一種高鈣釩渣直接焙燒-堿浸提釩的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高鈣釩渣直接焙燒-堿浸提釩的方法，包括以下步驟：1)將CaO/V2O5摩爾比為3~5的高鈣釩渣破碎篩分；2）將篩分后的高鈣釩渣在600~950℃下氧化焙燒1.5~2.5h；3）將氧化焙燒后的釩渣熟料破碎篩分；4）將篩分后的釩渣熟料用Na2CO3溶液在65~95℃下浸出提釩10~180min；5）對(duì)浸出液進(jìn)行固液分離，過(guò)濾時(shí)用質(zhì)量濃度為5%~7%的Na2CO3溶液洗滌釩渣2~3次，得釩渣和含釩濾液，供后續(xù)沉釩處理。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單易操作，成本低；采用本發(fā)明方法進(jìn)行提釩，釩的轉(zhuǎn)浸率可達(dá)94%，而雜質(zhì)元素磷的轉(zhuǎn)浸率可低至11%，提高了釩產(chǎn)品的純度。
【專利說(shuō)明】一種高鈣釩渣直接焙燒-堿浸提釩的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于釩資源的提取和回收領(lǐng)域，涉及一種高鈣釩渣直接焙燒-堿浸提釩的方法。
[0002]

【背景技術(shù)】
[0003]釩作為寶貴的戰(zhàn)略資源，被廣泛地應(yīng)用于鋼鐵、化工、航空航天、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域。釩鈦磁鐵礦是釩的主要礦物資源，我國(guó)釩鈦磁鐵礦資源非常豐富。為了從釩鈦磁鐵礦中回收釩，以攀西地區(qū)為代表，大多采用轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)工藝提釩，即先在一個(gè)轉(zhuǎn)爐內(nèi)提釩得到釩渣和半鋼，而后將半鋼倒入另一個(gè)轉(zhuǎn)爐內(nèi)進(jìn)行半鋼煉鋼，釩渣經(jīng)過(guò)后續(xù)的氧化焙燒浸出工藝提釩。目前，比較成熟的釩渣提釩工藝為鈉化焙燒-水浸提釩工藝，但該工藝在生產(chǎn)中還存在一些問(wèn)題，主要在于:釩的鈣鹽不溶于水，所以鈉化焙燒-水浸提釩工藝對(duì)釩渣中CaO的含量有嚴(yán)格限制，這直接導(dǎo)致在轉(zhuǎn)爐提釩的過(guò)程中不能加入堿性造渣劑，從而使后續(xù)半鋼脫磷負(fù)荷增大，生產(chǎn)低磷鋼及超低磷鋼困難。此外，鈉化焙燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生如HC1、C12等有害環(huán)境的氣體，也是該方法的不足之處。
[0004]近年來(lái)，我國(guó)開(kāi)始大力提倡和發(fā)展清潔生產(chǎn)新技術(shù)，環(huán)境友好型的鈣化法提釩技術(shù)順應(yīng)而生，被應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。中國(guó)專利CNlOl 161831A提出了一種鈣化焙燒釩渣的方法，即將普通釩渣與石灰或石灰石混勻后直接高溫焙燒-硫酸浸出，使用該專利方法釩的轉(zhuǎn)浸率達(dá)88.95%。中國(guó)專利CN102560086A提出了一種碳酸銨浸出釩渣熟料提釩的方法，即將普通釩渣與石灰或者石灰石混勻，使其Ca0/V205的摩爾比為2?3，將配比石灰或者石灰石后的釩渣在70(T90(TC下鈣化焙燒，熟料用碳酸銨浸出，釩的浸出率可達(dá)90%以上，磷的浸出率低于10%。上述工藝在焙燒時(shí)都需要添加石灰或者石灰石，并且需要根據(jù)釩渣中釩的含量，經(jīng)過(guò)計(jì)算才能加入石灰或者石灰石，因此每個(gè)批次的釩渣都需要調(diào)整石灰或者石灰石的添加量；
且在釩渣中添加石灰或者石灰石，需要充分混勻，這無(wú)疑增加了工作強(qiáng)度。此外，酸浸時(shí)，酸性環(huán)境導(dǎo)致大量物質(zhì)被溶解，向浸出液中引入了過(guò)多的雜質(zhì)；碳酸銨遇熱易分解，分解出的氨氣有強(qiáng)烈的刺激氣味，因此碳酸銨浸出時(shí)需要專門的回收設(shè)備，且使用的碳酸銨溶液濃度為200?800g/L，碳酸銨的消耗量大。有鑒于此，目前現(xiàn)有的鈣化法提釩技術(shù)還存在著不足。
[0005]中國(guó)專利CN102912071A提出了一種高鈣釩渣及其生產(chǎn)方法，其將含釩鐵水倒入轉(zhuǎn)爐中，向其中加入氧化鐵皮和石灰，然后進(jìn)行吹氧，吹氧結(jié)束后，進(jìn)行出半鋼和直接出高鈣釩渣，該發(fā)明的高鈣釩渣質(zhì)量合格，但高鈣釩渣的堿度高、氧化鈣含量高，傳統(tǒng)的鈉化焙燒工藝不適用于此釩渣。目前現(xiàn)有關(guān)于鈣化焙燒工藝的研究，還停留在普通釩渣中添加石灰或者石灰石作為附加劑，再進(jìn)行焙燒的階段，并未出現(xiàn)關(guān)于該類高鈣釩渣不添加任何附加劑直接空白焙燒，然后堿溶液浸出提釩的研究和報(bào)道。
[0006]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的是無(wú)法使用傳統(tǒng)的提釩工藝對(duì)高鈣釩渣進(jìn)行提釩的問(wèn)題，而提供一種針對(duì)高鈣釩渣，不添加任何添加劑直接焙燒、堿液浸出提釩的方法，該方法能提高高鈣釩渣中釩的浸出率，抑制磷等有害元素的浸出，實(shí)現(xiàn)提釩過(guò)程的高效清潔。
[0008]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種高鈣釩渣直接焙燒-堿浸提釩的方法，主要包括以下步驟:
1)將Ca0/V205摩爾比為3飛的高鈣釩渣破碎篩分；
2)將步驟I)篩分后的高鈣釩渣在空氣中氧化焙燒，焙燒溫度為60(T95(TC，焙燒時(shí)間為1.5?2.5 h，得釩渣熟料；
3)將步驟2)制得的釩渣熟料破碎篩分；
4)將步驟3)篩分后的釩渣熟料用Na2CO3溶液浸出提釩，浸出溫度為65、5°C，浸出時(shí)間 10?180 min ；
5)浸出結(jié)束后對(duì)浸出液進(jìn)行固液分離，得到含釩濾液和釩渣；
6)用質(zhì)量濃度為59Γ7%的Na2CO3溶液洗滌釩渣2?3次，將洗滌液并入含釩濾液中以供后續(xù)沉釩處理。
[0009]本發(fā)明的原理是:高鈣釩渣中氧化鈣含量高，Ca0/V205摩爾比為3?5，相對(duì)于高鈣釩渣中釩的含量，鈣的含量在焙燒的過(guò)程中是過(guò)量的，故可以將高鈣釩渣直接氧化焙燒，不需要添加任何附加劑，即可使釩渣中V2O3轉(zhuǎn)化為V2O5,繼而與氧化鈣反應(yīng)生成Ca(VO3)2等釩酸鈣；焙燒后的釩渣熟料采用碳酸鈉溶液浸出的方法，CO/—與VO3-離子間起交換反應(yīng)，亦即使Ca(VO3)2轉(zhuǎn)化為溶度積更小的CaCO3，將釩酸鈣鹽轉(zhuǎn)化為可溶性的釩酸鹽，從而使含釩物相進(jìn)入溶液。釩渣中Ca2+離子與PO/—離子生成難溶的磷酸鈣，使磷元素以磷酸鈣的形式存在，而在本專利所述提釩條件下，磷酸鈣與碳酸鈉發(fā)生的反應(yīng)相對(duì)較弱，磷元素很難進(jìn)入浸出液中，因此未向含釩濾液中引入雜質(zhì)，達(dá)到了除磷的目的。綜上，本發(fā)明高鈣釩渣直接焙燒-堿浸提釩的方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)釩、磷元素的選擇性地浸出，提高了釩產(chǎn)品的純度。
[0010]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果:
1、本發(fā)明可直接在空氣中進(jìn)行氧化焙燒，無(wú)需額外通入氧氣；焙燒過(guò)程也無(wú)需添加任何添加劑，即能夠直接焙燒，節(jié)省了大量的人力、物力。
[0011]2、采用本發(fā)明高鈣釩渣直接焙燒-堿浸提釩的方法，釩的轉(zhuǎn)浸率可達(dá)94%，而雜質(zhì)元素磷的轉(zhuǎn)浸率可低至11%;與酸性浸出相比較，本發(fā)明方法釩的轉(zhuǎn)浸率高，磷的轉(zhuǎn)浸率低，有利于后續(xù)的沉I凡工藝，提聞I凡廣品的純度。
[0012]3、本發(fā)明采用的原料價(jià)格低廉，從而降低了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的生產(chǎn)成本。
[0013]4、本發(fā)明操作工藝簡(jiǎn)單，易于工業(yè)化推廣；且生產(chǎn)過(guò)程中未產(chǎn)生污染性物質(zhì)，具有環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)。
[0014]

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0016]本發(fā)明中高鈣釩渣為轉(zhuǎn)爐提釩過(guò)程中加入CaO得到的高鈣釩渣，Ca0/V205摩爾比為3?5。
[0017]其中鈣的含量在焙燒的過(guò)程中是過(guò)量的，故高鈣釩渣在氧化焙燒時(shí)，不需要添加任何的鈣鹽，能夠直接高溫焙燒。高鈣釩渣氧化焙燒后，釩渣中的低價(jià)釩轉(zhuǎn)化為高價(jià)釩，以釩的鈣鹽如偏釩酸鈣、正釩酸鈣、焦釩酸鈣的形式存在。焙燒后的釩渣通過(guò)碳酸化浸出的方式，將釩酸鈣鹽轉(zhuǎn)化為可溶于水的碳酸鹽，從而使釩進(jìn)入溶液。而Ca2+離子便與PO/—離子生成難溶的磷酸鈣沉淀，使磷元素以磷酸鈣存在，并沒(méi)有進(jìn)入浸出液中，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)釩、磷元素的選擇性地浸出，減少了浸出液中磷元素的濃度，提高了釩產(chǎn)品的純度。
[0018]實(shí)施例1
將Ca0/V205摩爾比為5的高?丐鑰；洛破碎,用200目篩進(jìn)行篩分,取篩下物放入馬弗爐中，在950°C下焙燒2.5h。在焙燒過(guò)程中馬弗爐的爐門是半開(kāi)的，保證整個(gè)焙燒過(guò)程處于氧化性氛圍中。且焙燒過(guò)程中隔15min攪拌一次，防止焙燒過(guò)程中釩渣粘結(jié)，導(dǎo)致釩渣氧化不充分。焙燒結(jié)束后取出釩渣熟料空冷至室溫。
[0019]將經(jīng)過(guò)焙燒的釩渣熟料破碎，用200目篩進(jìn)行篩分，收集篩下物。用量筒量取濃度為160g/L的碳酸鈉溶液48 mL,先倒入40 mL碳酸鈉溶液于三頸瓶中，再稱取4g釩渣熟料倒入三頸瓶中和溶液混勻，最后將剩下的8 ml碳酸鈉溶液沖洗三頸瓶的瓶頸處，以使釩渣不粘在瓶體上。三頸瓶的左邊和右邊的瓶口放上橡膠塞，但不塞緊。將三頸瓶放入95°C的恒溫電磁攪拌水浴鍋中，將冷凝裝置插在三頸瓶的中間瓶口上，保持碳酸鈉的濃度在整個(gè)浸出過(guò)程中變化很小。從三頸瓶放入水浴鍋中開(kāi)始計(jì)時(shí)，時(shí)間為3 h。
[0020]浸出結(jié)束后，將三頸瓶取出，立刻過(guò)濾。過(guò)濾時(shí)，用50°C質(zhì)量濃度為7 %的碳酸鈉溶液洗滌濾渣2?3次，收集濾液。將濾液轉(zhuǎn)移至500 mL容量瓶中，并可以用純水潤(rùn)洗三頸瓶，一并轉(zhuǎn)入500 mL容量瓶中，可以用純水定容。用高錳酸鉀一硫酸亞鐵銨法測(cè)量濾液中的釩含量，而磷含量用ICP-AES法測(cè)定。測(cè)得的結(jié)果為釩的轉(zhuǎn)浸率為94.13%，磷的轉(zhuǎn)浸率為10.41%。
[0021]實(shí)施例2
將Ca0/V205摩爾比為4的高?丐鑰；洛破碎,用200目篩進(jìn)行篩分,取篩下物放入馬弗爐中，在750°C下焙燒2 h。在焙燒過(guò)程中馬弗爐的爐門是半開(kāi)的，保證整個(gè)焙燒過(guò)程處于氧化性氛圍中。且焙燒過(guò)程中隔15min攪拌一次，防止焙燒過(guò)程中釩渣粘結(jié)，導(dǎo)致釩渣氧化不充分。焙燒結(jié)束后取出釩渣熟料空冷至室溫。
[0022]將經(jīng)過(guò)焙燒的釩渣熟料破碎，用200目篩進(jìn)行篩分，收集篩下物。用量筒量取濃度為100 g/L的碳酸鈉溶液32 mL，先倒入25 mL碳酸鈉溶液于三頸瓶中，再稱取4g釩渣熟料倒入三頸瓶中和溶液混勻，最后將剩下的7 ml碳酸鈉溶液沖洗三頸瓶的瓶頸處，以使釩渣不粘在瓶體上。三頸瓶的左邊和右邊的瓶口放上橡膠塞，但不塞緊。將三頸瓶放入80°C的恒溫電磁攪拌水浴鍋中，將冷凝裝置插在三頸瓶的中間瓶口上，保持碳酸鈉的濃度在整個(gè)浸出過(guò)程中變化很小。從三頸瓶放入水浴鍋中開(kāi)始計(jì)時(shí)，時(shí)間為I h。
[0023]浸出結(jié)束后，將三頸瓶取出，立刻過(guò)濾。過(guò)濾時(shí)，用40°C質(zhì)量濃度為6 %的碳酸鈉溶液洗滌濾渣2?3次，收集濾液。將濾液轉(zhuǎn)移至500 mL容量瓶中，并可以用純水潤(rùn)洗三頸瓶，一并轉(zhuǎn)入500 mL容量瓶中，可以用純水定容。用高錳酸鉀一硫酸亞鐵銨法測(cè)量濾液中的釩含量，而磷含量用ICP-AES法測(cè)定。測(cè)得的結(jié)果為釩的轉(zhuǎn)浸率為91.48%，磷的轉(zhuǎn)浸率為10.83%。
[0024]實(shí)施例3
將Ca0/V205摩爾比為3的高?丐鑰；洛破碎,用200目篩進(jìn)行篩分,取篩下物放入馬弗爐中，在6001:下焙燒1.5 h。在焙燒過(guò)程中馬弗爐的爐門是半開(kāi)的，保證整個(gè)焙燒過(guò)程處于氧化性氛圍中。且焙燒過(guò)程中隔15min攪拌一次，防止焙燒過(guò)程中釩渣粘結(jié)，導(dǎo)致釩渣氧化不充分。焙燒結(jié)束后取出釩渣熟料空冷至室溫。
[0025]將經(jīng)過(guò)焙燒的釩渣熟料破碎，用200目篩進(jìn)行篩分，收集篩下物。用量筒量取濃度為40 g/L的碳酸鈉溶液16 mL，先倒入10 mL碳酸鈉溶液于三頸瓶中，再稱取4g釩渣熟料倒入三頸瓶中和溶液混勻，最后將剩下的6 ml碳酸鈉溶液沖洗三頸瓶的瓶頸處，以使釩渣不粘在瓶體上。三頸瓶的左邊和右邊的瓶口放上橡膠塞，但不塞緊。將三頸瓶放入65°C的恒溫電磁攪拌水浴鍋中，將冷凝裝置插在三頸瓶的中間瓶口上，保持碳酸鈉的濃度在整個(gè)浸出過(guò)程中變化很小。從三頸瓶放入水浴鍋中開(kāi)始計(jì)時(shí)，時(shí)間為10 min。
[0026]浸出結(jié)束后，將三頸瓶取出，立刻過(guò)濾。過(guò)濾時(shí)，用30°C質(zhì)量濃度為5 %的碳酸鈉溶液洗滌濾渣2?3次，收集濾液。將濾液轉(zhuǎn)移至500 mL容量瓶中，并可以用純水潤(rùn)洗三頸瓶，一并轉(zhuǎn)入500 mL容量瓶中，可以用純水定容。用高錳酸鉀一硫酸亞鐵銨法測(cè)量濾液中的釩含量，而磷含量用ICP-AES法測(cè)定。測(cè)得的結(jié)果為釩的轉(zhuǎn)浸率為91.16%，磷的轉(zhuǎn)浸率為
11.21%。
[0027]最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管 申請(qǐng)人:參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍的，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種高鈣釩渣直接焙燒-堿浸提釩的方法，其特征在于，主要包括以下步驟: 1)將Ca0/V205摩爾比為3飛的高鈣釩渣破碎篩分； 2)將步驟I)篩分后的高鈣釩渣在空氣中氧化焙燒，焙燒溫度為60(T95(TC，焙燒時(shí)間為1.5?2.5 h，得釩渣熟料； 3)將步驟2)制得的釩渣熟料破碎篩分； 4)將步驟3)篩分后的釩渣熟料用Na2CO3溶液浸出提釩，浸出溫度為65、5°C，浸出時(shí)間 10?180 min ； 5)浸出結(jié)束后對(duì)浸出液進(jìn)行固液分離，得到含釩濾液和釩渣； 6)用質(zhì)量濃度為59Γ7%的Na2CO3溶液洗滌釩渣2?3次，將洗滌液并入含釩濾液中以供后續(xù)沉釩處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高鈣釩渣直接焙燒-堿浸提釩的方法，其特征在于，步驟I)中使用200目篩子對(duì)破碎高鈣釩渣進(jìn)行篩分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述高鈣釩渣直接焙燒-堿浸提釩的方法，其特征在于，步驟3)中使用200目篩子對(duì)破碎釩渣熟料進(jìn)行篩分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述高鈣釩渣直接焙燒-堿浸提釩的方法，其特征在于，步驟4)中Na2CO3溶液濃度為4(Tl60 g/L, Na2CO3溶液的體積為釩渣熟料質(zhì)量的4?12倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述高鈣釩渣直接焙燒-堿浸提釩的方法，其特征在于，步驟6)中Na2CO3溶液的溫度為3(T50°C。
【文檔編號(hào)】C22B1/02GK104357652SQ201410666957
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】謝兵, 閆小滿, 王寧, 肖仕亂, 刁江, 李鴻乂 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)