本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，具體而言，涉及處理轉(zhuǎn)爐釩鉻渣的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

我國是一個貧鉻的國家，97％的鉻礦都依賴于進口。值得注意的是，攀枝花紅格地區(qū)的高鉻型釩鈦磁鐵礦中鉻含量高達900萬噸，鉻與釩在原礦中的含量相當。國內(nèi)對這種紅格釩鈦磁鐵礦的處理方法為首先經(jīng)過高爐冶煉成含釩鉻鐵水，然后在轉(zhuǎn)爐中氧化吹煉出轉(zhuǎn)爐釩鉻渣(或簡稱釩鉻渣)。轉(zhuǎn)爐釩鉻渣屬釩鉻相當或低釩高鉻的高鉻型釩渣，其鉻含量(5％～13％)是普通釩渣的近10倍，具有較大的應(yīng)用價值?，F(xiàn)有技術(shù)對于該釩鉻渣進行高溫氧化鈉化焙燒－水浸得到的低釩高鉻溶液，含有較多的硅、鐵、鋁、磷等雜質(zhì)，沉釩產(chǎn)品純度不高，且得到的高鉻溶液中含少量釩難以去除，目前條件下無法獲得合格的鉻產(chǎn)品。

釩鉻的提取分離目前主要采用鈉化焙燒-水浸-銨鹽沉釩-廢水還原沉淀鉻的工藝，但該工藝目前僅適用于鉻含量較低的低鉻型釩渣。對于高鉻型釩渣的釩鉻分離，有先鈣化焙燒提釩、再鈉化焙燒提鉻的分步提取工藝，但該方法經(jīng)濟性較差，且制得釩、鉻產(chǎn)品純度不高。不同來源的釩鈦磁鐵礦，得到釩鉻含量不同的含鉻釩渣，經(jīng)不同的焙燒-浸出方法再得到不同的釩鉻溶液體系，釩鉻溶液的組分差異較大，這就加大了分離回收釩、鉻的難度。針對傳統(tǒng)的含鉻釩渣，中科院過程所采用亞熔鹽法分離回收釩、鉻，釩和鉻的浸出率可達95％和90％，但是高堿條件對反應(yīng)器、管道、閥門、法蘭等設(shè)備材質(zhì)要求很高，實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用有一定難度。

迄今為止，釩鉻渣中釩、鉻提取及分離尚未有工業(yè)化生產(chǎn)的工藝技術(shù)，其主要的技術(shù)難點在于釩、鉻難于實現(xiàn)高效提取且分離困難，釩鉻資源的高效、清潔利用更是一大難題。因此，目前對于釩鉻渣的處理技術(shù)有待進一步改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出處理轉(zhuǎn)爐釩鉻渣的系統(tǒng)和方法，通過采用該處理轉(zhuǎn)爐釩鉻渣的系統(tǒng)和方法，不僅可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐釩鉻渣中釩、鉻的高效分離，并回收釩鉻渣中的鐵元素，還能大幅提高回收得到的釩、鉻、鐵終產(chǎn)品的品位。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種處理轉(zhuǎn)爐釩鉻渣的系統(tǒng)，包括：

直接還原裝置，所述直接還原裝置具有轉(zhuǎn)爐釩鉻渣入口、還原劑入口和還原焙砂出口，所述直接還原裝置適用于對轉(zhuǎn)爐釩鉻渣在1100～1280℃進行直接還原處理，以便使鐵被還原而釩鉻不被還原，得到還原焙砂；

熔分裝置，所述熔分裝置具有還原焙砂入口、鐵水出口和除鐵釩鉻渣出口，所述還原焙砂入口與所述還原焙砂出口相連，所述熔分裝置適于對所述還原焙砂進行熔分處理，以便得到鐵水和除鐵釩鉻渣；

破碎磨細裝置，所述破碎磨細裝置具有除鐵釩鉻渣入口和除鐵釩鉻渣細粒出口，所述除鐵釩鉻渣入口與所述除鐵釩鉻渣出口相連，所述破碎磨細裝置適于對所述除鐵釩鉻渣進行破碎磨細處理，以便得到除鐵釩鉻渣細粒；

選擇性氧化堿浸裝置，所述選擇性氧化堿浸裝置具有除鐵釩鉻渣細粒入口、堿液入口、氧化劑入口、鉻渣出口和含釩浸出液出口，所述除鐵釩鉻渣細粒入口與所述除鐵釩鉻渣細粒出口相連，所述選擇性氧化堿浸裝置適于對所述除鐵釩鉻渣細粒進行選擇性氧化浸出處理，以便得到含釩浸出液和鉻渣；

沉釩-煅燒裝置，所述沉釩-煅燒裝置具有含釩浸出液入口、銨鹽入口、酸度調(diào)節(jié)劑入口和五氧化二釩出口，所述含釩浸出液入口與所述含釩浸出液出口相連，所述沉釩-煅燒裝置適于對所述含釩浸出液進行沉釩-煅燒處理，以便得到五氧化二釩。

由此，通過采用本發(fā)明上述實施例的處理轉(zhuǎn)爐釩鉻渣的系統(tǒng)，不僅可以有效解決現(xiàn)有技術(shù)中釩鉻渣中釩、鉻分離困難的難題，實現(xiàn)釩鉻渣中釩、鉻的高效分離，并回收釩鉻渣中的鐵元素，顯著提高釩鉻渣的綜合利用率，同時還能大幅提高回收得到的釩、鉻、鐵終產(chǎn)品的品位，使釩鉻渣資源的得到高效、清潔的利用。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的處理轉(zhuǎn)爐釩鉻渣的系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實施例中，所述直接還原裝置為轉(zhuǎn)底爐或氣基豎爐，所述熔分裝置為燃氣熔分爐，所述沉釩-煅燒裝置為沉釩設(shè)備和煅燒設(shè)備的聯(lián)動裝置。由此，可以進一步提高處理轉(zhuǎn)爐釩鉻渣的效率。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明還提出了一種采用上述處理轉(zhuǎn)爐釩鉻渣的系統(tǒng)處理轉(zhuǎn)爐釩鉻渣的方法，包括：

(1)將轉(zhuǎn)爐釩鉻渣供給至直接還原裝置中于1100～1280℃下進行直接還原處理，以便使鐵被還原而釩鉻不被還原，得到還原焙砂；

(2)將所述還原焙砂供給至熔分裝置中進行熔分處理，以便得到鐵水和除鐵釩鉻渣；

(3)將所述除鐵釩鉻渣供給至破碎磨細裝置中進行破碎磨細處理，以便得到除鐵釩鉻渣細粒；

(4)將所述除鐵釩鉻渣細粒供給至選擇性氧化堿浸裝置中進行選擇性氧化堿浸處理，以便得到含釩浸出液和鉻渣；

(5)將所述含釩浸出液供給至沉釩-煅燒裝置進行沉釩-煅燒處理，以便得到五氧化二釩。

由此，通過采用本發(fā)明實施例的處理轉(zhuǎn)爐釩鉻渣的方法，不僅可以有效解決現(xiàn)有技術(shù)中釩鉻渣中釩、鉻分離困難的難題，實現(xiàn)釩鉻渣中釩、鉻的高效分離，并回收釩鉻渣中的鐵元素，顯著提高釩鉻渣的綜合利用率，同時還能大幅提高回收得到的釩、鉻、鐵終產(chǎn)品的品位，使釩鉻渣資源的得到高效、清潔的利用。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的處理轉(zhuǎn)爐釩鉻渣的方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實施例中，所述轉(zhuǎn)爐釩鉻渣中cr2o3的含量為8～16重量％，v2o5的含量為8～16重量％，fe的含量為20～35重量％。由此，本發(fā)明實施例的處理轉(zhuǎn)爐釩鉻渣的方法可以有效針對高鉻型釩渣進行處理，進而提高該方法的適用范圍。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述還原焙砂的鐵金屬化率不低于80％。由此，可以有效提高轉(zhuǎn)爐釩鉻渣中鐵的回收率，進而提高后續(xù)回收釩、鉻終產(chǎn)品的品質(zhì)。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述熔分處理是在1500～1600攝氏度的溫度下和非還原性氣氛中完成的。由此，可以進一步促進釩、鉻與鐵的分離。進一步地，所述非還原性氣氛優(yōu)選氣氛中含o2濃度為3～25體積％，由此可以進一步保證在熔分過程中金屬能夠更好地分離。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述除鐵釩鉻渣中鐵含量不大于6重量％。由此，可以進一步提高后續(xù)回收的釩、鉻終產(chǎn)品的品質(zhì)。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述除鐵釩鉻渣細粒的粒度不大于0.15mm。由此，可以進一步提高后續(xù)選擇性氧化堿浸處理的效率。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述選擇性氧化堿浸處理按照下列步驟進行：將所述除鐵釩鉻渣細粒和氧化劑加入到氫氧化鈉溶液中，使釩被選擇性氧化浸出，得到含釩浸出液和鉻渣，其中，所述氧化劑為過氧化氫，所述過氧化氫的加入量為所述除鐵釩鉻渣細粒的2～4重量％；所述氫氧化鈉溶液的濃度2～4mol/l，所述氫氧化鈉溶液與所述述除鐵釩鉻渣細粒的液固質(zhì)量比(3～6):1；所述選擇性氧化堿浸處理的溫度為85～95℃，時間為30～90min。由此，可以使除鐵釩鉻渣中的釩在堿液中被氧化浸出到溶液而鉻不被浸出，實現(xiàn)釩鉻的分離。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述除鐵釩鉻渣細粒中釩的浸出率不低于85％，鉻的浸出率不高于5％。由此，可以有效實現(xiàn)釩鉻的分離。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述沉釩-煅燒處理按照下列步驟進行：調(diào)節(jié)所述含釩浸出液的ph至1.0～2.5，并加入銨鹽進行沉淀，以便得到多聚釩酸銨；將所述多聚釩酸銨進行煅燒處理，以便得到五氧化二釩。由此，可以使含釩浸出液中的釩被有效地分離出來，得到高品質(zhì)的五氧化二釩。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的處理轉(zhuǎn)爐釩鉻渣的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的采用處理轉(zhuǎn)爐釩鉻渣的系統(tǒng)處理轉(zhuǎn)爐釩鉻渣的方法流程圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種處理轉(zhuǎn)爐釩鉻渣的方法的系統(tǒng)，如圖1所示，包括：直接還原裝置100、熔分裝置200、破碎磨細裝置300、選擇性氧化堿浸裝置400和沉釩-煅燒裝置500。

其中，直接還原裝置100具有轉(zhuǎn)爐釩鉻渣入口110、還原劑入口120和還原焙砂出口130；熔分裝置200具有還原焙砂入口210、鐵水出口220和除鐵釩鉻渣出口230，還原焙砂入口210與還原焙砂出口130相連；破碎磨細裝置300具有除鐵釩鉻渣入口310和除鐵釩鉻渣細粒出口320，除鐵釩鉻渣入口310與除鐵釩鉻渣出口230相連；選擇性氧化堿浸裝置400具有除鐵釩鉻渣細粒入口410、堿液入口420、氧化劑入口430、鉻渣出口440和含釩浸出液出口450，除鐵釩鉻渣細粒入口410與除鐵釩鉻渣細粒出口320相連；沉釩-煅燒裝置500具有含釩浸出液入口510、銨鹽入口520、酸度調(diào)節(jié)劑入口530和五氧化二釩出口540，含釩浸出液入口510與含釩浸出液出口450相連。

利用上述處理轉(zhuǎn)爐釩鉻渣系統(tǒng)，首先在直接還原裝置100中將轉(zhuǎn)爐釩鉻渣在1100～1280℃進行直接還原處理，使鐵被還原而釩鉻不被還原，得到還原焙砂；再在熔分裝置200中對還原焙砂進行熔分處理，獲得鐵水和除鐵釩鉻渣，實現(xiàn)鐵與釩、鉻的分離；接著在將除鐵釩鉻渣在破碎磨細裝置300中進行破碎磨細處理后再在選擇性氧化堿浸裝置400中進行選擇性氧化堿浸處理，得到含釩浸出液和鉻渣，實現(xiàn)釩、鉻的高效分離；最后在沉釩-煅燒裝置500中對含釩浸出液進行沉釩-煅燒處理，得到高品質(zhì)的五氧化二釩。

由此，通過采用本發(fā)明上述實施例的處理轉(zhuǎn)爐釩鉻渣的系統(tǒng)，不僅可以有效解決現(xiàn)有技術(shù)中釩鉻渣中釩、鉻分離困難的難題，實現(xiàn)釩鉻渣中釩、鉻的高效分離，并回收釩鉻渣中的鐵元素，顯著提高釩鉻渣的綜合利用率，同時還能大幅提高回收得到的釩、鉻、鐵終產(chǎn)品的品位，使釩鉻渣資源的得到高效、清潔的利用。

下面參考圖1對本發(fā)明上述實施例的處理轉(zhuǎn)爐釩鉻渣的系統(tǒng)進行詳細描述。

直接還原裝置100

根據(jù)本發(fā)明的實施例，直接還原裝置100具有轉(zhuǎn)爐釩鉻渣入口110、還原劑入口120和還原焙砂出口130。其中，直接還原裝置100適用于對轉(zhuǎn)爐釩鉻渣在1100～1280℃進行直接還原處理，以便使鐵被還原而釩鉻不被還原，得到還原焙砂。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)爐釩鉻渣的主要物相為feo·(cr,v,ti)2o3和2feo·sio2，釩、鉻和部分鐵主要以釩鐵和鉻鐵尖晶石的形式存在，還有一部分鐵以鐵橄欖石的形式存在。當在直接還原裝置100中用還原劑對轉(zhuǎn)爐釩鉻渣進行還原處理時，根據(jù)金屬的活潑程度不同，優(yōu)先還原的是鐵，然后是鉻，最后是釩。由此，本發(fā)明中通過預(yù)先選擇性還原鐵，進而有效地將鐵與鉻和釩進行分離回收。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，直接還原裝置100可以為轉(zhuǎn)底爐或氣基豎爐。根據(jù)本發(fā)明的實施示例，還原劑可以為還原煤或一氧化碳，還原提鐵反應(yīng)可以按照下列反應(yīng)進行：

2feo·sio2+2c＝2fe+sio2+2co(1)

2feo·sio2+2co＝2fe+sio2+2co2(2)

feo·(cr,v,ti)2o3+c＝(cr,v,ti)2o3+fe+co(3)

feo·(cr,v,ti)2o3+co＝(cr,v,ti)2o3+fe+co2(4)

由此，本發(fā)明中通過控制還原劑的用量和還原溫度，可以選擇性預(yù)先還原鐵，進而有效地將鐵與鉻和釩進行分離回收。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當在1100～1280℃下配入一氧化碳或氫氣等氣基還原劑或者還原煤、焦炭、半焦或蘭炭等煤基還原劑，加入量滿足按化學(xué)計量僅夠還原轉(zhuǎn)爐釩鉻渣中的鐵即可，由此，可以顯著提高鐵的選擇性還原。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，還原焙砂中的鐵金屬化率不低于80％。由此，可以有效提高轉(zhuǎn)爐釩鉻渣中鐵的回收率，進而提高后續(xù)回收釩、鉻終產(chǎn)品的品質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，還原焙砂的殘?zhí)假|(zhì)量含量不高于2％。由此，可以進一步提高后續(xù)回收釩、鉻終產(chǎn)品的品質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，轉(zhuǎn)爐釩鉻渣中cr2o3的含量為8～16重量％，v2o5的含量為8～16重量％，fe的含量為20～35重量％。由此，本發(fā)明實施例的處理轉(zhuǎn)爐釩鉻渣的方法可以有效針對高鉻型釩渣進行處理，并獲得高品質(zhì)的鐵、釩、鉻終產(chǎn)品。

熔分裝置200

根據(jù)本發(fā)明的實施例，熔分裝置200具有還原焙砂入口210、鐵水出口220和除鐵釩鉻渣出口230，還原焙砂入口210與還原焙砂出口130相連。其中，熔分裝置200適于對還原焙砂進行熔分處理，以便得到鐵水和除鐵釩鉻渣。由此，實現(xiàn)鐵與釩、鉻的分離。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，熔分裝置200可以為燃氣熔分爐。由此，可以進一步提高熔分處理的效率。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，熔分處理可以在非還原性氣氛中進行。根據(jù)本發(fā)明的實施例，熔分處理的條件并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，熔分處理可以在1500～1600攝氏度的溫度下和非還原性氣氛中完成。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，而通過在非還原性氣氛中進行熔分處理，保證還原焙砂中的釩和鉻在1500～1600攝氏度的高溫下不會被還原進入鐵水，實現(xiàn)鐵與釩、鉻的有效分離。進一步地，非還原性氣氛優(yōu)選氣氛中含o2濃度為3～25體積％，由此可以進一步保證在熔分過程中金屬能夠更好地分離。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，通過預(yù)先對轉(zhuǎn)爐釩鉻渣進行直接還原后再進行熔分處理，可以有效分離出爐釩鉻渣的鐵，得到鐵水和除鐵釩鉻渣。其中，轉(zhuǎn)爐釩鉻渣中鐵的回收率不小于90重量％；鐵水中鐵的含量不小于95重量％，除鐵釩鉻渣殘余鐵含量不大于6重量％。由此不僅實現(xiàn)了鐵與釩鉻的有效分離和釩鉻的富集，同時獲得了高品質(zhì)的鐵，還可以進一步提高后釩鉻終產(chǎn)品的品質(zhì)。

破碎磨細裝置300

根據(jù)本發(fā)明的實施例，破碎磨細裝置300具有除鐵釩鉻渣入口310和除鐵釩鉻渣細粒出口320，除鐵釩鉻渣入口310與除鐵釩鉻渣出口230相連。其中，破碎磨細裝置300適于對除鐵釩鉻渣進行破碎磨細處理，以便得到除鐵釩鉻渣細粒。由此，可以增加后續(xù)選擇性氧化堿浸處理時除鐵釩鉻渣細粒與液相的接觸面積，使除鐵釩鉻渣中的釩可以充分的轉(zhuǎn)移到液相中，實現(xiàn)與鉻的分離，進而提高后續(xù)選擇性氧化堿浸處理的效率。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，除鐵釩鉻渣細粒的粒度不大于0.15mm。由此，可以進一步提高后續(xù)選擇性氧化堿浸處理的效率。

選擇性氧化堿浸裝置400

根據(jù)本發(fā)明的實施例，選擇性氧化堿浸裝置400具有除鐵釩鉻渣細粒入口410、堿液入口420、氧化劑入口430、鉻渣出口440和含釩浸出液出口450，除鐵釩鉻渣細粒入口410與除鐵釩鉻渣細粒出口320相連。其中，選擇性氧化堿浸裝置400適于對除鐵釩鉻渣細粒進行選擇性氧化浸出處理，以便得到含釩浸出液和鉻渣。由此，實現(xiàn)釩、鉻的分離。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，釩和鉻電極電位的不同，由此，本發(fā)明中通過在選擇性氧化堿浸裝置400中對除鐵釩鉻渣細粒進行選擇性氧化堿浸處理，可以使除鐵釩鉻渣細粒中的釩轉(zhuǎn)化為水溶性的釩酸鈉na3vo4并充分轉(zhuǎn)移到液相中，實現(xiàn)釩、鉻的分離。其中，選擇性氧化堿浸處理得到的鉻渣可以作為提鉻原料。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，選擇性氧化堿浸處理可以按照下列步驟進行：將除鐵釩鉻渣細粒和氧化劑加入到氫氧化鈉溶液中，使釩被選擇性氧化浸出，得到含釩浸出液和鉻渣。其中，氧化劑為可以為過氧化氫，過氧化氫的加入量可以為除鐵釩鉻渣細粒的2～4重量％；氫氧化鈉溶液的濃度可以為2～4mol/l，氫氧化鈉溶液與除鐵釩鉻渣細粒的液固質(zhì)量比可以為(3～6):1；選擇性氧化堿浸處理的溫度可以為85～95℃，時間可以為30～90min。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，在上述反應(yīng)條件下進行的選擇性氧化堿浸處理過程中的具體反應(yīng)如下：

6naoh+v2o3+2h2o2＝2na3vo4+5h2o(4)

由此，可以使除鐵釩鉻渣細粒中的釩在堿液中被氧化浸出到溶液。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，除鐵釩鉻渣細粒中釩的浸出率不低于85％，鉻的浸出率不高于5％。由此，不僅可以實現(xiàn)釩鉻的有效分離，同時可以進一步提高回收的釩、鉻終產(chǎn)品的品質(zhì)。

沉釩-煅燒裝置500

根據(jù)本發(fā)明的實施例，沉釩-煅燒裝置500具有含釩浸出液入口510、銨鹽入口520、酸度調(diào)節(jié)劑入口530和五氧化二釩出口540，含釩浸出液入口510與含釩浸出液出口450相連。其中，沉釩-煅燒裝置500適于對含釩浸出液進行沉釩-煅燒處理，以便得到五氧化二釩。由此，可以使含釩浸出液中的釩被有效地分離出來，得到高品質(zhì)的五氧化二釩。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，可以為沉釩設(shè)備和煅燒設(shè)備的聯(lián)動裝置。由此，可以進一步提高沉釩-煅燒處理的效率。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，在沉釩-煅燒裝置500中進行的沉釩-煅燒處理可以按照下列步驟進行：調(diào)節(jié)含釩浸出液的ph至1.0～2.5，并加入銨鹽進行沉淀，以便得到多聚釩酸銨；將多聚釩酸銨進行煅燒處理，以便得到五氧化二釩。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在上述酸性條件下，含釩浸出液中的釩以h2v10o28^4-形式存在，此時向含釩浸出液中加入銨鹽，可以使釩以多聚釩酸銨的形式通過沉淀、過濾分離出來，再將多聚釩酸銨進行煅燒脫氨處理最終可得到高品質(zhì)的五氧化二釩。具體地，上述沉釩-煅燒處理可以按照下列反應(yīng)進行：

調(diào)酸度：vo4^3-+2h⁺＝vo3^-+h2o(5)

10vo3^-+6h⁺＝h2v10o28^4-+2h2o(6)

酸性銨鹽沉釩：3h2v10o28^4-+10nh4⁺+2h⁺＝5(nh4)2v6o16↓+4h2o(7)

多聚釩酸銨煅燒：(nh4)2v6o16＝3v2o5+2nh3↑+h2o(8)

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，沉釩處理可以在85～95℃的條件下進行，由此，可以進一步提高沉釩的效率。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，銨鹽的種類并不受特別限制。例如，根據(jù)本發(fā)明的實施示例，銨鹽可以為nh4cl或(nh4)2so4。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，銨鹽與加入質(zhì)量為含釩浸出液中v2o5質(zhì)量的0.5～1.0倍。由此，可以進一步提高沉釩處理的效率。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明還提出了采用上述處理轉(zhuǎn)爐釩鉻渣的系統(tǒng)處理轉(zhuǎn)爐釩鉻渣的方法，包括：(1)將轉(zhuǎn)爐釩鉻渣供給至直接還原裝置100中于1100～1280℃下進行直接還原處理，以便使鐵被還原而釩鉻不被還原，得到還原焙砂；(2)將還原焙砂供給至熔分裝置200中進行熔分處理，以便得到鐵水和除鐵釩鉻渣；(3)將除鐵釩鉻渣供給至破碎磨細裝置300中進行破碎磨細處理，以便得到除鐵釩鉻渣細粒；(4)將除鐵釩鉻渣細粒供給至選擇性氧化堿浸裝置400中進行選擇性氧化堿浸處理，以便得到含釩浸出液和鉻渣；(5)將含釩浸出液供給至沉釩-煅燒裝置500中進行沉釩-煅燒處理，以便得到五氧化二釩。

本發(fā)明實施例的處理轉(zhuǎn)爐釩鉻渣的方法，首先對轉(zhuǎn)爐釩鉻渣進行直接還原熔分處理，使釩鉻渣中的鐵資源得到有效回收，并進一步通過選擇性氧化堿浸處理得到含釩浸出液和鉻渣，實現(xiàn)釩、鉻的分離，最后含釩浸出液通過沉釩-煅燒處理得到五氧化二釩產(chǎn)品。由此，通過采用本發(fā)明實施例的處理轉(zhuǎn)爐釩鉻渣的方法，不僅可以有效解決現(xiàn)有技術(shù)中釩鉻渣中釩、鉻分離困難的難題，實現(xiàn)釩鉻渣中釩、鉻的高效分離，并回收釩鉻渣中的鐵元素，顯著提高釩鉻渣的綜合利用率，同時還能大幅提高回收得到的釩、鉻、鐵終產(chǎn)品的品位，使釩鉻渣資源的得到高效、清潔的利用。

下面參考圖2對本發(fā)明上述實施例的處理轉(zhuǎn)爐釩鉻渣的方法進行詳細描述。

s100：直接還原處理

根據(jù)本發(fā)明的實施例，將轉(zhuǎn)爐釩鉻渣供給至直接還原裝置100中于1100～1280℃下進行直接還原處理，以便使鐵被還原而釩鉻不被還原，得到還原焙砂。由此，可以有利于實現(xiàn)后續(xù)鐵的分離。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)爐釩鉻渣的主要物相為feo·(cr,v,ti)2o3和2feo·sio2，釩、鉻和部分鐵主要以釩鐵和鉻鐵尖晶石的形式存在，還有一部分鐵以鐵橄欖石的形式存在。當用還原劑對轉(zhuǎn)爐釩鉻渣進行還原處理時，根據(jù)金屬的活潑程度不同，優(yōu)先還原的是鐵，然后是鉻，最后是釩。由此，本發(fā)明中通過預(yù)先選擇性還原鐵，進而有效地將鐵與鉻和釩進行分離回收。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，直接還原處理可以包括煤基直接還原處理或氣基直接還原處理。根據(jù)本發(fā)明的實施示例，還原劑可以為還原煤或一氧化碳，還原提鐵反應(yīng)可以按照下列反應(yīng)進行：

2feo·sio2+2c＝2fe+sio2+2co(1)

2feo·sio2+2co＝2fe+sio2+2co2(2)

feo·(cr,v,ti)2o3+c＝(cr,v,ti)2o3+fe+co(3)

feo·(cr,v,ti)2o3+co＝(cr,v,ti)2o3+fe+co2(4)

由此，本發(fā)明中通過控制還原劑的用量和還原溫度，可以選擇性預(yù)先還原鐵，進而有效地將鐵與鉻和釩進行分離回收。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當在1100～1280℃下配入一氧化碳或氫氣等氣基還原劑或者還原煤、焦炭、半焦或蘭炭等煤基還原劑，加入量滿足按化學(xué)計量僅夠還原轉(zhuǎn)爐釩鉻渣中的鐵即可，由此，可以顯著提高鐵的選擇性還原。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，還原焙砂中的鐵金屬化率不低于80％。由此，可以有效提高轉(zhuǎn)爐釩鉻渣中鐵的回收率，進而提高后續(xù)回收釩、鉻終產(chǎn)品的品質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，還原焙砂的殘?zhí)假|(zhì)量含量不高于2％。由此，可以進一步提高后續(xù)回收釩、鉻終產(chǎn)品的品質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，轉(zhuǎn)爐釩鉻渣中cr2o3的含量為8～16重量％，v2o5的含量為8～16重量％，fe的含量為20～35重量％。由此，本發(fā)明實施例的處理轉(zhuǎn)爐釩鉻渣的方法可以有效針對高鉻型釩渣進行處理，進而提高該方法的適用范圍。

s200：熔分處理

根據(jù)本發(fā)明的實施例，將還原焙砂供給至熔分裝置200中進行熔分處理，以便得到鐵水和除鐵釩鉻渣。由此，實現(xiàn)對鐵的分離。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，熔分處理的條件并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，熔分處理可以在1500～1600攝氏度的溫度下和非還原性氣氛中完成。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，而通過在非還原性氣氛中進行熔分處理，保證還原焙砂中的釩和鉻在1500～1600攝氏度的高溫下不會被還原進入鐵水，實現(xiàn)鐵與釩、鉻的有效分離。進一步地，非還原性氣氛優(yōu)選氣氛中含o2濃度為3～25體積％，由此可以進一步保證在熔分過程中金屬能夠更好地分離。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，通過預(yù)先對轉(zhuǎn)爐釩鉻渣進行直接還原后再進行熔分處理，可以有效分離出爐釩鉻渣的鐵，得到鐵水和除鐵釩鉻渣。其中，轉(zhuǎn)爐釩鉻渣中鐵的回收率不小于90重量％；鐵水中鐵的含量不小于95重量％，除鐵釩鉻渣殘余鐵含量不大于6重量％。由此不僅實現(xiàn)了鐵與釩鉻的有效分離和釩鉻的富集，同時獲得了高品質(zhì)的鐵，還可以進一步提高后釩鉻終產(chǎn)品的品質(zhì)。

s300：破碎磨細處理

根據(jù)本發(fā)明的實施例，將除鐵釩鉻渣供給至破碎磨細裝置300中進行破碎磨細處理，以便得到除鐵釩鉻渣細粒。由此，可以增加后續(xù)選擇性氧化堿浸處理時除鐵釩鉻渣細粒與液相的接觸面積，使除鐵釩鉻渣中的釩可以充分的轉(zhuǎn)移到液相中，實現(xiàn)與鉻的分離，進而提高后續(xù)選擇性氧化堿浸處理的效率。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，除鐵釩鉻渣細粒的粒度不大于0.15mm。由此，可以進一步提高后續(xù)選擇性氧化堿浸處理的效率。

s400：選擇性氧化堿浸處理

根據(jù)本發(fā)明的實施例，將除鐵釩鉻渣細粒供給至選擇性氧化堿浸裝置400中進行選擇性氧化堿浸處理，以便得到含釩浸出液和鉻渣。由此，可以實現(xiàn)釩、鉻的分離。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，釩和鉻電極電位的不同，由此，本發(fā)明中通過對除鐵釩鉻渣細粒進行選擇性氧化堿浸處理，可以使除鐵釩鉻渣細粒中的釩轉(zhuǎn)化為水溶性的釩酸鈉na3vo4并充分轉(zhuǎn)移到液相中，實現(xiàn)釩、鉻的分離。其中，選擇性氧化堿浸處理得到的鉻渣可以作為提鉻原料。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，選擇性氧化堿浸處理可以按照下列步驟進行：將除鐵釩鉻渣細粒和氧化劑加入到氫氧化鈉溶液中，使釩被選擇性氧化浸出，得到含釩浸出液和鉻渣。其中，氧化劑為可以為過氧化氫，過氧化氫的加入量可以為除鐵釩鉻渣細粒的2～4重量％；氫氧化鈉溶液的濃度可以為2～4mol/l，氫氧化鈉溶液與除鐵釩鉻渣細粒的液固質(zhì)量比可以為(3～6):1；選擇性氧化堿浸處理的溫度可以為85～95℃，時間可以為30～90min。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，在上述反應(yīng)條件下進行的選擇性氧化堿浸處理過程中的具體反應(yīng)如下：

6naoh+v2o3+2h2o2＝2na3vo4+5h2o(4)

由此，可以使除鐵釩鉻渣細粒中的釩在堿液中被氧化浸出到溶液中。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，除鐵釩鉻渣細粒中釩的浸出率不低于85％，鉻的浸出率不高于5％。由此，不僅可以實現(xiàn)釩鉻的有效分離，同時可以進一步提高回收的釩、鉻終產(chǎn)品的品質(zhì)。

s500：沉釩-煅燒處理

根據(jù)本發(fā)明的實施例，將含釩浸出液供給至沉釩-煅燒裝置500中進行沉釩-煅燒處理，以便得到五氧化二釩。由此，可以使含釩浸出液中的釩被有效地分離出來，得到高品質(zhì)的五氧化二釩。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，沉釩-煅燒處理可以按照下列步驟進行：調(diào)節(jié)含釩浸出液的ph至1.0～2.5，并加入銨鹽進行沉淀，以便得到多聚釩酸銨；將多聚釩酸銨進行煅燒處理，以便得到五氧化二釩。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在上述酸性條件下，含釩浸出液中的釩以h2v10o28^4-形式存在，此時向含釩浸出液中加入銨鹽，可以使釩以多聚釩酸銨的形式通過沉淀、過濾分離出來，再將多聚釩酸銨進行煅燒脫氨處理最終可得到高品質(zhì)的五氧化二釩。具體地，上述沉釩-煅燒處理可以按照下列反應(yīng)進行：

調(diào)酸度：vo4^3-+2h⁺＝vo3^-+h2o(5)

10vo3^-+6h⁺＝h2v10o28^4-+2h2o(6)

酸性銨鹽沉釩：3h2v10o28^4-+10nh4⁺+2h⁺＝5(nh4)2v6o16↓+4h2o(7)

多聚釩酸銨煅燒：(nh4)2v6o16＝3v2o5+2nh3↑+h2o(8)

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，沉釩處理可以在85～95℃的條件下進行，由此，可以進一步提高沉釩的效率。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，銨鹽的種類并不受特別限制。例如，根據(jù)本發(fā)明的實施示例，銨鹽可以為nh4cl或(nh4)2so4。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，銨鹽與加入質(zhì)量為含釩浸出液中v2o5質(zhì)量的0.5～1.0倍。由此，可以進一步提高沉釩處理的效率。

實施例1

將國內(nèi)某公司轉(zhuǎn)爐釩鉻渣(cr2o3含量為8重量％，v2o5含量為8重量％，fe含量為20重量％)在轉(zhuǎn)底爐里1100℃進行煤基直接還原處理，得到還原焙砂，還原焙砂中鐵金屬化率為80％，殘?zhí)己繛?.5重量％。將還原焙砂在1500℃的非還原性氣氛中進行熔分處理得到除鐵釩鉻渣(fe含量為5.8重量％)和鐵水(fe含量95.5重量％)，鐵水可以作為煉鋼的優(yōu)質(zhì)原料。除鐵釩鉻渣進行破碎磨細處理得到除鐵釩鉻渣細粒(粒度小于0.15mm)，將除鐵釩鉻渣細粒進行選擇性氧化堿液浸出，浸出條件為：2mol/l的naoh溶液，液固質(zhì)量比6:1，浸出溫度85℃，浸出時間60min，過氧化氫加入量為除鐵釩鉻渣細粒的2重量％，浸出結(jié)束后，得到含釩浸出液和鉻渣，釩的轉(zhuǎn)浸率為92％，鉻的轉(zhuǎn)浸率為3.5％。鉻渣可以作為提鉻的原料。將含釩浸出液在ph＝1.0，溫度85℃條件下，加入含釩浸出液中v2o5質(zhì)量的0.5倍的nh4cl，反應(yīng)時間60min，最終釩以多聚釩酸銨的形式通過沉淀、過濾分離出來，再將多聚釩酸銨在煅燒爐內(nèi)500℃煅燒處理得到五氧化二釩。整個工藝鐵回收率為85％，釩回收率為90％，鉻回收率為88％。

實施例2

將國內(nèi)某公司轉(zhuǎn)爐釩鉻渣(cr2o3含量為10重量％，v2o5含量為10重量％，fe含量為24重量％)在氣基豎爐里1150℃進行氣基直接還原處理，得到還原焙砂，還原焙砂中鐵金屬化率為83％，殘?zhí)己繛?.0重量％。將還原焙砂在1550℃的非還原性氣氛中進行熔分處理得到除鐵釩鉻渣(fe含量為5.5重量％)和鐵水(fe含量為96.5重量％)，鐵水可以作為煉鋼的優(yōu)質(zhì)原料。除鐵釩鉻渣進行破碎磨細處理得到除鐵釩鉻渣細粒(粒度小于0.15mm)，將除鐵釩鉻渣細粒進行選擇性氧化堿液浸出，浸出條件為：3mol/l的naoh溶液，液固質(zhì)量比5:1，浸出溫度90℃，浸出時間90min，過氧化氫加入量為除鐵釩鉻渣細粒的3重量％，浸出結(jié)束后，得到含釩浸出液和鉻渣，釩的轉(zhuǎn)浸率為94％，鉻的轉(zhuǎn)浸率為2.5％。鉻渣可以作為提鉻的原料。將含釩浸出液在ph＝2.0，溫度90℃條件下，加入含釩浸出液中v2o5質(zhì)量的0.7倍的nh4cl，反應(yīng)時間90min，最終釩以多聚釩酸銨的形式通過沉淀、過濾分離出來，再將多聚釩酸銨在煅燒爐內(nèi)500℃煅燒處理得到五氧化二釩。整個工藝鐵回收率91為％，釩回收率92為％，鉻回收率89為％。

實施例3

將國內(nèi)某公司轉(zhuǎn)爐釩鉻渣(cr2o3含量為12重量％，v2o5含量為12重量％，fe含量為30重量％)在轉(zhuǎn)底爐里1200℃進行煤基直接還原處理，得到還原焙砂，還原焙砂中鐵金屬化率為85％，殘?zhí)己繛?.8重量％。將還原焙砂在1600℃非還原性氣氛中進行熔分處理得到除鐵釩鉻渣(fe含量為5.2重量％)和鐵水(fe含量為97重量％)，鐵水可以作為煉鋼的優(yōu)質(zhì)原料。除鐵釩鉻渣進行破碎磨細處理得到除鐵釩鉻渣細粒(粒度小于0.15mm)，將除鐵釩鉻渣細粒進行選擇性氧化堿液浸出，浸出條件為：4mol/l的naoh溶液，液固質(zhì)量比4:1，浸出溫度95℃，浸出時間90min，過氧化氫加入量為除鐵釩鉻渣細粒的4重量％，浸出結(jié)束后，得到含釩浸出液和鉻渣，釩的轉(zhuǎn)浸率為94％，鉻的轉(zhuǎn)浸率為2％。鉻渣可以作為提鉻的原料。將含釩浸出液在ph＝2.5，溫度95℃條件下，加入含釩浸出液中v2o5質(zhì)量的0.8倍的(nh4)2so4，反應(yīng)時間120min，最終釩以多聚釩酸銨的形式通過沉淀、過濾分離出來，再將多聚釩酸銨在煅燒爐內(nèi)500℃煅燒處理得到五氧化二釩。整個工藝鐵回收率為92％，釩回收率為94％，鉻回收率為90％。

實施例4

將國內(nèi)某公司轉(zhuǎn)爐釩鉻渣(cr2o3含量為16重量％，v2o5含量為16重量％，fe含量為35重量％)在氣基豎爐里1280℃進行氣基直接還原處理，得到還原焙砂，還原焙砂中鐵金屬化率為87％，殘?zhí)己繛?.5重量％。將還原焙砂在1600℃的非還原性氣氛中進行熔分處理得到除鐵釩鉻渣(fe含量為5.0重量％)和鐵水(fe含量為98重量％)，鐵水可以作為煉鋼的優(yōu)質(zhì)原料。除鐵釩鉻渣進行破碎磨細處理得到除鐵釩鉻渣細粒(粒度小于0.15mm)，將除鐵釩鉻渣細粒進行選擇性氧化堿液浸出，浸出條件為：4mol/l的naoh溶液，液固質(zhì)量比3:1，浸出溫度90℃，浸出時間45min，過氧化氫加入量為除鐵釩鉻渣細粒的3重量％，浸出結(jié)束后，得到含釩浸出液和鉻渣，釩的轉(zhuǎn)浸率為97％，鉻的轉(zhuǎn)浸率為1.5％。鉻渣可以作為提鉻的原料。將含釩浸出液在ph＝1.8，溫度90℃條件下，加入含釩浸出液中v2o5質(zhì)量的1.0倍的(nh4)2so4，反應(yīng)時間100min，最終釩以多聚釩酸銨的形式通過沉淀、過濾分離出來，再將多聚釩酸銨在煅燒爐內(nèi)500℃煅燒處理得到五氧化二釩。整個工藝鐵回收率為94％，釩回收率為95％，鉻回收率為92％。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。