釩鉻渣提釩及尾渣還原磁選冶煉鉻鐵合金的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及化工和冶金領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種釩鉻渣提釩及尾渣還原磁選冶煉鉻鐵合金的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]釩和鉻是重要的戰(zhàn)略元素，在冶金和化工領(lǐng)域均有廣泛的用途。提釩最重要的原料是釩渣，我國(guó)的攀鋼和承鋼都是使用釩鈦磁鐵礦生產(chǎn)的釩渣進(jìn)行提釩，其釩產(chǎn)量占國(guó)內(nèi)釩產(chǎn)品總量的80% ;鉻則主要由鉻鐵礦提煉獲得，但我國(guó)是一個(gè)貧鉻的國(guó)家，97%的鉻礦都依賴于進(jìn)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(dá)900萬(wàn)噸，該地區(qū)的礦石冶煉后將獲得高鉻型釩渣(下面稱為釩鉻渣)，其鉻含量(5% -13% )是普通釩渣的近10倍，具有較大的應(yīng)用價(jià)值。
[0003]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(diǎn)在于釩、鉻難于實(shí)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。目前，從釩鉻渣中提取、分離釩鉻的技術(shù)思路主要有直接酸浸法、亞熔鹽法、鈣化和/或鈉化兩次焙燒法、混合鈉鹽焙燒法。
[0004]中國(guó)專利CN104357671使用硫酸浸取釩鉻渣獲得釩、鉻溶液，隨后加入氫氧化鈉獲得釩鉻沉淀漿液，再加入雙氧水或通入氧氣、空氣氧化漿液中的釩、鉻，調(diào)節(jié)PH值進(jìn)行沉釩、煅燒獲得五氧化二釩；沉釩后的母液先結(jié)晶分離出硫酸鈉，再用氫氧化鈉溶液除去鉻溶液中的雜質(zhì)，最后濃縮獲得鉻酸鈉晶體。該專利不需焙燒可降低能耗，但存在工藝流程長(zhǎng)、硫酸對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重等問(wèn)題。
[0005]中國(guó)專利CN101812588，CN102127654，CN102676808將釩鉻渣加入到氫氧化鈉或氫氧化鉀的亞熔鹽中，并通入氧化性氣體進(jìn)行液相氧化反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束進(jìn)行稀釋得到含氫氧化鈉(或氫氧化鉀)、釩酸鈉(或釩酸鉀)、鉻酸鈉(或鉻酸鉀)的溶液及尾渣，固液分離得到釩、鉻溶液和尾渣，隨后分步結(jié)晶依次獲得鉻酸鉀和釩酸鉀。上述專利可在較低溫度下提取出釩、鉻，但存在堿耗大、結(jié)晶分離夾帶嚴(yán)重、堿液循環(huán)利用困難等問(wèn)題。
[0006]中國(guó)專利CN103924096，CN104178637提出將釩鉻渣先與鈣鹽進(jìn)行鈣化焙燒，再酸浸提釩；隨后將提釩尾渣與鈉鹽進(jìn)行鈉化焙燒，水浸提鉻；中國(guó)專利CN103614566也提出了使用碳酸鈉為添加劑，進(jìn)行先低溫(700-850°C )后高溫(800-1050°C )兩次焙燒，然后兩次水浸分別提取釩和鉻。上述專利通過(guò)不同的焙燒條件實(shí)現(xiàn)釩、鉻的分離，并分別回收釩和鉻，可避免釩鉻同時(shí)進(jìn)入溶液而帶來(lái)的分離困難的問(wèn)題，但兩步焙燒能耗高、鈣化提釩(或鈉化提釩)時(shí)部分鉻將會(huì)進(jìn)入含釩浸出液對(duì)后續(xù)沉釩和廢水循環(huán)利用造成困難。
[0007]中國(guó)專利CN104480313，CN104762484提出同時(shí)使用碳酸鈉和氫氧化鈉為添加劑，與釩鉻渣進(jìn)行高溫焙燒-水浸，獲得釩鉻溶液，可高效率的提取釩和鉻。上述專利可通過(guò)一步焙燒同時(shí)提釩和鉻，但存在添加劑用量大、浸出液中釩鉻分離困難等問(wèn)題。
[0008]中國(guó)專利CN104313361提出了使用鈣鹽或鎂鹽為添加劑與釩鉻渣一起焙燒選擇性氧化其中的釩，然后使用氨水、銨鹽或碳酸鈉、碳酸氫鈉溶液為浸取劑提釩，含鉻尾渣與一定比例的鉻鐵礦混合后冶煉鉻鐵合金或硅鉻合金。該專利較好的實(shí)現(xiàn)了釩、鉻分離，而且含鉻尾渣也得到了無(wú)害化的綜合利用。但是，目前尚未見(jiàn)釩鉻渣直接焙燒-酸浸提釩-尾渣還原-磁選-冶煉鉻鐵、爐渣無(wú)害化綜合利用的相關(guān)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種釩鉻渣提釩及尾渣還原磁選冶煉鉻鐵合金的方法，通過(guò)直接焙燒-酸浸提釩-尾渣還原-磁選-冶煉鉻鐵、爐渣無(wú)害化綜合利用的方式使釩鉻渣得到充分的利用。
[0010]為解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的一種實(shí)施方式采用以下技術(shù)方案:
[0011]一種釩鉻渣提釩及尾渣還原磁選冶煉鉻鐵合金的方法，它包括以下步驟:
[0012]⑴焙燒
[0013]釩鉻渣在750-950°C直接焙燒2_3h，得到焙燒熟料；本步驟釩鉻渣直接焙燒，沒(méi)有添加任何添加劑；
[0014](2)浸出
[0015]將所述焙燒熟料用pH值為0.5-1.5的酸液在20-80°C浸取30_120min提銀，浸取時(shí)液固質(zhì)量比為2-6:1，過(guò)濾獲得含釩溶液和含鉻尾渣；
[0016](3)沉釩與煅燒
[0017]向所述含釩溶液中加入銨鹽，加銨系數(shù)為0.3-2，在pH值為1-3、溫度為20_100°C的條件下沉釩20-180min，過(guò)濾后將沉淀進(jìn)行煅燒制備五氧化二釩；
[0018](4)尾渣還原與破碎
[0019]將所述含鉻尾渣用還原劑在溫度550-1400°C還原30_120min，然后將其破碎并磨細(xì)，得到還原尾渣粉料，所述還原尾渣粉料能100%過(guò)100目篩，至少60%能過(guò)200目篩；還原尾渣粉料過(guò)篩，100%過(guò)100目篩，60%以上過(guò)200目篩，磁選時(shí)可使鐵精粉和鉻鐵精粉能夠充分的分離；
[0020](5)磁選還原尾渣粉料
[0021]先將還原尾渣粉料在磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.14-0.18T的條件下進(jìn)行弱磁選，得到鐵精粉，接著將剩余還原尾渣粉料在磁場(chǎng)強(qiáng)度為1.ο-1.2T的條件下進(jìn)行強(qiáng)磁選，得到鉻鐵精粉；磁選分成弱磁選和強(qiáng)磁選，在對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度下，可以將鐵精粉和鉻鐵精粉充分分離和回收；磁選機(jī)的滾筒轉(zhuǎn)速達(dá)到60-70r/min即可；
[0022](6)冶煉鉻鐵合金
[0023]所述鉻鐵精粉與還原劑、造渣劑在電爐中按照質(zhì)量比1: (0.5-0.8): (0.1-0.3)、溫度1450-1750°C熔融冶煉60-300min，得到鉻鐵合金和爐渣。
[0024]本發(fā)明還可以采用以下技術(shù)方案:所述釩鉻渣提釩及尾渣還原磁選冶煉鉻鐵合金的方法包括以下步驟:
[0025](I)焙燒
[0026]釩鉻渣在850_900°C直接焙燒2-2.5h，得到焙燒熟料；
[0027](2)浸出
[0028]將所述焙燒熟料用pH值為0.5-1.5的酸液在40_60°C浸取60_90min提釩，浸取時(shí)液固質(zhì)量比為3-5:1，過(guò)濾獲得含釩溶液和含鉻尾渣；
[0029](3)沉釩與煅燒
[0030]向所述含釩溶液中加入銨鹽，加銨系數(shù)為0.6-0.8，在pH值為1.6-1.7、溫度為85-95°C的條件下沉釩90-120min，過(guò)濾后將沉淀進(jìn)行煅燒制備五氧化二釩；
[0031](4)尾渣還原與破碎
[0032]將所述含鉻尾渣用還原劑在溫度1100-1200°C還原40_60min，然后將其破碎并磨細(xì)，得到還原尾渣粉料，所述還原尾渣粉料100%能過(guò)100目篩，至少60%能過(guò)200目篩；
[0033](5)磁選還原尾渣粉料
[0034]先將還原尾渣粉料在磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.15T的條件下進(jìn)行弱磁選，得到鐵精粉，接著將剩余還原尾渣粉料在磁場(chǎng)強(qiáng)度為1.2T的條件下進(jìn)行強(qiáng)磁選，得到鉻鐵精粉；
[0035](6)冶煉鉻鐵合金
[0036]所述鉻鐵精粉與還原劑、造渣劑在電爐中按照質(zhì)量比1: (0.6-0.7):(0.15-0.25)、溫度1550-1750°C熔融冶煉180_210min，得到鉻鐵合金和爐渣。
[0037]上述釩鉻渣包含8.5-15.7 % 的 V205、12.5-18.6 % 的 Cr203、12.3-15.4 % 的 Si02、1.5-2.9 % 的 Al2O3' 1.2-2.1 % 的 Ca。、1.8-4.6 % 的 Mg。、28.8-39.5 % 的 TFe^ 3.2-6.5 % 的Μη0、0.05-0.15%的 P。
[0038]上述制備方法中的加銨系數(shù)即銨鹽的加入量，是銨鹽中氮的物質(zhì)的量與浸取液中釩的物質(zhì)的量的比值。
[0039]上述方法制備得到的鐵精粉返回高爐煉鐵，冶煉鉻鐵合金時(shí)產(chǎn)生的爐渣用于生產(chǎn)水泥或建筑材料。這兩種產(chǎn)物的使用使釩鉻渣全部組分都得到了充分的利用。
[0040]在上所述釩鉻渣提釩及尾渣還原磁選冶煉鉻鐵合金的方法中，步驟(2)所述酸液為硫酸水溶液、鹽酸水溶液、硝酸水溶液或者碳酸水溶液中的任意一種。
[0041]在上所述釩鉻渣提釩及尾渣還原磁選冶煉鉻鐵合金的方法中，步驟(3)所述煅燒是指將沉淀在450-550 °C煅燒30-60min。
[0042]在上所述釩鉻渣提釩及尾渣還原磁選冶煉鉻鐵合金的方法中，步驟(3)所述銨鹽為硫酸銨、碳酸銨、碳酸氫銨、氯化銨、硝酸銨中的任意一種。
[0043]在上所述釩鉻渣提釩及尾渣還原磁選冶煉鉻鐵合金的方法中，步驟(4)所述還原劑為焦炭或煤氣。焦炭和煤氣的用量達(dá)到足夠全部還原即可，多使用的焦炭和煤氣可以回收利用。
[0044]在上所述釩鉻渣提釩及尾渣還原磁選冶煉鉻鐵合金的方法中，步驟(6)所述還原劑為焦炭，所述造渣劑為硅石。
[0045]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果之一是:本發(fā)明通過(guò)直接焙燒選擇性氧化釩鉻渣中的釩，然后酸浸、過(guò)濾獲得含釩溶液和含鉻尾渣，釩的浸出率可達(dá)99%、鉻則幾乎不被浸出(鉻浸出率〈0.5%)，實(shí)現(xiàn)了釩、鉻的高效分離。含釩溶液通過(guò)銨鹽沉釩、煅燒可獲得五氧化二釩；提釩尾渣經(jīng)管式爐還原、兩段磁選后可得鐵精粉和鉻鐵精粉。本方法全流程釩回收率大于95%，鉻回收率大于90%，實(shí)現(xiàn)了釩、鉻的高效回收和清潔利用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了爐渣的無(wú)害化綜合利用。
【附圖說(shuō)明】
[0046]圖1為本發(fā)明釩鉻渣提釩及尾渣還原磁選冶煉鉻鐵合金的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0048]本發(fā)明所用釩鉻渣中含9.7 %的V205、15.6 %的Cr203、14.4 %的Si02、1.8 %的Al2O3U.5%的 CaOU.8%的 Mg0、37.5%的 TFe^3.3%的 Μη0、0.11%的 P。釩鉻渣的粒度為過(guò)200目篩子的篩下物。
[0049]各實(shí)施例的流程如圖1所示