含釩原料提釩的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含釩原料提釩的方法。該方法包括如下步驟：a、將含釩原料、硫酸和/或硫酸鹽、與水混合均勻得到混合料。b、將混合料進(jìn)行有氧焙燒，得到焙燒熟料；c、將焙燒熟料用浸出劑進(jìn)行浸取，得到浸取漿料；d、將浸取漿料進(jìn)行過濾分離，得到尾渣和含釩溶液。本發(fā)明方法對(duì)釩原料成分變化適應(yīng)性較強(qiáng)，使鋼渣、釩渣等鈣、鎂含量較高的含釩原料實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可行的工業(yè)化生產(chǎn)提釩。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單易用、設(shè)備要求低、操作方便、物耗能耗低，易于工業(yè)化，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
【專利說明】含釩原料提釩的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于含釩原料提釩【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種新的含釩原料提釩的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 釩是一種重要的過度金屬元素，因其具有具有眾多優(yōu)異的物理性能和化學(xué)性能， 因而用途十分廣泛，有"金屬維生素"、"現(xiàn)代工業(yè)味精"之稱。全球85%的釩用于鋼鐵行業(yè)， 主要作為合金添加劑以提高鋼的強(qiáng)度、韌性、延展性和耐熱性，其它15%的釩用于航空航 天、化工、能源等領(lǐng)域，特別是釩電池具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003] 目前作為提釩的直接原料主要有：釩渣、鋼渣、石煤釩礦、釩鈦磁鐵精礦、釩粘土 礦、釩鐵貧渣、釩鉛鋅礦、含釩廢催化劑，但鈣鎂含量相對(duì)較高的含釩原料提釩效果仍不太 理想，例如高鈣鎂釩渣、鋼渣等。許多企業(yè)及科研院所對(duì)這些釩原料做過許多研究都未能達(dá) 到比較好技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
[0004] 在CN101418385 "一種從含釩鋼渣中提取五氧化二釩的方法"中公開了鋼渣酸浸 提取五氧化二釩的方法：用硫酸與鋼渣發(fā)生反應(yīng)，釩進(jìn)入液相，經(jīng)萃取、反萃、氧化、沉釩、煅 燒等工序得五氧化二釩。此方法釩收率較高，但此方法：1)只回收了酸浸液中的釩，酸浸殘 渣、萃余液、硫酸亞鐵等的處理及利用等環(huán)保問題沒有涉及；2)只用強(qiáng)酸性的硫酸來處理 鋼渣，且都為液固比較大的處理方式；3)固液分離困難、萃取分相十分緩慢，工業(yè)化生產(chǎn)不 易實(shí)現(xiàn)。
[0005] 在CN103131867 "一種含釩鋼渣提釩的方法"中公開了另一種將鋼渣酸浸提釩的 方法：經(jīng)選礦預(yù)處理、常溫常壓下不焙燒選擇性分段酸浸、溶劑萃取等工序酸浸提釩的新工 藝。此方法較"一種從含釩鋼渣中提取五氧化二釩的方法"多了重選工序，但仍沒從根本上 解決以下問題：1)只回收了酸浸液中的釩，酸浸殘?jiān)?、萃余液、硫酸亞鐵等的處理及利用等 環(huán)保問題沒有涉及；2)只談及強(qiáng)酸性的硫酸來處理鋼渣，且都為液固比較大的處理方式； 3)固液分離困難、萃取分相十分緩慢，工業(yè)化生產(chǎn)不易實(shí)現(xiàn)。
[0006] 在CN86108218 "回轉(zhuǎn)窯一次焙燒釩漁一水浸提釩方法"中公開了釩渣提取五氧化 二釩的方法：釩渣進(jìn)窯的溫度為230°C?300°C，釩渣出窯溫度在550°C以上，窯中最高溫 度為700?800°C，最高溫度保溫時(shí)間1?3小時(shí)，水浸，棄渣不用二次焙燒或多次焙燒，棄 渣含五氧化二釩量小于1.43%，釩渣中釩的轉(zhuǎn)化率達(dá)90%?95%。但此方法對(duì)釩渣中的 P、CaO和SiO2以及Fe的含量均有嚴(yán)格要求，且釩渣入爐溫度還有較嚴(yán)格的控制，否則會(huì)有 較嚴(yán)重的燒結(jié)影響釩的氧化和浸出。
[0007] 在CN1936037 "在壓力場(chǎng)下從轉(zhuǎn)爐煉鋼提釩渣中氧化轉(zhuǎn)化浸出釩的方法"中公開 了將釩渣酸浸提取五氧化二釩的方法：用硫酸直接破壞釩鐵尖晶石、將釩浸出，浸出液中的 釩為四價(jià)的低價(jià)釩，經(jīng)氧化變?yōu)槲鍍r(jià)釩，再與堿反應(yīng)生成堿金屬鹽，以后的工序與鈉化焙燒 水浸提取五氧化二釩基本一致。但此方法：1)只談到用硫酸這樣的強(qiáng)酸來處理釩渣；2)只 回收了溶液中的釩，浸出殘?jiān)械拟C沒有進(jìn)行處理，且在殘?jiān)灰酥苯佣逊牛?)既用了酸 又用了堿，不太經(jīng)濟(jì)，廢水也不易循環(huán)；4)需要加壓加熱，對(duì)工藝設(shè)備要求較高。
[0008] 在CN101412539 "一種氧化釩的清潔生產(chǎn)方法"中公開了釩渣鈣化焙燒酸浸的提 釩方法：經(jīng)準(zhǔn)備含鈣釩原料、鈣化焙燒、酸浸、固液分離、銨鹽沉釩、煅燒等步驟制備氧化釩， 提釩廢水用石灰乳中和處理后返回系統(tǒng)循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)了廢水零排放。但此方法：1)釩渣 中需要一定含量鈣的存在，且需要嚴(yán)格控制鈣的含量；2)焙燒粉料未經(jīng)成型，易燒結(jié)；3)浸 出時(shí)新生成的硫酸鈣晶粒顆粒較細(xì)，過濾較為困難；4)堿浸效果不太理想。
[0009] 已有的專利及報(bào)道對(duì)這些釩原料基本上都是采取直接酸浸不焙燒提釩、焙燒堿浸 提釩、焙燒酸浸提釩、直接堿浸提釩的提釩方法，而未見報(bào)道硫酸根預(yù)處理再焙燒再酸浸提 釩、硫酸根預(yù)處理再焙燒再碳酸化浸出提釩的提釩方法。
[0010] 由上可見，現(xiàn)有提釩工藝對(duì)釩原料成分的變化適應(yīng)性不強(qiáng)。本發(fā)明就是針對(duì)上述 的不足，發(fā)明了一種既能克服上述缺陷，又能解決釩鈦行業(yè)環(huán)保問題的提釩方法，經(jīng)濟(jì)效益 和社會(huì)效益顯著。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種提釩工藝對(duì)釩原料成分變化適應(yīng)性較強(qiáng) 的提釩方法，使鋼渣、釩渣等鈣、鎂含量較高的含釩原料實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可行的工業(yè)化生產(chǎn)提釩。
[0012] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：含釩原料提釩的方法，包括如下步 驟：
[0013] a、將含釩原料與硫酸和/或硫酸鹽混合均勻，然后進(jìn)行有氧焙燒，得到焙燒熟料；
[0014] b、將焙燒熟料用浸出劑進(jìn)行浸取，得到浸取漿料；
[0015] c、將浸取漿料進(jìn)行過濾分離，得到尾渣和含釩溶液。
[0016] 其中，上述方法步驟a中，將含釩原料、硫酸和/或硫酸鹽、與水混合均勻得到混合 料，然后進(jìn)行有氧焙燒，得到焙燒熟料。
[0017] 其中，上述方法中，所述混合料為漿料、或含有水分的固態(tài)散料、或經(jīng)成型的成型 料。成型料是經(jīng)過成型工藝得到的具有一定形狀的固態(tài)料，如經(jīng)過成球工藝得到的球團(tuán)。本 發(fā)明水分含量可多可少，水分少有利于節(jié)約有氧焙燒過程中的燃料費(fèi)用，水分多有利于混 合料在焙燒之前的混合反應(yīng)。
[0018] 其中，上述方法步驟a中，所述硫酸鹽為硫酸亞鐵、硫酸鐵、硫酸亞鐵銨、硫酸銨、 硫酸氫銨中的至少一種。此處的硫酸亞鐵、硫酸鐵、硫酸亞鐵銨、硫酸銨或硫酸氫銨可含有 雜質(zhì)。所述硫酸可采用稀硫酸，也可采用濃硫酸，并且可以采用其他工藝的副產(chǎn)硫酸，如鈦 白廢酸。
[0019] 其中，上述方法步驟a中所述含釩原料為鈣鎂總含量在0. 2%?60%之間的含釩 原料。此處的含量為質(zhì)量含量，鈣鎂間的比例可以為任意值，即可以只含有鈣也可以只含有 鎂。
[0020] 進(jìn)一步的，所述含釩原料為含釩鋼渣和/或釩渣。所述含釩鋼渣為煉鋼過程中所 得V2O 5質(zhì)量含量>0. 5%的含釩渣，包括轉(zhuǎn)爐鋼渣、平爐鋼渣、電爐鋼渣等。所述釩渣為含釩 鐵水提釩及半鋼提釩生產(chǎn)過程中所得V2O 5質(zhì)量含量>0. 5 %的含釩渣，包括目前6個(gè)國標(biāo)牌 號(hào)的釩渣和6個(gè)國標(biāo)牌號(hào)范圍以外的釩渣、釩鉻渣，且對(duì)P、Ca、Mg、Si、Fe等元素含量（國 標(biāo)釩渣對(duì)它們有嚴(yán)格限制）沒有要求，可為任意比例。
[0021] 其中，上述方法步驟a中，焙燒的溫度800?1KKTC，焙燒時(shí)間20min?300min。
[0022] 進(jìn)一步的，焙燒的溫度880?950°C，焙燒時(shí)間60min?lOOmin。
[0023] 其中，上述方法步驟a中，硫酸和/或硫酸鹽的配入量：按含釩原料中的堿性物質(zhì) 消耗硫酸根的理論量計(jì)算，為理論量的十分之一至10倍。優(yōu)選的，為理論量的〇. 5到5倍。 含釩原料中的堿性物質(zhì)含量越高，硫酸和/或硫酸鹽的配入量越接近理論量為佳，如果含 釩原料中的堿性物質(zhì)含量低，配入量則可高可低。
[0024] 其中，上述方法步驟b中，所述浸出劑為酸和/或碳酸鹽。所述酸優(yōu)選為硫酸或含 有雜質(zhì)的硫酸（如鈦白廢酸）。所述碳酸鹽優(yōu)選為碳酸銨或碳酸氫銨、或含有雜質(zhì)的碳酸銨 或碳酸氫銨。
[0025] 其中，上述方法所得含釩溶液，經(jīng)離子交換吸附釩或萃取劑萃取飯后，吸附余液或 萃取余液可再作為浸出用水實(shí)現(xiàn)廢水循環(huán)，可富集錳、鎂等。
[0026] 本發(fā)明的有益效果是：
[0027] 1)混配料時(shí)配入硫酸根與氧化鈣等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，能改善釩原料的焙燒效果，并 在浸出時(shí)避免氫氧化鈣這樣的強(qiáng)堿生成堿性稍弱的一系列的釩酸鈣鹽（強(qiáng)堿制弱堿的化 工原理），從而使得釩更利于浸出。
[0028] 2)焙燒，除了使釩氧化利于浸出之外，一方面可以使二價(jià)鐵等氧化，另一方面可使 鐵氧化物在一定程度上被燒結(jié)改善固液分離過濾性能，再一方面硫酸鈣經(jīng)過焙燒也能改善 過濾性能。
[0029] 3)鈦白粉行業(yè)的生產(chǎn)副產(chǎn)物（如鈦白廢酸、硫酸亞鐵）可以作為本方法的生產(chǎn) 原料，達(dá)到相互綜合治理的環(huán)保效果：①含硫焙燒氣體可用堿性鋼渣漿料或其上層液吸收； ②浸出液經(jīng)離子交換或萃取提釩后可返回前工序，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程水循環(huán)；③提釩尾渣可作 為水泥等建筑材料原料和土壤肥料（富含鐵、鈣、鎂、硫、錳、磷）。同時(shí)，還回收了大部分釩、 鎵、鈧、錳、鎂等元素，即經(jīng)濟(jì)又環(huán)保。而硫酸鹽相對(duì)硫酸是不受管制危害更小的物質(zhì)，運(yùn)輸 貯藏等安全管理要求較低，對(duì)設(shè)備要求也低，還易于操作和控制。
[0030] 4)對(duì)鋼渣、釩渣等提釩原料中的鈣、鎂、鐵、磷、錳、硅等元素沒有要求，可為任意比 例，甚至鋼鐵企業(yè)可省去吹釩渣（包括釩鉻渣）工序，釩進(jìn)入鋼渣，從鋼渣中提釩即可。
[0031] 5)與直接酸浸方法相比，本方法浸出f凡液中的鑰;基本為5價(jià)鑰;，同時(shí)浸出液中其 它雜質(zhì)濃度要低許多，避免了直接酸浸固液難以分離的問題、避免了萃取釩時(shí)油水相難以 分離的問題、避免了提釩殘?jiān)写罅坑坞x酸和硫酸亞鐵的問題。
[0032] 6)與直接焙燒方法相比，本方法物耗能耗更低、釩浸出率更高。
[0033] 7)混合料可控制水分含量，使混合料成型，后工序更易于操作。
[0034] 8)提釩尾渣可以經(jīng)過還原回收磁性物（如金屬鐵、鉻鐵、氧化亞鐵），即可進(jìn)一步 回收鐵、鑰；、絡(luò)、猛等兀素。
[0035] 本發(fā)明提供了一種提釩工藝對(duì)釩原料成分變化適應(yīng)性較強(qiáng)的提釩方法，使鋼渣、 釩渣等鈣、鎂含量較高的含釩原料實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可行的工業(yè)化生產(chǎn)提釩。特別是鋼渣提釩，目前 沒有較理想的提釩工藝。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單易用、設(shè)備要求低、操作方便、物耗能耗低，易于工 業(yè)化，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

【具體實(shí)施方式】
[0036] 本發(fā)明含釩原料提釩的方法，具體包括如下步驟：
[0037] a、將含釩原料、硫酸和/或硫酸鹽、與水混合均勻得到混合料。
[0038] b、將混合料進(jìn)行有氧焙燒，得到焙燒熟料；
[0039] c、將焙燒熟料用浸出劑進(jìn)行浸取，得到浸取漿料；
[0040] d、將浸取漿料進(jìn)行過濾分離，得到尾渣和含釩溶液。
[0041] 其中，上述方法中，所述混合料為漿料、或含有水分的固態(tài)散料、或經(jīng)成型的成型 料。
[0042] 優(yōu)選的，上述方法步驟a中，所述硫酸鹽為硫酸亞鐵、硫酸鐵、硫酸亞鐵銨、硫酸 銨、硫酸氫銨中的至少一種。
[0043] 優(yōu)選的，上述方法步驟a中所述含釩原料為鈣鎂總含量在0. 2%?60%之間的含 釩原料。
[0044] 優(yōu)選的，上述方法步驟a中，所述含釩原料為含釩鋼渣和/或釩渣。
[0045] 優(yōu)選的，上述方法步驟a中，焙燒的溫度800?1100°C，焙燒時(shí)間20min?300min。
[0046] 進(jìn)一步優(yōu)選的，焙燒的溫度880?950°C，焙燒時(shí)間60min?lOOmin。
[0047] 優(yōu)選的，上述方法步驟a中，硫酸和/或硫酸鹽的配入量：按含釩原料中的堿性物 質(zhì)消耗硫酸根的理論量計(jì)算，為理論量的十分之一至10倍。
[0048] 優(yōu)選的，上述方法步驟b中，所述浸出劑為酸和/或碳酸鹽。
[0049] 下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明方法做進(jìn)一步的說明，但并不因此將本發(fā)明的保護(hù)范圍 限制在實(shí)施例之中。實(shí)施實(shí)例中所用含釩原料粒度均為-200目，其化學(xué)成分見表1;所用 鈦白廢酸化學(xué)成分見表2。
[0050] 表1含鑰;原料化學(xué)成分/ %

【權(quán)利要求】
1. 含釩原料提釩的方法，其特征在于包括如下步驟： a、 將含釩原料與硫酸和/或硫酸鹽混合均勻，然后進(jìn)行有氧焙燒，得到焙燒熟料； b、 將焙燒熟料用浸出劑進(jìn)行浸取，得到浸取漿料； c、 將浸取漿料進(jìn)行過濾分離，得到尾渣和含釩溶液。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含釩原料提釩的方法，其特征在于：步驟a中，將含釩原料、 硫酸和/或硫酸鹽、與水混合均勻得到混合料，然后進(jìn)行有氧焙燒，得到焙燒熟料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的含釩原料提釩的方法，其特征在于：所述混合料為漿料、或含 有水分的固態(tài)散料、或經(jīng)成型的成型料。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含釩原料提釩的方法，其特征在于：步驟a中，所述硫酸鹽為 硫酸亞鐵、硫酸鐵、硫酸亞鐵銨、硫酸銨、硫酸氫銨中的至少一種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含釩原料提釩的方法，其特征在于：步驟a中所述含釩原料 為鈣鎂總含量在〇. 2%?60%之間的含釩原料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的含釩原料提釩的方法，其特征在于：步驟a中，所述含釩原料 為含f凡鋼漁和/或f凡漁。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含釩原料提釩的方法，其特征在于：步驟a中，焙燒的溫度 800 ?1100°C，焙燒時(shí)間 20min ?300min。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的含釩原料提釩的方法，其特征在于：步驟a中，焙燒的溫度 880 ?950°C，焙燒時(shí)間 60min ?lOOmin。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含釩原料提釩的方法，其特征在于：步驟a中，硫酸和/或硫 酸鹽的配入量：按含釩原料中的堿性物質(zhì)消耗硫酸根的理論量計(jì)算，為理論量的十分之一 至10倍。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含釩原料提釩的方法，其特征在于：步驟b中，所述浸出劑 為酸和/或碳酸鹽。
【文檔編號(hào)】C22B34/22GK104388679SQ201410520428
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】邊悟 申請(qǐng)人:邊悟