本發(fā)明涉及一種鉻化氧化焙燒-酸浸提釩的提釩方法,具體是鋼鐵廠釩渣的提釩方法。
背景技術(shù):
釩作為一種重要的有價貴金屬,在冶金工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。目前,主要從釩鈦磁鐵礦中提取釩,國內(nèi)從釩鈦磁鐵礦中提取釩的方法主要為火法冶金法,該方法是將釩鈦磁鐵礦經(jīng)過高爐和轉(zhuǎn)爐流程處理,使釩富集形成含釩的釩渣。
目前,從釩渣中提取釩的方法主要有兩種:一種為鈉化焙燒-水浸的方法,國內(nèi)采用該方法生產(chǎn)的釩約占釩總產(chǎn)量的90%。鈉化焙燒-水浸提釩的過程為:首先,將釩渣粉末和鈉鹽粉末(一般為naco3,nacl和naso4)混勻;然后將混勻后的粉末進(jìn)行高溫氧化焙燒使釩渣中的低價釩轉(zhuǎn)化為水溶性的高價的釩鈉鹽;最后將焙燒后熟料用水浸取得到含釩溶液和浸后殘渣。由于加入nacl和naso4等鈉鹽,在高溫氧化焙燒時會產(chǎn)生cl2、so2等有毒有害氣體,污染環(huán)境;另一方面提完釩后的尾渣由于含有較多的鈉而難以進(jìn)行回收利用,大部分企業(yè)多以尾渣形式進(jìn)行堆積,占用大量土地的同時造成了資源的嚴(yán)重浪費。
第二種方法為鈣化焙燒-酸浸的方法。其過程為:將釩渣粉末和鈣化合物粉末(一般為caco3和cao等)混勻;然后將混勻后的粉末進(jìn)行高溫焙燒,使釩渣尖晶石中的三價釩氧化轉(zhuǎn)化為不溶于水的含釩鈣鹽,主要為ca(vo3)2,ca(vo4)4,ca2v2o7,然后將焙燒后熟料用酸浸取得到含釩溶液和提釩尾渣。但該方法存在一些問題導(dǎo)致其沒有得到推廣應(yīng)用:首先釩的浸出率較低,一般在80%以下;其次,焙燒過程中加入大量鈣化合物,在酸浸時會大大增加硫酸的消耗量,使生產(chǎn)成本升高,另外,浸出液中鐵含量較高,給接下來從浸出液沉釩帶來困難。
目前國內(nèi)企業(yè)釩渣的提釩工藝采用的是鈉化焙燒-水浸法,但由于近年來環(huán)保壓力的增大,越來越不能滿足當(dāng)前的發(fā)展形勢,而鈣化焙燒-酸浸方法也存在一些問題,因此,亟需開發(fā)一種新的環(huán)保節(jié)能并且有效的高鉻釩渣提釩方法。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
針對現(xiàn)有釩渣提釩技術(shù)存在的問題,本發(fā)明提供一種釩渣的提釩方法,所述提釩方法將破碎后的釩渣粉末和一定量的鉻化合物粉末(如cr(oh)3或者cr2o3等一種或幾種)進(jìn)行混合均勻;然后將混合后的粉末進(jìn)行高溫氧化焙燒,之后將焙燒后的熟料進(jìn)行破碎,采用硫酸浸出提釩。整個工藝過程操作簡單,釩渣中釩的浸出率達(dá)到90%以上,并且焙燒過程不產(chǎn)生有毒有害廢氣,提釩尾渣還可以返回高爐燒結(jié)、冶煉鉻鐵或冶煉不銹鋼循環(huán)利用,此外,由于鉻化合物加入可抑制釩渣中鐵的浸出,因此還可以降低浸出過程中硫酸的消耗量。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種釩渣的鉻化氧化焙燒-酸浸提釩方法,包括如下步驟:
(1)將釩渣破碎后磨成粉末,粒度小于150目的顆粒;
(2)將釩渣粉末進(jìn)行磁選,得到精釩渣粉末和鐵精粉;
(3)將精釩渣粉末和鉻的化合物進(jìn)行混合均勻,精釩渣粉末與鉻的化合物的質(zhì)量比為5~20:1,然后將混勻后粉末進(jìn)行高溫焙燒,焙燒時高溫爐內(nèi)通入氧氣,焙燒溫度為650~1000℃,加熱時間為10~120min,得到釩渣熟料;將釩渣熟料破碎成粒度小于200目的粉末;
(4)在釩渣熟料粉末中加入濃度為0.5~6mol/l的硫酸溶液,硫酸溶液的用量為1~25l/kg釩渣熟料;在溫度為60~100℃的條件下,攪拌10~180min,將釩浸出;
(5)將混合物過濾、分離后,分別得到含釩濾液和提釩尾渣。
上述方法中,所述步驟(4)的攪拌速率為60~600r/min。
進(jìn)一步地,所述步驟(3)所述焙燒溫度為800~950℃。
上述方法中,步驟(3)所述鉻的化合物為cr(oh)3或者cr2o3的一種或兩種。
上述方法中,所述步驟(1)所述釩渣中v2o5的質(zhì)量含量大于4%。
上述方法中,步驟(5)所述提釩尾渣烘干后返回高爐燒結(jié)、冶煉鉻鐵或冶煉不銹鋼。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下優(yōu)點和有益效果:
1.本發(fā)明的釩渣的提釩方法通過添加鉻化合物進(jìn)行高溫氧化焙燒和稀硫酸浸出,整個處理過程避免有毒有害物質(zhì)的產(chǎn)生,節(jié)約了資源和成本,并且添加的鉻化合物一方面促進(jìn)了釩渣中釩的氧化,另一方面可與釩渣中的鐵反應(yīng)生成了不溶于稀硫酸的鐵鉻固溶體,大大降低了酸浸過程的用酸量和雜質(zhì)鐵的浸出率,有利于后續(xù)的沉釩和資源回收利用。
2.本發(fā)明與現(xiàn)有的釩渣鈉化焙燒-水浸提釩法相比,焙燒過程不產(chǎn)生有害有毒氣體,并且尾渣中不含鈉,因此能夠完全返回高爐燒結(jié)或者用于冶煉鉻鐵利用,提高資源利用率的同時保證了成本的可實施性。
3.本發(fā)明與現(xiàn)有的鈣化焙燒-酸浸提釩法相比,釩的浸出率較高,提釩尾渣中的鐵得到了富集,并且大大降低了浸出過程的酸使用量,提高資源利用率的同時也有效降低了生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的主要原理為:通過在釩渣中添加鉻的化合物,使鉻與鐵在高溫氧化焙燒時形成不溶于稀硫酸的鉻鐵固溶體,另一方面也促進(jìn)了釩渣中尖晶石相的分解,使釩轉(zhuǎn)化為易溶于酸的釩酸鹽,那么在下一步酸浸時,提高了釩的浸出率,避免了鐵離子進(jìn)入溶液,減少了硫酸的消耗量。另一方面,也減少了從浸出液提取釩時鐵離子的影響。
本發(fā)明涉及的主要反應(yīng)方程式如下:
6fe2sio4+3o2=6fe2o3+6sio2——[1]
4fev2o3+7o2=2fe2o3+4v2o5——[2]
2cr(oh)3=cr2o3+3h2o——[3]
fe2o3+2cr2o3=5(fe0.6cr0.4)2o3——[4]
v2o5+cao=cav2o6——[5]
v2o5+2cao=ca2v2o7——[6]
v2o5+mgo=mgv2o6——[7]
v2o5+mno=mnv2o6——[8]
具體實施方式
本發(fā)明實施例采用的釩渣來源于某企業(yè),其化學(xué)成分以重量百分?jǐn)?shù)計如表1所示:
表1某企業(yè)的釩渣的主要化學(xué)成分(wt%)
實施例1
將1kg釩渣破碎成粒度小于150目的顆粒,然后進(jìn)行強(qiáng)磁選,得到精釩渣和鐵精粉,取篩分后的精釩渣300g,加入三氧化二鉻30g,然后將二者混勻,混勻后釩鉻渣料粉末置于高溫爐內(nèi)加熱焙燒,將爐門微開,使混勻后釩鉻渣料粉末處于空氣氛圍,加熱溫度為900℃,加熱時間為120min,得到釩渣熟料;再將熟料破碎成粒度小于200目的顆粒,取破碎后釩渣熟料100g,加入3mol/l的硫酸溶液2000ml,在溫度為95℃的條件下攪拌浸出120min,攪拌速度為500r/min;將混合物過濾、分離后,分別得到含釩濾液和提釩尾渣。
將鐵精粉返回高爐燒結(jié)利用,將提釩尾渣烘干后供給高爐或者冶煉鉻鐵不銹鋼等。
采用高錳酸鉀-硫酸亞鐵氨法測定含釩濾液中的釩含量,測定結(jié)果為釩的轉(zhuǎn)浸率為91.2%。
實施例2
將1kg釩渣破碎成粒度小于150目的顆粒,然后進(jìn)行強(qiáng)磁選,得到精釩渣和鐵精粉,取篩分后的精釩渣300g,加入三氧化二鉻20g,然后將二者混勻,混勻后釩鉻渣料粉末置于高溫爐內(nèi)加熱焙燒,將爐門微開,使混勻后釩鉻渣料粉末處于空氣氛圍,加熱溫度為900℃,加熱時間為60min,得到釩渣熟料;再將熟料破碎成粒度小于200目的顆粒,取破碎后釩渣熟料100g,加入1.5mol/l的硫酸溶液2000ml,在溫度為95℃的條件下攪拌浸出90min,攪拌速度為500r/min;將混合物過濾、分離后,分別得到含釩濾液和提釩尾渣。
將鐵精粉返回高爐燒結(jié)利用,將提釩尾渣烘干后供給高爐或者冶煉鉻鐵不銹鋼等。
采用高錳酸鉀-硫酸亞鐵氨法測定含釩濾液中的釩含量,測定結(jié)果為釩的轉(zhuǎn)浸率為90.6%。
實施例3
將1kg釩渣破碎成粒度小于150目的顆粒,然后進(jìn)行強(qiáng)磁選,得到精釩渣和鐵精粉,取篩分后的精釩渣300g,加入三氧化二鉻20g,然后將二者混勻,混勻后釩鉻渣料粉末置于高溫爐內(nèi)加熱焙燒,將爐門微開,使混勻后釩鉻渣料粉末處于空氣氛圍,加熱溫度為800℃,加熱時間為90min,得到釩渣熟料;再將熟料破碎成粒度小于200目的顆粒,取破碎后釩渣熟料100g,加入4.5mol/l的硫酸溶液1000ml,在溫度為75℃的條件下攪拌浸出90min,攪拌速度為500r/min;將混合物過濾、分離后,分別得到含釩濾液和提釩尾渣。
將鐵精粉返回高爐燒結(jié)利用,將提釩尾渣烘干后供給高爐或者冶煉鉻鐵不銹鋼等。
采用高錳酸鉀-硫酸亞鐵氨法測定含釩濾液中的釩含量,測定結(jié)果為釩的轉(zhuǎn)浸率為87.2%。
實施例4
將1kg釩渣破碎成粒度小于150目的顆粒,然后進(jìn)行強(qiáng)磁選,得到精釩渣和鐵精粉,取篩分后的精釩渣300g,加入三氧化二鉻40g,然后將二者混勻,混勻后釩鉻渣料粉末置于高溫爐內(nèi)加熱焙燒,將爐門微開,使混勻后釩鉻渣料粉末處于空氣氛圍,加熱溫度為950℃,加熱時間為30min,得到釩渣熟料;再將熟料破碎成粒度小于200目的顆粒,取破碎后釩渣熟料100g,加入1mol/l的硫酸溶液2000ml,在溫度為95℃的條件下攪拌浸出90min,攪拌速度為500r/min;將混合物過濾、分離后,分別得到含釩濾液和提釩尾渣。
將鐵精粉返回高爐燒結(jié)利用,將提釩尾渣烘干后供給高爐或者冶煉鉻鐵不銹鋼等。
采用高錳酸鉀-硫酸亞鐵氨法測定含釩濾液中的釩含量,測定結(jié)果為釩的轉(zhuǎn)浸率為91.7%。