專利名稱：偏鈦酸洗水浸出釩渣焙燒熟料制取五氧化二釩工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制取五氧化二釩的新工藝方法。
背景技術(shù)：
硫酸法鈦白粉生產(chǎn)過程中，每生產(chǎn)一噸鈦白粉產(chǎn)生濃度20%左右的廢硫酸(偏鈦酸水解母液)8_10t，pHl. 0-3. 0的酸性廢水(偏鈦酸洗滌水)100-200t，這些廢酸和酸性廢水量非常大，不能直接排放，回收利用成本較高，必須進行處理后方能排放。釩渣生產(chǎn)五氧化二釩過程中，焙燒熟料的浸出需要大量浸出劑，多為自來水。生產(chǎn)一噸V2O5產(chǎn)品需要用自來水的量與浸出液控制的釩濃度有關(guān)，浸出液V濃度16g/L時需要50t左右，浸出液V濃度20g/L時需要40t左右。 為了減少酸性廢水的處理排放量，降低鈦白粉和V2O5生產(chǎn)成本，提出了利用鈦白粉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的酸性廢水替代自來水浸出釩渣焙燒熟料的設(shè)想，探索其可行性，考察現(xiàn)行工藝條件下，對V2O5產(chǎn)品質(zhì)量和工藝過程指標(biāo)控制的影響，以及對現(xiàn)行主要設(shè)備的的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供偏鈦酸洗水浸出釩渣焙燒熟料制取五氧化二釩工藝，本發(fā)明解決了硫酸法鈦白粉生產(chǎn)過程中，酸性廢水的處理排放污染環(huán)境的問題。為解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案偏鈦酸洗水浸出釩渣焙燒熟料制取五氧化二釩工藝，操作步驟
(一)釩渣破碎、球磨釩渣經(jīng)破碎、磁選去除明鐵后，用球磨細(xì)磨至-120目篩下占80%的精粉；
(二)配料混合精粉經(jīng)鏈?zhǔn)竭\輸機輸送至混料機，按Na2CO3/V2O5=L 4 1的質(zhì)量比例配入碳酸鈉，再加入尾渣調(diào)節(jié)TV品位，得到合格的混合料；
(三)焙燒混合料經(jīng)膠帶運輸機輸送至回轉(zhuǎn)窯焙燒，焙燒溫度780- 820°C，焙燒后熟料經(jīng)冷卻布料至帶真空抽濾的槽車；
(四)浸出偏鈦酸洗水經(jīng)加熱至75-85°C以上，用泵打至槽車內(nèi)的熟料浸??；
(五)沉淀經(jīng)真空抽濾，分離含釩濾液，濾液經(jīng)氯化鈣除磷凈化，靜置澄清合格后經(jīng)化工泵輸送至沉淀罐，含釩液在沉釩罐內(nèi)加入硫酸調(diào)節(jié)PH至2-2. 5，再加入氯化銨，通入蒸汽加熱，保持沸騰；
(六)將上述的多釩酸銨過濾，熔化制片反應(yīng)結(jié)束后底流漿經(jīng)洗滌過濾加入至熔化爐熔化制片，成品V2O5包裝。本發(fā)明廢水經(jīng)硫酸亞鐵還原-石灰乳中和-固液分離后的水中Cr6+、V5+濃度及pH值均達到廢水排放國家標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明減少了自來水的用量和減少中和酸性廢水的石灰消耗量；減少酸性廢水處理量及減少中和產(chǎn)生的廢渣量，減少了對環(huán)境的污染，實現(xiàn)硫酸法鈦白與釩渣焙燒浸出水資源的綜合利用，具有較好的社會效益。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面用最佳的實施例對本發(fā)明做詳細(xì)的說明。如圖1所示，偏鈦酸洗水浸出釩渣焙燒熟料制取五氧化二釩工藝，操作步驟
(一)釩渣破碎、球磨釩渣經(jīng)破碎、磁選去除明鐵后，用球磨細(xì)磨至-120目篩下占80%的精粉，
(二)配料混合精粉經(jīng)鏈?zhǔn)竭\輸機輸送至混料機，按Na2CO3/V2O5=L 4 1的質(zhì)量比例配入碳酸鈉，再加入尾渣調(diào)節(jié)TV品位，得到合格的混合料； (三)焙燒混合料經(jīng)膠帶運輸機輸送至回轉(zhuǎn)窯焙燒，焙燒溫度780- 820°C，焙燒后熟料經(jīng)冷卻布料至帶真空抽濾的槽車；
(四)浸出偏鈦酸洗水經(jīng)加熱至80°C以上，用泵打至槽車內(nèi)的熟料浸??；，
(五)沉淀經(jīng)真空抽濾，分離含釩濾液，濾液經(jīng)氯化鈣除磷凈化，靜置澄清合格后經(jīng)化工泵輸送至沉淀罐，含釩液在沉釩罐內(nèi)加入硫酸調(diào)節(jié)PH至2-2. 5，再加入氯化銨，通入蒸汽加熱，保持沸騰；
(六)將上述的多釩酸銨過濾，熔化制片反應(yīng)結(jié)束后底流漿經(jīng)洗滌過濾加入至熔化爐溶化制片，成品V2O5包裝。上層濾液通過加入硫Ife亞鐵還原、石灰中和后符合合格廢水的要求排往高爐渣池沖高爐渣，濾渣外運填埋。本發(fā)明工藝特點
浸出采用間歇式浸出，稱取一定量的熟料放入帶有濾紙的布式漏斗內(nèi)，將加熱至要求溫度的偏鈦酸洗水(或洗浸熟料的后幾次低濃度含釩洗水)計量分多次加入，每次加入后浸泡3min左右真空抽濾，抽濾干后再進行下一次，直至洗浸結(jié)束。洗浸用偏鈦酸洗水總量按浸出液釩濃度及浸出尾渣中的SV含量進行控制(洗浸熟料的后幾次含釩濃度較低的洗水作為下一次浸出首先加入的浸出劑)。浸出液量體積，用試紙測PH，尾渣烘干計量，分析TV, SV含量。凈化相同條件的偏鈦酸洗水浸出產(chǎn)生的浸出液量達到一定時，分析V，P濃度，根據(jù)分析結(jié)果和需凈化浸出液體積稱取氯化鈣(生產(chǎn)現(xiàn)場取樣)，配制成溶液，將需凈化浸出液加熱至溫度> 85°C，在手動攪拌條件下緩慢加入配制好的氯化鈣溶液，自然澄清或趁熱過濾(要保證濾液清澈、透明，過濾一次不行，可過濾多次)，合格濾液分析V，P含量，以控制V18-25g/l,P 0.01g/l。除磷渣分析 TV 含量。沉釩將恒溫水浴鍋通電加熱至沸騰，量取合格凈化釩液與燒杯中，磁力攪拌下用濃硫酸調(diào)節(jié)PH至5左右，加入計量的氯化銨(根據(jù)生產(chǎn)控制的加銨系數(shù))，再用硫酸調(diào)節(jié)pH至2. 0-2. 5，置于已經(jīng)沸騰的水浴鍋中，開動磁力攪拌并計時，途中視pH值變化情況適當(dāng)補加酸，沉釩結(jié)束真空抽濾并洗滌，上層液(或上層液+洗滌水)計量體積，送樣分析V，紅釩送樣經(jīng)干燥和煅燒后按片釩國標(biāo)分析相關(guān)元素。廢水處理援用生產(chǎn)現(xiàn)行的處理工藝，將沉釩廢水分析Cr6+，V5+濃度，加入硫酸亞鐵(先溶解成溶液)還原-石灰乳中和-固液分離后，測定PH，分析濾液中的Cr6+，V5+濃度。結(jié)果及討論
綜合考慮熟料浸出、浸出液濃度、浸出液凈化、沉釩及紅釩煅燒產(chǎn)品質(zhì)量，試驗采用較穩(wěn)妥的探索方式進行，即用洗滌偏鈦酸過程中不同時間段產(chǎn)生的酸性廢水綜合樣進行浸出、凈化、沉釩等探索試驗，并按洗滌時間順序(先后后前)產(chǎn)生的洗水進行試驗。結(jié)果在實驗室條件下，各時段的洗水對釩渣焙燒熟料浸出-沉釩工藝過程及產(chǎn)品質(zhì)量的影響較小，基本可以控制。因此，重點放在偏鈦酸“一洗”產(chǎn)生的酸性廢水綜合樣進行的試驗上。熟料浸出試驗結(jié)果
浸出用熟料:QC-l、QC-2 用 SL-1 ；QC-3 QC-5 用 SL- 2 ;QC-6、QC_7 用 SL-3，酸性廢水QC-1 QC-3用ZH-4-1，QC-4 QC-7或ZH-4-2，浸出試驗條件及結(jié)果見表4-1。
采用生產(chǎn)線現(xiàn)行的間歇浸出工藝和方式，用偏鈦酸洗滌水替代自來水浸出，浸出過程順暢，沒有出現(xiàn)明顯的差異。從表4-1中的數(shù)據(jù)可看出，試驗與生產(chǎn)指標(biāo)比較焙燒熟料中SV的浸出效果相當(dāng)(除QC-6、QC-7因焙燒熟料釩轉(zhuǎn)化率相對較低，質(zhì)量較差對浸出有影響，造成尾渣中TV、SV偏高外，其他尾渣中的SV含量與生產(chǎn)指標(biāo)相當(dāng))；浸出液的質(zhì)量更好(V濃度相同的條件下P濃度較低)，有利于除磷凈化；PH值低1-2，而且后幾次浸出液(洗水)呈酸性，顏色呈黑黃；整個浸出過程是前面呈堿性，后面呈酸性。因此，采用鈦白生產(chǎn)中產(chǎn)生的酸性廢水替代自來水浸出焙燒熟料過程中，整個浸出系統(tǒng)、設(shè)備，包括真空系統(tǒng)均要考慮防腐。浸出液凈化結(jié)果
浸出液凈化試驗條件及結(jié)果見表4-2。浸出液凈化采用與現(xiàn)場生產(chǎn)相同的工藝和方法，即在浸出液中加入氯化鈣溶液后自然澄清并倒出面上透明溶液或真空過濾，浸出液的凈化質(zhì)量指標(biāo)均能滿足后步工序的工藝要求。表4-2中的數(shù)據(jù)可知，相同V濃度的浸出液凈化過程中，試驗浸出液消耗的氯化鈣量要低很多，而且有的浸出液不需要凈化就可直接沉釩(因浸出液中P濃度達到沉釩要求控制的指標(biāo))。采用鈦白生產(chǎn)中產(chǎn)生的酸性廢水替代自來水浸出，會降低浸出液中P濃度的機理尚不清楚，還需要以后進一步試驗研究。沉釩試驗結(jié)果
沉釩試驗條件及結(jié)果見表4-3，沉淀得到紅釩經(jīng)烘箱干燥和馬弗爐煅燒后化學(xué)成分見表4-4,片I凡國家標(biāo)準(zhǔn)一并列入表4-4中便于對比。由表4-3、表4-4可看出，只要浸出液中的成分指標(biāo)達到沉釩工藝的要求，不管是凈化合格的還是沒有經(jīng)過凈化的浸出液，采用生產(chǎn)現(xiàn)行的酸性銨鹽沉釩工藝進行沉釩、洗滌、過濾操作，不但釩沉淀率較高，而且沉淀得到的紅釩經(jīng)干燥和煅燒后，粉狀V2O5質(zhì)量指標(biāo)符合YB/T5304-2006標(biāo)準(zhǔn)?；瘜W(xué)成分中的Na2CHK2O含量低于YB/T5304-2006標(biāo)準(zhǔn)很多，可能是實驗室試驗中對紅釩的洗滌或抽濾效果更好的原因。廢水處理結(jié)果
廢水處理試驗條件及結(jié)果見表4-5。從表4-5沉釩廢水處理前后的數(shù)據(jù)可看出，廢水經(jīng)硫酸亞鐵還原-石灰乳中和-固液分離后的水中Cr6+、V5+濃度及pH值均達到廢水排放國家標(biāo)準(zhǔn)。效益分析
5.1經(jīng)濟效益估算
經(jīng)濟效益主要體現(xiàn)在減少了自來水的用量和減少中和酸性廢水的石灰消耗量。(I)減少自來水用量假如年產(chǎn)V20560 00t的熟料浸出全部用酸性廢水替代自來水，用量45t/tV205，水單價1. 2元/t計，估算釩廠年效益1. 2X45X6000 = 32. 4萬元;
(2)減少石灰消耗量據(jù)公司考察報告中和酸性廢水用石灰消耗量2-3t/t鈦白，酸性廢水量100-200t/t鈦白。酸性廢水量按150t/t鈦白，石灰消耗量2t/t鈦白，石灰單價按350元/t計，估算鈦廠年效益350X2X (45/150) X6000 = 126萬元。社會效益
減少酸性廢水處理量及減少中和產(chǎn)生的廢渣量，減少了對環(huán)境的污染，實現(xiàn)硫酸法鈦白與釩渣焙燒浸出水資源的綜合利用，具有較好的社會效益。6 結(jié)語
(1)用硫酸鈦白生產(chǎn)過程中生產(chǎn)的酸性廢水(偏鈦酸洗滌水，pH值1-2.5)替代自來水，采用生產(chǎn)線現(xiàn)行的浸出工藝浸出釩渣焙燒熟料可行熟料中SV的浸出效果沒有明顯影響，浸出尾渣中的SV含量與生產(chǎn)尾渣中SV含量相當(dāng)；
(2)浸出液中V濃度相同的條件下，雜質(zhì)P濃度比生產(chǎn)現(xiàn)場浸出液低，采用生產(chǎn)線現(xiàn)行的浸出液凈化工藝和條件凈化后，釩溶液質(zhì)量可滿足沉釩要求，凈化劑消耗比生產(chǎn)低。(3)凈化合格的浸出液，采用生產(chǎn)線現(xiàn)行的沉釩工藝和條件沉釩，紅釩經(jīng)過濾洗滌，紅釩質(zhì)量及煅燒后的V2O5 (粉狀)產(chǎn)品化學(xué)成分符合標(biāo)準(zhǔn)YB/T5304-2006要求。(4)采用生產(chǎn)現(xiàn)行的廢水處理工藝，沉釩廢水經(jīng)硫酸亞鐵還原-石灰乳中和-固液分離后的水中Cr6+、V5+濃度及pH值均達到廢水排放國家標(biāo)準(zhǔn)。(5)用酸性廢水替代自來水浸出焙燒熟料，整個浸出過程是前面呈堿性，后面呈酸性，整個浸出系統(tǒng)、設(shè)備，包括真空系統(tǒng)均要考慮防腐。(6)有一定的經(jīng)濟效益和社會效益。最后應(yīng)說明的是顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。表4-1浸出試驗結(jié)果
權(quán)利要求
1.偏鈦酸洗水浸出釩渣焙燒熟料制取五氧化二釩工藝，其特征在于，操作步驟(一)釩渣破碎、球磨釩渣經(jīng)破碎、磁選去除明鐵后，用球磨細(xì)磨至-120目篩下占80% 的精粉；(二)配料混合精粉經(jīng)鏈?zhǔn)竭\輸機輸送至混料機，按Na2CO3/V2O5=L 4 1的質(zhì)量比例配入碳酸鈉，再加入尾渣調(diào)節(jié)TV品位，得到合格的混合料；(三)焙燒混合料經(jīng)膠帶運輸機輸送至回轉(zhuǎn)窯焙燒，焙燒溫度780- 820°C，焙燒后熟料經(jīng)冷卻布料至帶真空抽濾的槽車；(四)浸出偏鈦酸洗水經(jīng)加熱至75-85°C以上，用泵打至槽車內(nèi)的熟料浸??；(五)沉淀經(jīng)真空抽濾，分離含釩濾液，濾液經(jīng)氯化鈣除磷凈化，靜置澄清合格后經(jīng)化工泵輸送至沉淀罐，含釩液在沉釩罐內(nèi)加入硫酸調(diào)節(jié)PH至2-2. 5，再加入氯化銨，通入蒸汽加熱，保持沸騰；(六)將上述的多釩酸銨過濾，熔化制片反應(yīng)結(jié)束后底流漿經(jīng)洗滌過濾加入至熔化爐熔化制片，成品V2O5包裝。
全文摘要
本發(fā)明公開了偏鈦酸洗水浸出釩渣焙燒熟料制取五氧化二釩工藝，涉及制取五氧化二釩的新工藝方法。操作步驟(一)釩渣破碎、球磨；(二)配料混合按Na2CO3/V2O5=1.41的質(zhì)量比例配入碳酸鈉；(三)焙燒混合料經(jīng)膠帶運輸機輸送至回轉(zhuǎn)窯焙燒，焙燒溫度780－820℃，焙燒后熟料經(jīng)冷卻布料至帶真空抽濾的槽車；(四)浸出偏鈦酸洗水經(jīng)加熱至75-85℃以上，用泵打至槽車內(nèi)的熟料浸??；(五)沉淀；(六)將上述的多釩酸銨過濾，熔化制片反應(yīng)結(jié)束后底流漿經(jīng)洗滌過濾加入至熔化爐熔化制片，成品V2O5包裝。本發(fā)明解決了硫酸法鈦白粉生產(chǎn)過程中，酸性廢水的處理排放污染環(huán)境的問題。
文檔編號C01G31/02GK103014361SQ20131000912
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月11日
發(fā)明者李友興, 賴第華, 李坤林 申請人:西昌新釩鈦有限公司