專利名稱：從高鈣、高鐵鋼渣中回收釩和鐵的新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提取釩的冶金方法，特別是從廢棄的鋼渣中用選冶聯(lián)合工 藝提釩方法。
背景技術(shù)：
含釩鋼渣產(chǎn)生于含釩鐵水的煉鋼過程，其特點是氧化鈣、鐵含量高，釩含 量低。再加上含釩鋼渣中釩賦存形態(tài)復(fù)雜，釩全部彌散分布于多種礦物相中， 難以直接選、冶分離，因而高鈣高鐵含釩鋼渣提釩異常困難。
我國鋼渣每年總排量達(dá)數(shù)百萬噸，由于含釩鋼渣來源廣、總量大，如將其 中的釩經(jīng)濟(jì)、合理的提取利用，不僅對資源高效利用意義重大，而且可帶來顯 著的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境與社會效益。
鋼渣中鉤的大量存在對焙燒轉(zhuǎn)化率影響極大，因為鈣在焙燒過程中易與
￥205生成不溶于水的釩酸鈣(CaOV205 )或含鈣的釩青銅。研究表明CaO的 質(zhì)量分?jǐn)?shù)每增加1%,就會帶來4.7%~9.0%￥205的損失。而鋼渣中鐵含量高， 不僅影響焙燒過程(金屬鐵在焙燒過程中氧化放熱，會使物料粘結(jié))，不利于 釩的氧化，而且鐵的大量存在使得它易隨釩進(jìn)入浸出液，給后續(xù)萃取、反萃沉 釩帶來嚴(yán)重的不利影響。因此，脫鈣、除鐵成了含釩鋼渣高效提釩的關(guān)鍵點和 難點。
傳統(tǒng)的鈉鹽焙燒-水浸提釩工藝，釩的浸出率低，只有45%-75%。近年來 研究出的鈣化焙燒-碳酸化浸出工藝雖解決了氧化鈣的危害，但無論是鈉化焙 燒或鈣化焙燒，不僅嚴(yán)重污染環(huán)境，難以通過環(huán)保驗收，而且后續(xù)水浸或碳酸 化浸出也都存在回收率很低的問題。釆用高濃度硫酸溶液，雖可以提高釩的浸 出率，但浸出過程物料中的其它組分也被溶解，所得到的浸出液雜質(zhì)較多、濃 度較高，尤其是大量鐵離子的進(jìn)入，不僅嚴(yán)重的干擾了后續(xù)萃取、反萃沉釩過 程，而且影響了 V20s的質(zhì)量。
浸出液中鐵離子的凈化主要有常規(guī)水解沉鐵法和溶劑萃取或離子交換法將 釩與鐵離子分離。而水溶液中三價Fe最顯著的特點是其強(qiáng)烈的水解傾向以及形 成配合物的能力，因此，水解沉鐵的同時，釩的損失較大?？梢姡Ｒ?guī)法使用 碳酸鈉或氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液pH值使F^+、 F^+等陽離子生成氫氧化物沉淀而除 雜凈化的思路局限性太大，而且溶液調(diào)節(jié)至中性、堿性時，需要消耗大量的堿 性物質(zhì)，除雜后溶液必須濃縮，故其生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)過程難以控制。
現(xiàn)行的固廢提釩工藝雖多，但普遍存在成本高、污染大、回收率低和不能
大宗量處理的缺點，推廣應(yīng)用受到限制，而且對高鈣、高鐵鋼渣適用性較小。 所以，尋找短流程、大規(guī)模、低成本、低污染的普適性新工藝用于高鈣、高鐵 含釩鋼渣提釩與殘渣的綜合回收利用，是含釩固廢提釩新技術(shù)未來的發(fā)展重要 方向之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種從高鈣、高鐵含釩鋼渣中回收釩和 鐵的新工藝，其工藝短流程、規(guī)模大、低成本、污染小，回收率高。
解決本發(fā)明的技術(shù)問題所采用的方案有以下步驟
(1) 粉碎高鈣高鐵鋼渣，磁選回收鋼渣中的鐵，再對物料焙燒處理，將其中
的低價釩相應(yīng)地轉(zhuǎn)化為高價釩，或先焙燒后磁選；
(2) 對上步驟中的磁選-焙燒熟料或焙燒-磁選尾礦用95~98%的濃硫酸浸 出，再固液分離；
(3) 對浸出液酸度調(diào)節(jié)，使pH為1.0-2.3，氧化還原電位為-1000mv -200mv;
(4沐用2級以上萃取，萃取相比O/A為1/6 ~ 1/1,卸載水相；
(5) 對負(fù)載有機(jī)洗滌，脫除鐵，實現(xiàn)鐵-釩有效分離，洗滌劑為硫酸鹽；
(6) 用0.25M 1.5M堿性溶液作反萃劑對洗滌后的負(fù)載有機(jī)相進(jìn)行反萃，相 比0/A為1/1 ~ 6/1，對含釩反萃液進(jìn)行酸性銨鹽沉釩。
本發(fā)明還釆用了以下技術(shù)方案
(l)粉碎含釩鋼渣時，磨礦細(xì)度達(dá)到55%-200目以上，磁選為磁場強(qiáng)度260 Oe 6000Oe的弱磁選，焙燒為300°C ~ 1500°C的低溫空白焙燒；U)每噸磁選尾 礦硫酸的酸耗為0.3t/t礦 1.8t/t礦；液固比控制在1.0 8: 1，浸出時間0.5h 5h; (3)進(jìn)行酸度調(diào)節(jié)時，釆用氨水、氫氧化鈉、碳酸鈉、石灰的任一種；(4)萃 取時，主萃劑釆用胺類、協(xié)萃劑釆用磷酸(一、二或三)丁酯或8~12碳鏈醇 類、稀釋劑釆用磺化煤油溶液或烷烴；(5)對負(fù)載有機(jī)洗滌，脫除鐵，實現(xiàn)鐵-釩有效分離，洗滌劑為硫酸鹽；(6)反萃時的反萃劑為碳酸鈉、氫氧化鈉、氨水 的任一種或復(fù)合溶液，有機(jī)相返回萃取工序循環(huán)使用。
萃取在適宜的攪拌條件或振蕩條件下進(jìn)行，兩相接觸時間控制在3min內(nèi)； 有機(jī)相的組成為主萃劑的體積比為5%~35%,協(xié)萃劑為2.5%~20%，余量為 稀釋劑。
本發(fā)明的有益效果是可以在鋼渣中釩氧化程度低、鈣和鐵含量高的情況 下，通過選礦富集磁性鐵，不僅減少了鐵在浸出液中的積累，減輕了酸浸液鐵 與釩分離的難度，而且綜合回收了鋼渣中的鐵，弱磁選鐵精礦鐵品位高達(dá)95% 左右，實現(xiàn)了資源的綜合利用。
空白焙燒避免了鈉化焙燒帶來的環(huán)境污染問題，又保證了釩的轉(zhuǎn)化率。同 時，焙燒過程中，鋼渣中的低價釩相應(yīng)地轉(zhuǎn)化為高價釩，使萃取母液不需進(jìn)行 氧化預(yù)處理即可。
酸浸液提釩時，通過萃取體系的優(yōu)化與選擇以及萃取工藝條件的控制，取 得了較好的萃取指標(biāo)，并在一定程度上抑制了鐵的萃取。洗滌作業(yè)的設(shè)置以及 洗滌劑及其組成與濃度的優(yōu)化和選擇，較好地實現(xiàn)了鐵與釩的選擇性分離，為 后續(xù)反萃沉釩提供了合格原料，達(dá)到了除鐵的目的，避免了高鐵對反萃沉釩及 純釩產(chǎn)品質(zhì)量的影響。
本提釩新工藝綜合了選礦和濕法冶金的優(yōu)點，實現(xiàn)了跨學(xué)科的完美結(jié)合， 較好地解決了高鈣、高鐵鋼渣提釩的難題，而且該工藝具有環(huán)境友好、短流程、 大規(guī)模、低成本、無污染、普適性強(qiáng)、綜合回收資源的特點。該新工藝的發(fā)明， 對我國含釩資源的綜合回收利用意義重大，而且可帶來可觀的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境與社 會效益。


圖l為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例方式
實施例1
對象為四川川威集團(tuán)塊狀鋼渣，該鋼渣是在較短轉(zhuǎn)爐煉鋼時間范圍內(nèi)所生 產(chǎn)，特點氧化程度不夠，釩含量相對較高，明顯有利于提高提釩的經(jīng)濟(jì)效益。 首先，對該鋼渣原料進(jìn)行粉碎，釆用干式球磨機(jī)設(shè)備進(jìn)行磨礦，粉碎產(chǎn)品細(xì)度
為65%達(dá)到-200目；
磨礦產(chǎn)品進(jìn)行干式弱磁選，磁場強(qiáng)度為1800 0e,釩大部分進(jìn)入弱磁選尾礦， 其回收率達(dá)到95%以上，同時，鐵富集于弱磁選精礦中，其產(chǎn)率為9%左右,精 礦鐵品位達(dá)95%，不僅實現(xiàn)了鐵的綜合回收，又降低了鐵在酸浸液中的進(jìn)入量 和濃度。
弱磁選尾礦進(jìn)行低溫空白焙燒，焙燒時間為3h左右，溫度為800。C。 焙燒熟料進(jìn)行酸浸，浸出時95~98°/。的硫酸耗量為0.5t/(t原料)、液固比為
3: 1、浸出時間為2h，浸出率可達(dá)80%。
浸出液使用氨水調(diào)節(jié)萃取母液酸度至pH=1.50±0.05, Eh (氧化還原電位)
大約為-300mv。
萃取時，0/A=l:2,萃取時間的控制兩相接觸時間在3min內(nèi)，萃取有機(jī)相 體系為10。/。N235+5n/()TBP+85。/?；腔河腿芤海ㄟ^4級逆流萃取，釩的萃取率 達(dá)到98%。
萃取后，對負(fù)載有機(jī)相增加洗滌作業(yè)，洗滌劑為0.3M硫酸鈉溶液，O/A-3:1 ， 鐵的洗滌率達(dá)98%以上，而僅極少量釩進(jìn)入洗滌液，較好地實現(xiàn)了鐵與釩的分 離，避免了溶液中鐵含量高對反萃及沉釩的不利影響，達(dá)到高效除鐵的目的。
反萃劑釆用0.5MNa2CO3溶液反萃劑，0/A=2:l，反萃率99%以上。然后進(jìn) 行酸性銨鹽沉釩處理。
實施例2
對象某鋼渣是在較短轉(zhuǎn)爐煉鋼時間范圍內(nèi)所生產(chǎn)，特點氧化程度不夠，釩 含量相對較高。首先，對該鋼渣原料進(jìn)行粉碎，釆用干式球磨機(jī)設(shè)備進(jìn)行磨礦， 粉碎產(chǎn)品細(xì)度為75%達(dá)到-140目。
磨礦產(chǎn)品進(jìn)行進(jìn)行低溫空白焙燒，焙燒時間為1.5h左右，溫度為90(TC。 焙燒熟料進(jìn)行干式弱磁選，磁場強(qiáng)度為3900 Oe，釩大部分進(jìn)入弱磁選尾礦， 其回收率達(dá)到95%，同時，鐵富集于弱磁選精礦中，其產(chǎn)率為8.6%左右,精礦鐵 品位達(dá)94.3%左右，不僅實現(xiàn)了鐵的綜合回收，又降低了鐵在酸浸液中的進(jìn)入 量和濃度。
弱磁選尾礦進(jìn)行酸浸，浸出時95~98%的硫酸耗量為0.8t/(t原料)、液固比 為2.5: 1、浸出時間為2h，浸出率可達(dá)80%。
浸出液使用氨水調(diào)節(jié)萃取母液酸度至pH-1.9, Eh (氧化還原電位)大約為 國500mv。
萃取時，0/A=l:2 ，萃取時間為3min ， 萃取有機(jī)相體系為 6。/。N235+3。/。TBP+9P/()磺化煤油溶液，通過5級逆流萃取，釩的萃取率達(dá)到 98.64%。
萃取后，對負(fù)載有機(jī)相增加洗滌作業(yè)，洗滌劑為0.3M硫酸鈉溶液,0/A=3:1 ， 鐵的洗滌率達(dá)98%以上，而僅極少量釩進(jìn)入洗滌液，較好地實現(xiàn)了鐵與釩的分 離，避免了溶液中鐵含量高對反萃及沉釩的不利影響，達(dá)到高效除鐵的目的。
反萃劑釆用0.5MNa2CO3+0.25MNaCl溶液反萃劑，0/A=2:l，反萃率99°/。 以上。然后進(jìn)行酸性銨鹽沉釩處理。
實施例3
首先，對四川某塊狀鋼渣原料進(jìn)行粉碎，采用干式球磨機(jī)設(shè)備進(jìn)行磨礦， 粉碎產(chǎn)品細(xì)度為80%達(dá)到-140目；
磨礦以后產(chǎn)品進(jìn)行干式弱磁選，磁場強(qiáng)度為2000 Oe,釩大部分進(jìn)入弱磁選 尾礦，其回收率達(dá)到95%以上，同時，鐵富集于弱磁選精礦中，其產(chǎn)率為9%左 右，精礦鐵品位達(dá)95%，不僅實現(xiàn)了鐵的綜合回收，又降低了鐵在酸浸液中的進(jìn) 入量和濃度。
弱磁選尾礦進(jìn)行低溫空白焙燒，焙燒時間為2h左右，溫度為80(TC。 焙燒熟料再進(jìn)行干式弱磁選，發(fā)現(xiàn)磁選產(chǎn)率較低，可見焙燒過程中被磁化
的鐵較少。
二次弱磁選尾礦進(jìn)行酸浸，浸出時95~98%的硫酸耗量為0.6t/(t原料)、液 固比為3: 1、浸出時間為2h,浸出率可達(dá)81%。
浸出液使用氨水調(diào)節(jié)萃取母液酸度至pH=1.60， Eh (氧化還原電位)大約 為掘mv。 、
萃取時，有機(jī)相與水相體積比0/A=l:2,萃取時兩相接觸時間為3min，萃 取有機(jī)相體系為20。/。N235+10。/。TBP+70。/?；腔河腿芤海ㄟ^5級逆流萃取， 釩的萃取率達(dá)到98.69%。
萃取后，對負(fù)載有機(jī)相進(jìn)行洗滌，洗滌劑為0.5M硫酸鈉溶液，0/A=4:l, 鐵的洗滌率達(dá)98%以上，而釩僅極少量進(jìn)入洗滌液，較好地實現(xiàn)了鐵與釩的分 離，避免了溶液中高含量鐵對反萃及沉釩的不利影響，從而達(dá)到高效除鐵的目 的。
反萃劑采用0.5MNaOH+0.5MNaCl溶液反萃劑，0/A-2:l，反萃率99°/。以上。 然后進(jìn)行酸性銨鹽沉釩處理。
權(quán)利要求
1、 一種從高鈣、高鐵含釩鋼渣中回收釩和鐵的新工藝，其特征是工藝步驟如下(1) 粉碎高鈣高鐵鋼渣，磁選回收鋼渣中的鐵，再對物料焙燒處理，將其中的低價釩相應(yīng)地轉(zhuǎn)化為高價釩，或先焙燒后磁選；(2) 對上步驟中的磁選-焙燒熟料或焙燒-磁選尾礦用95~98%的濃硫酸浸 出，再固液分離；(3) 對浸出液酸度調(diào)節(jié)，使pH為1.0~2.3,氧化還原電位為-1000mv -200mv;(4沐用2級以上萃取，萃取相比0/A為1/6-1/1,卸載水相；(5) 對負(fù)載有機(jī)洗滌，脫除鐵，洗滌劑為硫酸鹽；(6) 用0.25M- 1.5M堿性溶液作反萃劑對洗滌后的負(fù)載有機(jī)相進(jìn)行反萃，相 比0/A為1/1 ~ 6/1,對含釩反萃液進(jìn)行酸性銨鹽沉釩。
2、 按權(quán)利要求l所述的從高鈣、高鐵含釩鋼渣中回收釩和鐵的新工藝，其 特征是(l)粉碎含釩鋼渣時，磨礦細(xì)度達(dá)到55°/。-200目以上，磁選為磁場強(qiáng)度 260 Oe~ 6000 Oe的弱磁選,焙燒為300°C ~ 1500°C的低溫空白焙燒;(2)每噸磁 選尾礦硫酸的酸耗為0.3 t/t礦 1.8 t/t礦；液固比控制在l: 1 ~ 8: 1，浸出時 間0.5h 5h; (3)對浸出液進(jìn)行酸度調(diào)節(jié)時，釆用氨水、氫氧化鈉、碳酸鈉、石 灰的任一種；(4)萃取時，主萃劑釆用胺類、協(xié)萃劑釆用磷酸丁酯或8 12碳鏈 醇類、稀釋劑釆用磺化煤油或烷烴；(5)反萃時的反萃劑為碳酸鈉、氫氧化鈉、 氨水的任一種或復(fù)合溶液，有機(jī)相返回萃取工序循環(huán)使用。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的從高鈣、高鐵含釩鋼渣中回收釩和鐵的新工 藝，其特征是萃取在攪拌條件或振蕩條件下進(jìn)行，兩相接觸時間控制在3min 內(nèi)；有機(jī)相的組成為主萃劑的體積比為5%~35%，協(xié)萃劑為2.5% ~ 20%, 余量為稀釋劑。
全文摘要
從高鈣、高鐵鋼渣中回收釩和鐵的新工藝。本發(fā)明涉及提取釩的冶金方法，特別是從廢棄的鋼渣中用多學(xué)科技術(shù)結(jié)合提取釩、鐵的方法。本工藝的步驟如下(1)粉碎高鈣高鐵鋼渣，磁選回收鋼渣中的鐵，再對物料焙燒處理，將其中的低價釩相應(yīng)地轉(zhuǎn)化為高價釩，或先焙燒后磁選；(2)對上步驟物料用95～98％的濃硫酸浸出，再固液分離；(3)對浸出液酸度調(diào)節(jié)，使pH為1.0～2.3，氧化還原電位為-1000mv～-200mv；(4)采用2級以上萃取，萃取相比O/A為1/6～1/1，卸載水相；(5)對負(fù)載有機(jī)洗滌，脫除鐵，洗滌劑為硫酸鹽；(6)用0.25M～1.5M堿性溶液作反萃劑進(jìn)行反萃，相比O/A為1/1～6/1，對含釩溶液沉釩。本發(fā)明工藝簡單，可對高鈣、高鐵鋼渣提釩、提鐵，成本低、污染小、回收率高。
文檔編號C22B1/02GK101121966SQ20071006597
公開日2008年2月13日 申請日期2007年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月19日
發(fā)明者葉國華, 雄 童 申請人:昆明理工大學(xué)