CN1952192A

CN1952192A - 一种用过氧化物烧结矿石及炉渣提钒的方法

Info

Publication number: CN1952192A
Application number: CNA2005100322792A
Authority: CN
Inventors: 孙世凡
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-10-18
Filing date: 2005-10-18
Publication date: 2007-04-25

Abstract

本发明公开了一种用过氧化物烧结矿石及炉渣提钒的方法，它包括用过氧化钠或过氧化钾或过氧化钙或过氧化镁或过氧化锌或过氧化铝或过氧化钡或过氧化氢作氧化剂或熔剂烧结或熔融含钒矿石及炉渣，烧结过程不产生有害气体，经浸取提钒制取钒化合物、金属钒，含钒合金及含钒钢材。本发明工艺设备简单，环境污染小、提取回收率高，适合从各种矿石和炉渣中提钒。

Description

一种用过氧化物烧结矿石及炉渣提钒的方法

本发明涉及一种从含钒的矿石及炉渣中提钒的冶炼方法，具体地说，本发明涉及一种用过氧化物作氧化剂或熔剂烧结分解各种含钒矿石及各种钒的炉渣，从中提取钒及其化合物的方法，该方法包括用过氧化钠或过氧化钾或过氧化钙或过氧化镁或过氧化锌或过氧化铝或过氧化钡或过氧化氢作氧化剂或熔剂烧结或熔融含钒矿石及含钒炉渣，这种含钒炉渣包括石煤发电后的炉渣、冶炼厂的废渣，烧结物或熔融物经粉碎—浸取—净化提纯—富集—铵盐沉钒—灼烧—熔炼等一系列工艺步骤提钒制取各种钒的化合物、金属钒、碳化钒、氮化钒、含钒合金及含钒钢材的过程。

关于从矿石中提钒的方法，最关键的技术是矿石的分解，而最佳的分解方法应该在分解过程中不产生有毒有害物质，有较高的分解率和浸出率，同时能降低或保持合适的生产成本。因此，长期以来，国内外相关技术人员一直在不懈地研究这一课题。根据现有工艺技术和已公布的专利、科技文献介绍，目前已应用的含钒矿石的分解方法有以下几种：一是酸溶法，即直接用硫酸浸取分解矿粉；二是钠盐焙烧，即用氯化钠与矿粉一起焙烧，用稀碱或稀酸浸取；三是低盐焙烧，即用少量氯化钠加纯碱与矿粉一起焙烧，用水浸取；四是钙化焙烧，即用石灰与矿粉一起焙烧，用稀酸浸取。上述四种方法虽然都较成熟可行，但在生产实践中还存在以下主要问题：(1)钠盐焙烧或低盐焙烧过程中因氯化钠和矿石的分解产生大量的HCl、Cl₂、SO₂、SO₃等有毒有害气体，严重污染环境、腐蚀设备；(2)酸溶法耗用大量的硫酸，浸取后又需消耗大量的碱中和过量的酸，浪费原料、增加成本；(3)钙化焙烧用大量石灰，浸取后产生大量的钙渣沉淀物，增加废渣处理量，同时钙渣带走部份被吸附的钒，降低了钒的回收率。

本发明的目的在于克服现有技术的弱点，提供一种在烧结分解过程中不产生有毒有害气体，并能高效分解矿石及炉渣，提高钒的浸出率的清洁的烧结提钒方法，使钒冶炼大幅度减轻对环境的影响，提高钒的回收率，从而降低生产成本。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：将已经过脱炭或未经脱炭的含钒石煤或其它含钒矿石及炉渣粉碎，然后加入过氧化钠或过氧化钾或过氧化钙或过氧化镁或过氧化锌或过氧化铝或过氧化钡或过氧化氢混匀，于500～900℃进行烧结或熔融，使矿石中难浸出的三价钒和四价钒氧化为易浸出的五价钒，同时将二价铁氧化为易于沉淀分离的三价铁。再将烧结物或熔融物冷却、粉碎、水浸取，使钒溶解进入溶液，然后用化学沉淀法分离、富集、或离子交换或溶剂萃取工艺净化提纯、富集，被富集的钒溶液用于制取各种钒的化合物、金属钒、碳化钒、氮化钒、及含钒合金。具体工艺条件及步骤如下：

1、含钒石煤的脱炭：将含钒石煤在立窑或其他形状的焙烧炉中于800～1100℃充分燃烧，将其中的碳氧化成CO₂和CO挥发除去。

2、生料粉碎：将已燃烧脱炭或未燃烧脱炭的含钒石煤或其他含钒矿石或含钒的炉渣(以下简称生料)用球磨机或其他粉碎机粉碎至5mm以下的粒度的生料粉，最好能通过120～200目筛网。

3、配料：根据不同生料粉加入5～100％的过氧化物，在搅拌机中充分混匀。

4、烧结或熔融：将已加入过氧化物的配料送入500～900℃的回转窑或平窑或立窑或流化床加热炉或反射式加热炉中烧结或熔融10～100分钟，不同矿粉，烧结时间有所不同，可根据具体矿种预先进行烧结时间试验，确定最佳的烧结时间，烧结完毕，出炉冷却。

5、熟料粉碎：将冷却的烧结物或熔融物(以下简称熟料)用球磨机或其他粉碎机粉碎成5mm以下粒度的熟料粉，最好能通过80～120目筛网。

6、浸取：将熟料粉按固液比为1∶1～1∶4(最佳为1∶2～1∶3)的比例加入50℃以上(最佳为80～100℃)的热水中搅拌浸取0.5～5小时(最佳为2～3小时)，使可溶性钒全部浸出进入溶液，静置澄清1小时以上待过滤。

7、过滤洗涤：先将静置澄清的上层清液抽入真空过滤机或离心过滤机或板框压滤机过滤，再将下层带渣的浆液放出过滤，并用热水洗涤滤饼3～5次，滤干，滤渣堆存待检验，滤液即为钒溶液，以下可按化学沉淀法分离、富集或离子交换或溶剂萃取工艺净化提纯、富集、铵盐沉钒、灼烧偏钒酸铵制取五氧化二钒及各种含钒制品。

本发明与现有从矿石中提钒的方法相比，具有以下优点：(1)用过氧化物作氧化剂或熔剂，烧结过程中不产生有毒有害气体。(2)能将低价态的钒全部转化为易浸出的五价钒，现有方法的浸出率只能达到70～80％，本发明可达到93～95％，可提高20～25％。(3)现有方法的总回收率在50～60％，本发明的总回收率可达到85％左右，可提高20～30％，同时有效地提高了钒矿资源的利用率。

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不是对本发明的限定。

本实施例选用过氧化钠作氧化剂，投入700kg含钒石煤提取五氧化二钒，工艺条件和步骤如下：

1.将含钒石煤粉碎，全部通过150目筛网，取样分析V₂O₅含量为1.24％，在900～1000℃的回转窑中燃烧2.5小时脱炭，冷却。

2.在已脱炭的矿粉(以下简称生料粉)中加入300kg工业过氧化钠，充分混匀，置反射炉中烧结，从常温升至700℃并保持1.5小时，出炉冷却。

3.将冷却的块状烧结物粉碎成熟料粉，过80目筛网，加入已盛有1800L沸水的铁制搅拌糟中保温浸取2.5小时，静置澄清2小时。

4.先抽取上层清液在离心过滤机中过滤，然后过滤下层浆液，滤完后用热水洗涤滤饼4次，每次加水20L，最后甩干，洗液并入滤液。

5.将以上滤液通过大孔径弱碱性阴离子树脂吸附VO₃ ^-，再用1MNaOH溶液洗脱VO₃ ^-得到纯净的钒酸钠溶液。

6.在搅拌下，向纯的钒酸钠溶液中加入30％的精制氯化铵溶液沉淀出偏钒酸铵晶体，并过量30％，控制溶液中残留V₂O₅在50mg/L以下，过滤，用5％氯化铵溶液洗涤沉淀3次，取出沉淀于105℃的干燥柜中烘干，得到干燥纯净的偏钒酸铵，既可包装销售，也可继续加工成下游产品。

7.将偏钒酸铵送入灼烧炉中缓慢升温至300℃保持1小时，再升至550℃保持2小时，最后降至450℃保持1小时出炉，得到合格的五氧化二钒产品7291g，取样分析纯度为98.93％。

8.根据上述实施例对浸出率、总回收率进行了如下分析：

(1)共投入700kg含钒石煤，取样分析V₂O₅含量为1.24％，相当8680gV₂O₅；

(2)对废渣烘干后取样分析V₂O₅含量为0.07％，浸出率为93.2％；

(3)收得纯五氧化二钒产品7291g，总回收率83.99％。

Claims

1.一种用过氧化物烧结矿石及炉渣提钒的方法，其特征在于：用过氧化物作氧化剂或熔剂烧结或熔融含钒矿石或含钒炉渣，经浸取提钒制取钒化合物或金属钒或含钒合金或含钒钢材。

2.根据权利要求1所述的一种用过氧化物烧结矿石及炉渣提钒的方法，其特征在于：所述过氧化物包括过氧化钠或过氧化钾或过氧化钙或过氧化镁或过氧化锌或过氧化铝或过氧化钡或过氧化氢。

3.根据权利要求1所述的一种用过氧化物烧结矿石及炉渣提钒的方法，其特征在于：用过氧化物烧结或熔融含钒矿石及炉渣的温度为500～900℃。

4.根据权利要求1所述的一种用过氧化物烧结矿石及炉渣提钒的方法，其特征在于：烧结的炉渣包括石煤发电后的炉渣或各种冶炼厂的废渣。

5.根据权利要求1所述的一种用过氧化物烧结矿石及炉渣提钒的方法，其特征在于：提取的钒包括钒的化合物或钒的氧化物或金属钒或碳化钒或氮化钒或含钒合金或含钒钢材。