一種釩渣無(wú)鈉焙燒清潔高效回收釩的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種釩渣無(wú)鈉焙燒清潔高效回收釩的方法，該方法包括以下步驟：(1)釩渣與0～30％的附加劑進(jìn)行混料，然后在400～1300℃進(jìn)行氧化焙燒，得到焙燒熟料；(2)所述的焙燒熟料出爐直接進(jìn)入一段浸出堿液中冷卻并浸出，得到一段堿浸液和一次渣；(3)含釩溶液經(jīng)過(guò)加鈣分離而得到釩酸鈣產(chǎn)品，也可以直接并入傳統(tǒng)的酸性銨鹽沉釩工藝中得到釩酸銨產(chǎn)品；(4)一次渣進(jìn)入二段堿浸過(guò)程，得到二段堿浸液和二次渣，二段堿浸液經(jīng)過(guò)冷卻結(jié)晶得到釩酸鹽晶體；(5)釩酸鹽經(jīng)過(guò)鈣化轉(zhuǎn)化得到釩酸鈣產(chǎn)品。本方法采用無(wú)鈉焙燒技術(shù)，避免了傳統(tǒng)鈉化焙燒過(guò)程中的回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈、環(huán)境污染及氨氮廢水的問(wèn)題，且具有過(guò)程高效、工藝流程短的特點(diǎn)，釩回收率高于95％。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種釩渣無(wú)鈉焙燒清潔高效回收釩的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于釩化工冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種釩渣無(wú)鈉焙燒清潔高效回收釩的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 以釩鈦磁鐵礦為原料生產(chǎn)鐵、釩產(chǎn)品的企業(yè)目前都采用傳統(tǒng)的釩渣鈉化焙燒工藝從釩渣中提釩，如我國(guó)的攀鋼、承鋼，南非海威爾德、新西蘭鋼鐵公司等。鈉化焙燒的工藝基本原理是以Na2CO3S添加劑，通過(guò)高溫鈉化焙燒(750-850°C )將低價(jià)態(tài)的釩轉(zhuǎn)化為水溶性五價(jià)釩的鈉鹽，再對(duì)鈉化焙燒產(chǎn)物直接水浸，得到含釩的浸取液，后加入銨鹽制得多釩酸銨沉淀，經(jīng)還原焙燒后獲得釩的氧化物產(chǎn)品。鈉化焙燒工藝釩回收率低，單次焙燒釩回收率為70%左右，經(jīng)多次焙燒后釩的回收率也僅為85%;焙燒溫度高(750-850°C )，且需多次焙燒，能耗偏高；在焙燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生有害的HC1、Cl2等侵蝕性氣體，污染環(huán)境。
[0003]中國(guó)專(zhuān)利CN1082617A提出了對(duì)吹煉得到的高溫釩渣在900~1300°C直接吹氧進(jìn)行處理，促使渣中的低價(jià)釩氧化成為五氧化二釩，渣冷卻破碎后，在一定的溫度、堿濃度、氧分壓下浸出渣中的釩，該方法不必在釩渣降溫后再次高溫焙燒，能耗大為降低，并且避免了鈉化焙燒造成的環(huán)境污染，但存在金屬鐵無(wú)法回收，且釩回收率低的問(wèn)題。
[0004]中國(guó)專(zhuān)利CN101899582A提出來(lái)一種由釩渣提取五氧化二釩的方法，釩渣于800~1000°C焙燒，熟料經(jīng)過(guò)20~50%堿濃度的堿液堿浸，后經(jīng)過(guò)除硅、冷卻結(jié)晶得到正釩酸鈉晶體，后經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)溶、酸性銨鹽沉釩得到釩酸銨。該方法存在雜質(zhì)難以脫除、過(guò)濾困難的問(wèn)題，同時(shí)避免不了酸性氨氮廢水的問(wèn)題，且其釩回收率低于90 %。
[0005]中國(guó)專(zhuān)利CN101161831A提出了一種釩渣鈣化焙燒的方法，與鈉化焙燒工藝相比，鈣化焙燒時(shí)無(wú)需經(jīng)過(guò)低溫到高溫逐步升溫的過(guò)程，而是直接高溫焙燒，使焙燒爐的溫度更容易控制，并且縮短了焙燒時(shí)間，設(shè)備的產(chǎn)能也有所提高。但鈣化焙燒的焙燒溫度仍然很高(600~950°C )，且釩的回收率很低，仍避免不了酸性廢水的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種不燒結(jié)、釩回收過(guò)程清潔、回收率高的釩渣提釩的方法。
[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采取下述工藝步驟:
[0008]一種釩渣無(wú)鈉焙燒清潔高效回收釩的方法，其特征在于，該方法包括下述工藝步驟:
[0009](I)釩渣與O~30 %的附加劑進(jìn)行混料，然后在400~1300進(jìn)行氧化焙燒，得到焙燒熟料；
[0010](2)所述的焙燒熟料出爐直接進(jìn)入一段浸出堿液中冷卻并浸出，浸出溫度為70~150°C，得到一段堿浸液和一次渣；
[0011](3) 一段堿浸液經(jīng)過(guò)加鈣分離而得到釩酸鈣產(chǎn)品，也可以直接并入傳統(tǒng)的酸性銨鹽沉釩工藝中得到釩酸銨產(chǎn)品；
[0012](4) 一次渣進(jìn)入二段堿浸過(guò)程，浸出溫度為100~300°C，得到二段堿浸液和二次渣，二段堿浸液經(jīng)過(guò)冷卻結(jié)晶得到釩酸鹽晶體；
[0013](5)釩酸鹽晶體經(jīng)過(guò)鈣化轉(zhuǎn)化得到釩酸鈣產(chǎn)品。
[0014]本發(fā)明所述步驟⑴中的附加劑為鋁制或(和)鈣制添加劑，鋁制添加劑包括氧化鋁、鋁酸鈉、氫氧化鋁、氯化鋁、硫酸鋁等的一種或幾種組合，鈣制添加劑包括氧化鈣、碳酸鈣、氫氧化鈣、硫酸鈣、氯化鈣等的一種或幾種組合，焙燒氣氛為空氣、氧氣、臭氧、富氧空
Vi寸O
[0015]本發(fā)明所述步驟⑵中的一段浸出堿液為NaOH、Na2CO3^ KOH、K2CO3溶液中的至少一種，其濃度為O~15%。
[0016]本發(fā)明所述步驟(3)中的加鈣分離所用的添加劑為氧化鈣、氫氧化鈣、石灰乳中的至少一種，用量為堿浸液中釩摩爾量的I~3倍。
[0017]本發(fā)明所述步驟⑷中的二段堿浸過(guò)程所用的堿液為NaOH、Na2CO3^ KOH、K2CO3溶液中的至少一種，堿液濃度為10~30%。
[0018]本發(fā)明所述步驟(5)中的釩酸鈉晶體轉(zhuǎn)溶所用堿溶液同浸出過(guò)程的，且堿濃度低于300g/L，所用鈣量為轉(zhuǎn)溶溶液中釩摩爾量的I~3倍，沉釩后液可用于一段浸出過(guò)程。
[0019]傳統(tǒng)的鈉化焙燒提釩過(guò)程因焙燒過(guò)程會(huì)有低熔點(diǎn)硅酸鹽相的生成，存在燒結(jié)問(wèn)題，所以釩渣在回轉(zhuǎn)窯中要分段焙燒，焙燒過(guò)程要精確控制爐溫，避免燒結(jié)現(xiàn)象，且后續(xù)分離釩的過(guò)程避免不了酸性氨氮廢水的排放，造成環(huán)境壓力；而采用專(zhuān)利CN101899582A由釩渣提取五氧化二釩的方法存在雜質(zhì)難以脫除、過(guò)濾困難的問(wèn)題，同時(shí)避免不了酸性氨氮廢水的問(wèn)題，且其釩回收率低于90 %。
[0020]采用本發(fā)明技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:采用無(wú)鈉焙燒方法可以避免燒結(jié)現(xiàn)象產(chǎn)生，原料可以在高溫下進(jìn)入焙燒設(shè)備，焙燒效率大大提高，且焙燒設(shè)備易于操作控制；由于附加劑Al、Ca的加入可以避免形成硅釩“裹絡(luò)”，提高了釩的轉(zhuǎn)浸率，同時(shí)此添加劑可以更好地結(jié)合S1、P等雜質(zhì)，降低了含釩浸出液中的雜質(zhì)，省去了除雜步驟；同時(shí)本發(fā)明采用鈣鹽沉釩的方法，避免了酸性銨鹽沉釩過(guò)程的酸性氨氮廢水問(wèn)題；且本發(fā)明采用分段浸出的方法，低堿浸出提高了鈣化沉釩效率，也可以并入傳統(tǒng)的酸性銨鹽沉釩工藝，可以與釩化工企業(yè)傳統(tǒng)的提釩過(guò)程有更大的兼容性，方便企業(yè)的改造升級(jí)。
[0021]本發(fā)明相比傳統(tǒng)的鈉鹽焙燒，焙燒過(guò)程易于控制，焙燒效率與釩轉(zhuǎn)浸率大大提高，同時(shí)可降低雜質(zhì)的溶出率，省去除雜工藝環(huán)節(jié)；也避免了廢氣、氨氮廢水等的排放，浸出液可以循環(huán)使用；釩綜合回收率可以達(dá)到95%以上。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0023]圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]實(shí)施例1:圖1所示，本釩渣無(wú)鈉焙燒清潔高效回收釩的方法工藝步驟如下所述。
[0025](I) Ikg釩渣與100g的氧化鋁進(jìn)行球磨混料，后在600°C常壓空氣氣氛中焙燒7h，得到焙燒熟料；
[0026](2)焙燒熟料出爐后直接進(jìn)入10g/L的NaOH溶液中浸出，浸出溫度為熟料在堿液中的放熱溫度，過(guò)濾得到一段堿浸液和一次渣；
[0027](3) 一段堿浸液中加入CaO沉釩，過(guò)濾得到釩酸鈣產(chǎn)品和沉釩后液，沉釩后液用于下次一段浸出過(guò)程；
[0028](4) 一次渣進(jìn)入二段堿浸過(guò)程，NaOH液濃度為300g/L，浸出溫度為180°C，得到二段堿浸液和二次渣，二段堿浸液經(jīng)過(guò)冷卻結(jié)晶得到釩酸鈉晶體；
[0029](5)鑰;酸鈉晶體經(jīng)過(guò)鈣化轉(zhuǎn)化得到鑰;酸鈣產(chǎn)品和NaOH溶液。
[0030]經(jīng)檢測(cè)、計(jì)算，本實(shí)施例中釩的回收率為95.1%。
[0031]實(shí)施例2:本釩渣無(wú)鈉焙燒清潔高效回收釩的方法工藝步驟如下所述。
[0032](I) Ikg釩渣與100g的氧化鈣進(jìn)行球磨混料，后在900°C常壓空氣氣氛中焙燒20min，得到焙燒熟料；
[0033](2)焙燒熟料出爐后直接進(jìn)入100g/L的Na2CO3溶液中浸出，浸出溫度為熟料在堿液中的放熱溫度，過(guò)濾得到一段堿浸液和一次渣；
[0034](3) 一段堿浸液中加入石灰乳沉釩，過(guò)濾得到釩酸鈣產(chǎn)品和NaOH溶液，NaOH溶液用于下次一段浸出過(guò)程；
[0035](4) 一次渣進(jìn)入二段堿浸過(guò)程，Na2CO3溶液濃度為200g/L，浸出溫度為250°C，得到二段堿浸液和二次渣，二段堿 浸液經(jīng)過(guò)冷卻結(jié)晶得到釩酸鈉晶體；
[0036](5)釩酸鈉晶體經(jīng)過(guò)鈣化轉(zhuǎn)化得到釩酸鈣產(chǎn)品和NaOH溶液。
[0037]經(jīng)檢測(cè)、計(jì)算，本實(shí)施例中釩的回收率為96.2%。
[0038]實(shí)施例3:本f凡洛無(wú)鈉焙燒清潔高效回收f(shuō)凡的方法工藝步驟如下所述。
[0039](I) Ikg釩渣在1100°C常壓空氣氣氛中焙燒lOmin，得到焙燒熟料；
[0040](2)焙燒熟料出爐后直接進(jìn)入100g/L的NaOH溶液中浸出，浸出溫度為熟料在堿液中的放熱溫度，過(guò)濾得到一段堿浸液和一次渣；
[0041](3) 一段堿浸液中加入Ca(OH)2沉釩，過(guò)濾得到釩酸鈣產(chǎn)品和沉釩后液，沉釩后液用于下次一段浸出過(guò)程；
[0042](4) 一次渣進(jìn)入二段堿浸過(guò)程，Na2CO3溶液濃度為350g/L，浸出溫度為100°C，得到二段堿浸液和二次渣，二段堿浸液經(jīng)過(guò)冷卻結(jié)晶得到釩酸鈉晶體；
[0043](5)鑰;酸鈉晶體經(jīng)過(guò)鈣化轉(zhuǎn)化得到鑰;酸鈣產(chǎn)品和NaOH溶液。
[0044]經(jīng)檢測(cè)、計(jì)算，本實(shí)施例中釩的回收率為96.0%。
[0045]實(shí)施例4:本f凡洛無(wú)鈉焙燒清潔高效回收f(shuō)凡的方法工藝步驟如下所述。
[0046](I) Ikg釩渣與300g的氫氧化鋁在500°C氧氣氣氛中焙燒10h，得到焙燒熟料；
[0047](2)焙燒熟料出爐后直接進(jìn)入50g/L的KOH溶液中浸出，浸出溫度維持在150°C，浸出反應(yīng)時(shí)間為3h，過(guò)濾得到一段堿浸液和一次渣；
[0048](3) 一段堿浸液并入酸性銨鹽沉釩工序，過(guò)濾得到多釩酸銨；
[0049](4) 一次渣進(jìn)入二段堿浸過(guò)程，NaOH溶液濃度為500g/L，浸出溫度為150°C，得到二段堿浸液和二次渣，二段堿浸液經(jīng)過(guò)冷卻結(jié)晶得到釩酸鈉晶體；
[0050](5)鑰;酸鈉晶體經(jīng)過(guò)鈣化轉(zhuǎn)化得到鑰;酸鈣產(chǎn)品和NaOH溶液。
[0051]經(jīng)檢測(cè)、計(jì)算，本實(shí)施例中釩的回收率為95.2%。[0052]實(shí)施例5:本釩渣無(wú)鈉焙燒清潔高效回收釩的方法工藝步驟如下所述。
[0053](I) Ikg釩渣與300g的碳酸鈣在800°C富氧空氣中焙燒3h，得到焙燒熟料；
[0054](2)焙燒熟料出爐后直接進(jìn)入350g/L的KOH溶液中浸出，浸出溫度維持在150°C，浸出反應(yīng)時(shí)間為3h,過(guò)濾得到堿浸液和尾洛；
[0055](3)堿浸液經(jīng)過(guò)冷卻結(jié)晶得到釩酸鉀晶體；
[0056](4)釩酸鉀晶體經(jīng)過(guò)鈣化轉(zhuǎn)化得到釩酸鈣產(chǎn)品和KOH溶液。
[0057]經(jīng)檢測(cè)、計(jì)算，本實(shí)施例中釩的回收率為98.2%。
[0058]實(shí)施例6:本f凡洛無(wú)鈉焙燒清潔高效回收f(shuō)凡的方法工藝步驟如下所述。
[0059](I) Ikg釩渣與50g的硫酸鋁在700°C空氣中焙燒5h，得到焙燒熟料；
[0060](2)焙燒熟料出爐后直接進(jìn)入150g/L的NaOH溶液中浸出，浸出溫度維持在150°C，浸出反應(yīng)時(shí)間為0.5h，過(guò)濾得到一段堿浸液和一次渣；
[0061](3) 一段堿浸液加入氧化鈣進(jìn)行鈣化沉釩，過(guò)濾得到釩酸鈣；
[0062](4) 一次渣進(jìn)入二段堿浸過(guò)程，K2CO3溶液濃度為200g/L，浸出溫度為300°C，得到二段堿浸液和二次渣，二段堿浸液經(jīng)過(guò)冷卻結(jié)晶得到釩酸鉀晶體；
[0063](5)釩酸鉀晶體經(jīng)過(guò)鈣化轉(zhuǎn)化得到釩酸鈣產(chǎn)品和KOH溶液。
[0064]經(jīng)檢測(cè)、計(jì)算，本實(shí)施例中釩`的回收率為95.2%。
【權(quán)利要求】
1.一種釩渣無(wú)鈉焙燒清潔高效回收釩的方法，其特征在于，該方法包括下述工藝步驟: (1)釩渣與O~30%的附加劑進(jìn)行混料，然后在400~1300°C進(jìn)行氧化焙燒，得到焙燒熟料； (2)所述的焙燒熟料出爐直接進(jìn)入一段浸出堿液中冷卻并浸出，浸出溫度為70~150°C，得到一段堿浸液和一次渣； (3)一段堿浸液經(jīng)過(guò)加鈣分離而得到釩酸鈣產(chǎn)品，也可以直接并入傳統(tǒng)的酸性銨鹽沉釩工藝中得到釩酸銨產(chǎn)品； (4)一次渣進(jìn)入二段堿浸過(guò)程，浸出溫度為100~300°C，得到二段堿浸液和二次渣，二段堿浸液經(jīng)過(guò)冷卻結(jié)晶得到釩酸鹽晶體； (5)釩酸鹽晶體經(jīng)過(guò)鈣化轉(zhuǎn)化得到釩酸鈣產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釩渣無(wú)鈉焙燒清潔高效回收釩的方法，其特征在于:所述步驟(I)中的附加劑為鋁制或(和)鈣制添加劑，鋁制添加劑包括氧化鋁、鋁酸鈉、氫氧化鋁、氯化鋁、硫酸鋁等的一種或幾種組合，鈣制添加劑包括氧化鈣、碳酸鈣、氫氧化鈣、硫酸鈣、氯化鈣等的一種或幾種組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釩渣無(wú)鈉焙燒清潔高效回收釩的方法，其特征在于:所述步驟(I)中的氧化焙燒氣氛為空氣、氧氣、臭氧或富氧空氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釩渣無(wú)鈉焙燒清潔高效回收釩的方法，其特征在于:所述步驟⑵中的一段浸出堿液為Na0H、Na2C03、K0H、K2C03溶液中的至少一種，其濃度為O~15%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釩渣無(wú)鈉焙燒清潔高效回收釩的方法，其特征在于:所述步驟(3)中的加鈣分離所用的添加劑為氧化鈣、氫氧化鈣、石灰乳中的至少一種，用量為堿浸液中釩摩爾量的I~3倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釩渣無(wú)鈉焙燒清潔高效回收釩的方法，其特征在于:所述步驟⑷中的二段堿浸過(guò)程所用的堿液為Na0H、Na2C03、K0H、K2C03溶液中的至少一種，濃度為10 ~30%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釩渣無(wú)鈉焙燒清潔高效回收釩的方法，其特征在于:所述步驟(5)中的釩酸鹽晶體轉(zhuǎn)溶所用溶液的堿濃度低于300g/L，所用鈣量為轉(zhuǎn)溶溶液中釩摩爾量的I~3倍，沉釩后液可用于一段浸出過(guò)程。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的釩渣無(wú)鈉焙燒清潔高效回收釩的方法，其特征在于:一段浸出過(guò)程與二段浸出過(guò)程可以進(jìn)行合并，簡(jiǎn)化浸出步驟。
【文檔編號(hào)】C22B34/22GK103572063SQ201310537813
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月4日
【發(fā)明者】鄭詩(shī)禮, 李蘭杰, 杜浩, 陳東輝, 王少娜, 白瑞國(guó), 張懿 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所, 河北鋼鐵股份有限公司承德分公司