專利名稱：一種從鋁熱法釩鐵爐渣中同步提取釩、鋁的清潔生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從鋁熱法釩鐵爐渣中同步提取釩、鋁的清潔生產(chǎn)工藝，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，生產(chǎn)釩鐵大都采用鋁熱還原法，生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的釩鐵爐渣，我國每年鋁熱法釩鐵爐渣產(chǎn)出在15000t以上。該爐渣中含有65-85%的氧化鋁和I. 3%_4%的五氧化二釩。由于釩鐵爐渣是在近2000°C高溫下形成，結(jié)晶致密，且成份復(fù)雜，釩鐵爐渣成份波動(dòng)較大。例如攀宏公司生產(chǎn)的80釩鐵爐渣中的Al2O3在78-83%，CaO在10_17%，MgO在
1.0-2. 5%，其主要物相組成為CA(CaO -Al2O3) > CA6 (CaO*6 Al2O3)以及少量的剛玉相；承鋼公司生產(chǎn)的80釩鐵爐渣中的Al2O3在67-75%，CaO在3_6%，Mg0在12_15%，其主要物相組成為MgOAl2O3 (鎂鋁尖晶石)、CA(CaO -Al2O3)以及少量的剛玉相。釩大都以低價(jià)釩存在，因此對(duì)釩、鋁的高效回收極其困難，鋁主要以鎂鋁尖晶石存在，使得其處理更加困難。
背景技術(shù)：
對(duì)釩鐵爐渣利用的研究報(bào)道和專利較少，目前，對(duì)釩鐵爐渣的處理和回收利用主要有三種方法一是用作耐火材料的原料，釩鐵爐渣是高熔點(diǎn)、高化學(xué)惰性的固體廢渣，耐火度大于1790°C，經(jīng)過破碎和粉磨后可直接用作為普通耐火材料的原料使用，生產(chǎn)高鋁復(fù)合澆注料、高鋁水泥、鐵鉤搗打料、炮泥等產(chǎn)品；二是提取氧化鋁，實(shí)驗(yàn)室采用拜耳法提取氧化鋁， 可實(shí)現(xiàn)鋁的回收率在80%左右；三是生產(chǎn)鋁酸鹽膠凝材料，該方法適合氧化鈣含量在10%以上的釩鐵爐渣，其性質(zhì)與鋁酸鹽水泥熟料性質(zhì)接近，可將釩鐵爐渣經(jīng)過破碎和粉磨，用細(xì)度
O.045mm的方口篩篩余不超過20%，即可得到鋁酸鹽膠凝材料，也可以添加無水石膏來改善爐渣的膠凝性能。上述方法都是對(duì)爐渣中鋁的回收利用，釩在處理過程中都被浪費(fèi)掉了。雖然釩鐵爐渣中V2O5含量較低(I. 3%-4%)，但是，它與石煤中V2O5含量(O. 13-1. 2%)相比，仍然要高出很多。相比石煤而言，釩鐵爐渣也是很好的釩的二次資源。
背景技術(shù)：
中，中國專利 CN 1824607 A，為回收釩的工藝，采用碳酸鈉(6.5-7.5%)做焙燒轉(zhuǎn)化劑，并添加MgSO4做轉(zhuǎn)化劑，得到釩的回收率為65-75%，該工藝雖然能回收爐渣中一部分釩，但是釩的回收率低， 爐渣中的鋁未能資源化利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種從鋁熱法釩鐵爐渣中同步提取釩、鋁的清潔生產(chǎn)工藝，同時(shí)回收和利用釩鐵爐渣中釩、鋁，提高回收率，解決背景技術(shù)存在的上述問題。本發(fā)明技術(shù)方案是
一種從鋁熱法釩鐵爐渣中同步提取釩、鋁的清潔生產(chǎn)工藝，包含如下工藝①將釩鐵爐渣破碎細(xì)磨，在釩鐵爐渣中加入Na2C03，Na2C03與釩鐵爐渣之間的重量比為I :0. 7到I :2之間，攪拌均勻，稱為混合物料將混合物料在800-1000°C的溫度下焙燒2-8h，制成熟料； ③將熟料投入到水溶液中，在60-100°C的浸出溫度下浸出，液固比為I. 5:1到3:1之間； 浸出后過濾，過濾后的濾餅用60-100°C的水洗滌；控制浸出液的堿濃度> 13%，堿濃度就是Na2O的含量，溫度在20-45°C之間，結(jié)晶出含有氫氧化鋁的釩酸鈉晶體；⑤含有氫氧化鋁的釩酸鈉晶體加水浸泡后，清洗過濾出氫氧化鋁固體，完成一部分提鋁；得到含釩酸鈉的水溶液，加入碳酸氫銨，即可析出釩酸氨沉淀，焙燒后得到V2O5，完成提釩；⑥結(jié)晶出含有氫氧化鋁的釩酸鈉晶體后的碳分溶液，通入CO2，分解出氫氧化鋁，完成另一部分提鋁。所述的浸出液堿濃度未達(dá)到結(jié)晶濃度要求時(shí)，浸出液作為鈉鹽返回浸出工序循環(huán)利用；本發(fā)明的尾渣洗液和氫氧化鋁洗液返回浸出工序循環(huán)利用。所述的釩鐵爐渣破碎細(xì)磨，控制其顆粒的粒度在-120目以下。所述的結(jié)晶出含有氫氧化鋁的釩酸鈉晶體后的碳分溶液，通入CO2，分解出氫氧化鋁，碳分時(shí)間2_5h，溫度50_90°C保溫過濾分離。本發(fā)明的積極效果是本發(fā)明采用高配比Na2CO3做焙燒轉(zhuǎn)化劑，對(duì)釩鐵爐渣進(jìn)行氧化鈉化焙燒，將氧化鈉化焙燒后的熟料用水溶液將釩、鋁同時(shí)溶出，結(jié)晶出含有氫氧化鋁的釩酸鈉晶體，得到Al (OH) 3的純度均在95%以上，五氧化二釩在98%以上，并實(shí)現(xiàn)了釩、 鋁的共提，及釩、鋁的分離和鈉鹽的循環(huán)利用，釩的回收率在85%以上，鋁的回收率60%以上，浸后尾渣減重40%-50%，尾渣可用作酸法制備鋁鎂絮凝劑；本發(fā)明既實(shí)現(xiàn)了釩的高效率提取，又實(shí)現(xiàn)了渣中鋁元素的資源化再利用，整個(gè)生產(chǎn)過程沒有廢水排放，碳酸化所用CO2 氣體可用焙燒煙氣替代，降低碳排放比例，經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益顯著，可有效應(yīng)用于鋁熱法釩鐵爐渣及相關(guān)物料的處理。


附圖I為本發(fā)明實(shí)施例工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例一，從鋁熱法釩鐵爐渣中同步提取釩、鋁的清潔生產(chǎn)工藝，包含如下步驟
(1)將釩鐵爐渣破碎球磨，使其顆粒的粒度在-120目以下；
(2)配料=Na2CO3與釩鐵爐渣按重量比在1:1的比例混合，攪拌均勻；
(3)焙燒將混合物料在900°C的溫度下焙燒4h；
(4)浸出；將熟料投入到浸出液中，在80°C的浸出溫度下浸出，浸出時(shí)間30min、液固比為I. 5:1，浸出液的堿度為260. 5g/L。五氧化二釩的浸出率89. 1%，鋁的浸出率為69. 3%， 浸出液中鋁的濃度為102. 3g/L，釩的濃度為9. 26g/L ；
(5)洗滌過濾后的濾餅用80°C的水洗滌；
(6)釩酸鈉結(jié)晶浸出液溫度降至室溫，3h后有晶體析出，再放置Ih后過濾得到含釩
11.2%、鋁9. 8%的釩酸鈉晶體，釩酸鈉結(jié)晶后液中含釩3. 01g/L ；
(7)沉釩釩酸鈉晶體加水浸泡，過濾出氫氧化鋁，得到含釩酸鈉的水溶液，加入碳酸氫銨，析出釩酸氨沉淀，在550°C下焙燒Ih得到純度為98. 5%的V2O5 ；
(8)碳酸化分解結(jié)晶后母液通入CO2，分解出氫氧化鋁，碳分時(shí)間3h，溫度60°〇，0)2流量3L/min，鋁酸鈉分解率為97% ;得到氫氧化鋁的純度為97. 1% ；
實(shí)施例2，從鋁熱法釩鐵爐渣中同步提取釩、鋁的清潔生產(chǎn)工藝，包含如下步驟
(I)將釩鐵爐渣破碎球磨，使其顆粒的粒度在-120目以下；(2)配料補(bǔ)充Na2CO3與上次反應(yīng)的返回液(碳分母液)釩鐵爐渣按重量比在I:1· O 的比例混合；
(3)焙燒將混合物料在900°C的溫度下焙燒5h；
(4)浸出；將熟料投入到浸出液中(上次反應(yīng)的尾渣洗液和氫氧化鋁洗液)，在80°C的浸出溫度下浸出，浸出時(shí)間30min、液固比為2:1，浸出液的堿度為281. 5g/L。釩的浸出率 87. 6%，鋁的浸出率為72. 5%。浸出液含鋁113. 6g/L，含釩11. 65g/L ；
(5)洗滌過濾后的濾餅用80°C的水洗滌；
(6)釩酸鈉結(jié)晶浸出液溫度降至室溫，有晶體析出，過濾后得到含釩10.4%、鋁10. 1% 的釩酸鈉晶體；
(7)沉釩釩酸鈉晶體加水浸泡，過濾出氫氧化鋁，得到含釩酸鈉的水溶液，加入碳酸氫銨，析出釩酸氨沉淀，在550°C下焙燒Ih得到純度為98. 3%的V2O5 ；
(8)碳酸化分解結(jié)晶后液通入CO2，分解出氫氧化鋁，碳分時(shí)間3h，溫度60°〇，0)2流量 3L/min，鋁酸鈉分解率為97. 2% ;得到氫氧化鋁的純度為98. 1%。
權(quán)利要求
1.一種從鋁熱法釩鐵爐渣中同步提取釩、鋁的清潔生產(chǎn)工藝，其特征在于包含如下工藝①將釩鐵爐渣破碎細(xì)磨，在釩鐵爐渣中加入Na2CO3, Na2CO3與釩鐵爐渣之間的重量比為I :0. 7到I :2之間，攪拌均勻，稱為混合物料將混合物料在800-1000°C的溫度下焙燒2-8h，制成熟料；③將熟料投入到水溶液中，在60-100°C的浸出溫度下浸出，液固比為I.5:1到3:1之間；④浸出后過濾，過濾后的濾餅用60-100°C的水洗滌；控制浸出液的堿濃度> 13%，堿濃度就是Na2O的含量，溫度在20-45°C之間，結(jié)晶出含有氫氧化鋁的釩酸鈉晶體；⑤含有氫氧化鋁的釩酸鈉晶體加水浸泡后，清洗過濾出氫氧化鋁固體，完成一部分提鋁；得到含釩酸鈉的水溶液，加入碳酸氫銨，即可析出釩酸氨沉淀，焙燒后得到V2O5，完成提釩結(jié)晶出含有氫氧化鋁的釩酸鈉晶體后的碳分溶液，通入CO2，分解出氫氧化鋁，完成另一部分提鋁。
2.如權(quán)利要求I所述一種從鋁熱法釩鐵爐渣中同步提取釩、鋁的清潔生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的浸出液堿濃度未達(dá)到結(jié)晶濃度要求時(shí)，浸出液作為鈉鹽返回浸出工序循環(huán)利用。
3.如權(quán)利要求I或2所述一種從鋁熱法釩鐵爐渣中同步提取釩、鋁的清潔生產(chǎn)工藝，其特征在于尾渣洗液和氫氧化鋁洗液返回浸出工序循環(huán)利用。
4.如權(quán)利要求I或2所述一種從鋁熱法釩鐵爐渣中同步提取釩、鋁的清潔生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的釩鐵爐渣破碎細(xì)磨，控制其顆粒的粒度在-120目以下。
5.如權(quán)利要求I或2所述一種從鋁熱法釩鐵爐渣中同步提取釩、鋁的清潔生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的結(jié)晶出含有氫氧化鋁的釩酸鈉晶體后的碳分溶液，通入CO2，分解出氫氧化鋁，碳分時(shí)間2-5h，溫度50-90°C保溫過濾分離。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從鋁熱法釩鐵爐渣中同步提取釩、鋁的清潔生產(chǎn)工藝，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域。技術(shù)方案是采用高配比Na2CO3做焙燒轉(zhuǎn)化劑，對(duì)釩鐵爐渣進(jìn)行氧化鈉化焙燒，將氧化鈉化焙燒后的熟料用水溶液將釩、鋁同時(shí)溶出,結(jié)晶出含有氫氧化鋁的釩酸鈉晶體，得到Al(OH)3的純度均在95%以上，五氧化二釩在98%以上，并實(shí)現(xiàn)了釩、鋁的共提，及釩、鋁的分離和鈉鹽的循環(huán)利用，釩的回收率在85%以上，鋁的回收率60%以上，浸后尾渣減重40%-50%，尾渣可用作酸法制備鋁鎂絮凝劑；本發(fā)明既實(shí)現(xiàn)了釩的高效率提取，又實(shí)現(xiàn)了渣中鋁元素的資源化再利用，整個(gè)生產(chǎn)過程沒有廢水排放，碳酸化所用CO2氣體可用焙燒煙氣替代，降低碳排放比例，經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益顯著，可有效應(yīng)用于鋁熱法釩鐵爐渣及相關(guān)物料的處理。
文檔編號(hào)C22B34/22GK102586610SQ201210072330
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月19日
發(fā)明者周冰晶, 林龍江, 石立新, 祁健, 陳東輝, 高明磊 申請(qǐng)人:河北鋼鐵股份有限公司承德分公司