本發(fā)明涉及一種從改性釩渣中選擇性分離釩、鈦、鐵的方法，屬于冶金
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：釩資源在世界范圍內(nèi)分布廣泛，以北歐、中國(guó)和南非等幾個(gè)地區(qū)最為集中，總儲(chǔ)量將近1600萬(wàn)噸。我國(guó)的釩資源主要有釩鈦磁鐵礦和石煤兩種，釩鈦磁鐵礦資源主要分布在四川省的攀枝花-西昌地區(qū)，其儲(chǔ)量占全國(guó)總儲(chǔ)量的95％以上。目前，工業(yè)上通常是將釩鈦磁鐵礦經(jīng)高爐冶煉成含釩鐵水，再通過(guò)轉(zhuǎn)爐將鐵水吹煉氧化成渣，所得到釩含量較高的渣即作為提釩的轉(zhuǎn)爐釩渣。從1995年至今，我國(guó)的釩產(chǎn)量呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢(shì)，2015年我國(guó)釩產(chǎn)量就已超過(guò)4億噸。預(yù)計(jì)至2020年，全球釩產(chǎn)量將超過(guò)8億噸。釩渣的物相組成結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定，其中釩以v(iii)的形式與錳、鉻及鐵等元素在尖晶石晶格結(jié)構(gòu)中相互取代，造成提釩工藝復(fù)雜。工業(yè)上主要采用鈉化焙燒-水浸或鈣化焙燒-酸浸工藝進(jìn)行提釩，其基本原理是以鈉鹽或鈣鹽為添加劑進(jìn)行850℃高溫焙燒，將低價(jià)態(tài)的釩氧化為五價(jià)的可溶性含釩鈉鹽或鈣鹽，進(jìn)而通過(guò)浸出、凈化、煅燒等工藝制備五氧化二釩。專利申請(qǐng)?zhí)枮?01210299143.8的技術(shù)將鈉化劑和釩渣混合形成混合料，進(jìn)行鈉化焙燒-水浸提釩，該工藝使用兩次富氧焙燒工序，得到的釩轉(zhuǎn)化率較常規(guī)焙燒的釩轉(zhuǎn)化率高。但是該工藝存在如下缺點(diǎn)：(1)焙燒溫度高，兩次焙燒溫度分別為250-350℃、600-700℃，造成焙燒過(guò)程將會(huì)消耗大量能源；(2)水浸過(guò)程中產(chǎn)生的含鈉廢液造成環(huán)境污染；(3)鈉化劑作為添加劑不能回收，造成焙燒成本的增加；(4)富氧焙燒過(guò)程會(huì)額外需要通氧，這會(huì)增大工作人員的操作難度，生產(chǎn)上不夠安全。雖然現(xiàn)有的提釩工藝具有技術(shù)成熟、釩回收率低、資金投入量小的特點(diǎn)，但是其焙燒過(guò)程能耗大、添加劑無(wú)法循環(huán)使用、污染環(huán)境的問(wèn)題尤為突出。隨著我國(guó)環(huán)境保護(hù)力度加大和冶金行業(yè)節(jié)能減排任務(wù)的加重，尋找一個(gè)低碳、綠色、高效的提釩技術(shù)已成為全球釩冶煉工業(yè)的一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：發(fā)明目的：本發(fā)明提供一種從釩渣中分離釩、鈦、鐵的方法，其目的是在解決傳統(tǒng)釩渣提釩方法中存在的能耗高、污染嚴(yán)重和低效率的問(wèn)題的同時(shí)，有效的回收釩渣中高含量鈦、鐵資源。技術(shù)方案：本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種從改性釩渣中分離釩、鈦、鐵的方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行：(1)釩渣改性：將轉(zhuǎn)爐釩渣放置在水淬爐中，釩渣隨爐升溫至1200-1600℃后保溫10-60min后，物料經(jīng)高溫熔融和水冷裝置快速水淬后，形成水淬釩渣；(2)破碎和篩分：將經(jīng)水淬后的改性釩渣進(jìn)行破碎，經(jīng)過(guò)篩分得到直徑小于74μm的粉末；(3)混料：將改性釩渣粉末與硫酸銨均勻混合，物料混合按照質(zhì)量比為硫酸銨：釩渣＝4-16:1；(4)低溫活化：將上述混料升溫至200～400℃，通入氧氣或保持空氣流動(dòng)，保溫10～60min，使得釩渣中低價(jià)金屬氧化物氧化，得到熔融狀態(tài)混合料和氨氣；(5)冷卻和混溶：將上述熔融狀固體放置空氣中冷卻，得到塊狀固體；(6)水浴加熱：將(5)中得到的固體采用1～10％體積分?jǐn)?shù)的稀硫酸在30-90℃下浸出30-150min，過(guò)濾，得到浸出渣和浸出液；(7)鈦白粉的制備：將(6)中所得到的浸出液在沸騰條件下水解1-5h，過(guò)濾后得到白色水合二氧化鈦固體和母液1，將水合二氧化鈦固體進(jìn)行洗滌除雜、高溫煅燒后得到鈦白粉；(8)五氧化二釩的制備：將氨氣通入(7)中所述的母液1中，并控制ph為1.0-2.5，溫度為70-99℃，過(guò)濾后得到釩酸銨沉淀和母液2，釩酸銨通過(guò)200-400℃煅燒30-180min，得到五氧化二釩；(9)三氧化二鐵的制備：向(8)中所述母液2通入(4)得到的氨氣，調(diào)節(jié)ph為6-8，過(guò)濾后得到氫氧化鐵沉淀和母液3，氫氧化鐵在350-500℃中煅燒20～80min，獲得三氧化二鐵；(10)硫酸銨母液的循環(huán)：將(9)中的母液3進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶得到硫酸銨固體，獲得硫酸銨固體加入(4)中，蒸發(fā)所得水加入(7)中，以此實(shí)現(xiàn)硫酸銨的循環(huán)。上述步驟(1)中所述釩渣，指釩鈦磁鐵礦經(jīng)高爐煉鐵-轉(zhuǎn)爐煉鋼后得到的轉(zhuǎn)爐釩渣，其中釩的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5-20％，鈦的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5-15％，鐵的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為25-40％，所述水淬釩渣為改性釩渣；上述步驟(4)中，釩渣與硫酸銨低溫混合焙燒后將發(fā)生釩渣的分解與轉(zhuǎn)化過(guò)程，主要的方程式如下：(nh4)2so4＝nh4hso4+nh3(g)16nh4hso4+4fev2o4+3o2(g)═4nh4fe(so4)2+8voso4+12nh3(g)+14h2o(g)3nh4hso4+fetio3═nh4fe(so4)2+tioso4+2nh3(g)+2h2o(g)4nh4fe(so4)2+o2(g)═2fe2(so4)3+2h2o(g)+2nh3(g)+2so3(g)上述步驟(7)中，浸出液經(jīng)過(guò)沸騰加熱后，tioso4將發(fā)生如下水解反應(yīng)：tioso4+nh2o＝tio2·(n-1)h2o↓+h2so4與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種從改性釩渣中選擇性分離釩、鈦、鐵的方法的主要優(yōu)點(diǎn)在于：(1)降低了傳統(tǒng)的850℃高溫焙燒提釩技術(shù)中的焙燒溫度，可大幅降低生產(chǎn)過(guò)程中的能耗；(2)改變了傳統(tǒng)焙燒提釩過(guò)程中添加劑一次性使用的險(xiǎn)種，本發(fā)明中硫酸銨鹽經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶后可實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用；(3)改變了傳統(tǒng)提釩過(guò)程中鈦、鐵資源廢置的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)釩渣中釩、鈦、鐵元素的綜合利用。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖。具體的實(shí)施方式以下實(shí)施例中采用的釩渣原料成分組成，見(jiàn)表1：表1成分v2o5tio2fe2o3mnosio2mgocaoal2o3其他雜質(zhì)wt./％17.5213.1036.7310.0014.912.342.262.200.93具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅下雨下述的實(shí)施例。實(shí)施例1：(1)釩渣改性:將釩含量17.52％，鈦含量13.10％，鐵含量36.73％的釩渣放置于水淬爐中，隨爐升溫至1450℃保溫10min，經(jīng)熔融和水淬，得到改性釩渣；(2)破碎和篩分：采用行星球磨機(jī)對(duì)改性釩渣進(jìn)行破碎，經(jīng)過(guò)篩分得到直徑小于74μm的粉末；(3)混料：按照質(zhì)量比硫酸銨：釩渣8:1稱取原料，并放置在坩堝中混勻；(4)低溫活化：將上述混勻的物料置于馬弗爐中升溫至370℃并保溫1h，得到熔融態(tài)物料和氨氣；(5)冷卻和混溶：將上述熔融狀固體放置空氣中冷卻，得到塊狀固體，將配置好的6％體積濃度的稀硫酸加入坩堝中加熱攪拌，得到的混液；(6)水浴加熱：將(5)中所述混液在80℃水浴加熱并攪拌，過(guò)濾后得到浸出渣和浸出液；(7)鈦白粉的制備：將(6)中所得到的浸出液在沸騰條件下水解3h，過(guò)濾后得到白色水合二氧化鈦固體和濾液1，將水合二氧化鈦固體進(jìn)行洗滌除雜、高溫煅燒后得到鈦白粉；(8)五氧化二釩的制備：將氨氣通入(7)中所述的濾液中，并控制ph為1.5，溫度為85℃，過(guò)濾得到釩酸銨沉淀和慮液2，釩酸銨通過(guò)350℃煅燒60min，得到五氧化二釩；(9)三氧化二鐵的制備：向(8)中所述濾液2通入(4)得到的氨氣，調(diào)節(jié)ph為7.5過(guò)濾得到氫氧化鐵沉淀和濾液3，氫氧化鐵在400℃中煅燒40min，獲得三氧化二鐵；(10)硫酸銨母液的循環(huán)：將(9)中的濾液3進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶得到硫酸銨固體，獲得硫酸銨固體加入(4)中，蒸發(fā)所得水加入(7)中，以此實(shí)現(xiàn)硫酸銨的循環(huán)；經(jīng)檢測(cè)，所述的實(shí)施例1步驟(7)中，釩的浸出率為98％以上，可溶性鈦的含量占釩渣中鈦含量的90％以上。實(shí)施例2：(1)釩渣改性:將釩含量17.52％，鈦含量13.10％，鐵含量36.73％的釩渣放置于水淬爐中，隨爐升溫至1200℃并快速放出冷卻，得到改性釩渣；(2)破碎和篩分：采用行星球磨機(jī)對(duì)改性釩渣進(jìn)行破碎，經(jīng)過(guò)篩分得到直徑小于74μm的粉末；(3)混料：按照質(zhì)量比硫酸銨：釩渣4:1稱取原料，并放置在坩堝中勻；(4)低溫活化：將上述混勻的物料置于馬弗爐中升溫至350℃并保溫30min，得到熔融態(tài)物料和氨氣；(5)冷卻和混溶：將上述熔融狀固體放置空氣中冷卻，得到塊狀固體，將配置好的4％體積濃度的硫酸加入坩堝中加熱攪拌，得到的混液；(6)水浴加熱：將(5)中所述混液進(jìn)行90℃水浴加熱并攪拌，過(guò)濾后得到浸出渣和浸出液；(7)鈦白粉的制備：將(6)中所得到的浸出液在沸騰條件下加熱2h，過(guò)濾后得到白色水合二氧化鈦固體和液體，將水合二氧化鈦固體進(jìn)行洗滌除雜、高溫煅燒后得到鈦白粉；(8)五氧化二釩的制備：將氨氣通入(7)中所述的液體中，并控制ph為2，溫度為80℃，過(guò)濾得到釩酸銨和上清液2，釩酸銨通過(guò)400℃煅燒30min，得到五氧化二釩；(9)三氧化二鐵的制備：向(8)中所述上清液2通入(4)得到的氨氣，調(diào)節(jié)ph為8，過(guò)濾得到氫氧化鐵沉淀和濾液3，氫氧化鐵在350℃中煅燒60min，獲得三氧化二鐵和上清液；(10)硫酸銨母液的循環(huán)：將(9)中的慮液3進(jìn)行濃縮、結(jié)晶得到硫酸銨母液，獲得硫酸銨固體加入(4)中，蒸發(fā)所得水加入(7)中，以此實(shí)現(xiàn)硫酸銨的循環(huán)；經(jīng)檢測(cè)，所述的實(shí)施例1步驟(6)中，釩的浸出率為90％以上，可溶性鈦的含量占釩渣中鈦含量的85％以上。實(shí)施例3：(1)釩渣改性:將釩含量17.52％，鈦含量13.10％，鐵含量36.73％的釩渣放置于水淬爐中，隨爐升溫至1600℃并快速放出冷卻，得到改性釩渣；(2)破碎和篩分：采用行星球磨機(jī)對(duì)改性釩渣進(jìn)行破碎，經(jīng)過(guò)篩分得到直徑小于74μm的粉末；(3)混料：按照質(zhì)量比硫酸銨：釩渣6:1稱取原料，并放置在坩堝中勻；(4)低溫活化：將上述混勻的物料升置于馬弗爐中溫至400℃并保溫30min，得到熔融態(tài)物料和氨氣；(5)冷卻和混溶：將上述熔融狀固體放置空氣中冷卻，得到塊狀固體，將配置好的8％體積濃度的硫酸加入坩堝中加熱攪拌，得到的混液；(6)水浴加熱：將(5)中所述混液在80℃水浴加熱并攪拌，過(guò)濾后得到浸出渣和浸出液；(7)鈦白粉的制備：將(6)中所得到的浸出液在沸騰條件下加熱，得到白色水合二氧化鈦固體和液體，將水合二氧化鈦固體進(jìn)行水洗除雜、漂白洗滌得到鈦白粉；(8)五氧化二釩的制備：將氨氣通入(7)中所述的液體中，并控制ph為1.5，溫度為80℃，過(guò)濾得到釩酸銨沉淀和上清液2，釩酸銨通過(guò)400℃煅燒60min，得到五氧化二釩；(9)三氧化二鐵的制備：向(8)中所述慮液2通入(4)得到的氨氣，調(diào)節(jié)ph為7.5過(guò)濾得到氫氧化鐵沉淀和濾液3，氫氧化鐵在3800℃中煅燒60min，獲得三氧化二鐵和上清液；(10)硫酸銨母液的循環(huán)：將(9)中的慮液進(jìn)行濃縮、蒸發(fā)結(jié)晶得到硫酸銨母液固體，獲得硫酸銨固體加入(4)中，蒸發(fā)所得水加入(7)中，以此實(shí)現(xiàn)硫酸銨的循環(huán)；經(jīng)檢測(cè)，所述的實(shí)施例1步驟(6)中，釩的浸出率為95％以上，可溶性鈦的含量占釩渣中鈦含量的90％以上。當(dāng)前第1頁(yè)12