的含钒合金以及高温溶融渣；
(4)将步骤(3)所得含钒合金经冷却定型，用于炼钢加钒；将高温溶融渣经冷却，制备成微粉，用于建筑材料。
实施例3
一种五氧化二钒提钒尾渣资源化利用的方法，该提钒尾渣中MnO的含量为8.95wt％，TFe含量为38.71wt％，V2O5含量为2.87wt％，Cr2O3含量为3.62wt％，其回收利用方法如下：
(1)采用高效球磨机将上述五氧化二钒提钒尾渣制备成粒径为25μm的富钒渣，取处理后的富钒渣92份、硫酸钾0.5份、氯化钙1份、铁粉0.5份、白云石1.5份、水玻璃0.75份、粘土1.5份，均匀混合后制成直径为7mm的球团；
(2)在1030℃下，对步骤(1)得到的球团进行高温烧结，烧结时间为100min；
(3)将上述烧结好的球团块进行矿热炉融分，融分的温度为1190℃，融分的时间为2.5小时，得到钒含量为5.68wt％的含钒合金以及高温溶融渣；
(4)将步骤(3)所得含钒合金经冷却定型，用于炼钢加钒；将高温溶融渣经冷却，制备成微粉，用于建筑材料。
对比例1
按照实施例1的方法，不同之处在于去掉其中的硫酸钾组分。
对比例2
按照实施例2的方法，不同之处在于去掉其中的水玻璃组分。
对比例3
按照实施例3的方法，不同之处在于将其中的氯化钙替换为氯化钠。
对比例4
按照实施例1的方法，不同之处在于，将五氧化二钒提钒尾渣制备成粒径为50μm的富钒渣，然后添加相应的添加剂和粘合剂，并在1100℃下烧结60min。
对比例5
按照实施例2的方法，不同之处在于，将五氧化二钒提钒尾渣制备成粒径为10μm的富钒渣，然后添加相应的添加剂和粘合剂，并取富钒渣95份、添加剂6份、粘合剂8份，其中添加剂为硫酸钾2份、氯化钙2份、铁粉2份，粘合剂为白云石4份、水玻璃2份、粘土2份。
实验例：
将实施例1-3和对比例1-5所得含钒合金中钒、铁、铬、锰元素含量，以及杂质含量进行测验，元素回收率以富集得到的元素重量占提钒尾渣中该元素的总量百分比计算。测验结果见表1。
表1
根据表1可知，本发明实施例提供的提钒尾渣资源化利用的方法，所得含钒合金的品质高，含钒合金中钒的含量高、回收率高，而且其它金属元素Fe、Mn、Cr的回收率高，并且主要杂质CaO+MgO降至0.02％～0.05wt％，杂质S含量低，；而对比例所得含钒合金的品质较差，无法实现上述效果。
Claims (10)
1.一种五氧化二钒提钒尾渣资源化利用的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将提钒尾渣采用球磨机球磨成粒径为20-30μm的富钒渣，取富钒渣90-95份、添加剂1-4份、粘合剂2.5-5份，均匀混合后制成球团；其中，所述添加剂的组分为硫酸钾、氯化钙、铁粉按质量比1:2:1的混合物；所述粘合剂的组分为白云石、粘土和水玻璃按质量比2:2:1的混合物；
(2)对步骤(1)所得的球团进行高温烧结，所述烧结的温度为1000-1050℃；
(3)将步骤(2)烧结好的团块进行矿热炉融分，融分的温度为1100-1240℃，融分的时间为2-3小时，得到钒含量为4wt％-5wt％的含钒合金以及高温溶融渣；
(4)将步骤(3)所得含钒合金经冷却定型，用于炼钢加钒；将高温溶融渣经冷却，制备成微粉，用于建筑材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述球团的直径为5-9mm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述富钒渣92份、添加剂2份、粘合剂3.75份。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述烧结的温度为1030℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述烧结的时间为90-120min。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述烧结的时间为100min。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述融分的温度为1190℃。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述融分的时间为2.5小时。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述含钒合金中包括钒、铁、铬、锰。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中所述炼钢加钒为采用含钒合金替代50钒铁。
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