本發(fā)明屬于釩鐵冶煉領(lǐng)域，涉及釩鐵爐渣處理方法，尤其涉及一種從釩鐵爐渣提取鋁的方法。
背景技術(shù)：
目前，生產(chǎn)釩鐵大都采用鋁熱還原法，此法過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的釩鐵爐渣，我國(guó)每年鋁熱法釩鐵爐渣產(chǎn)出在15000t，僅承鋼公司每年的80釩鐵爐渣大約就有3000t。80釩鐵爐渣處理途徑主要有以下三種：第一種是作為凝膠材料與高鋁鎂質(zhì)骨料復(fù)合制備耐火材料；第二種將高釩鐵爐渣作為含釩原料，冶煉釩鐵；第三種是對(duì)釩鐵爐渣中的有價(jià)元素進(jìn)行提取。
CN 102145996 A公開(kāi)了一種含有釩鐵渣的耐火火泥的制備方法，該方法將質(zhì)量百分比計(jì)的50％～80％的細(xì)骨料和20％～50％的由釩鐵渣細(xì)粉形成的凝膠材料混合制成耐火火泥。在使用過(guò)程中，可將配制好的耐火火泥加入適量的水?dāng)嚢璩赡突鹉酀{，然后用于耐火磚的砌筑。其中，由高鋁質(zhì)細(xì)骨料形成的耐火火泥適合于高鋁磚和粘土磚等的砌筑，由鋁鎂質(zhì)細(xì)骨料形成的耐火火泥適合于鎂碳磚、鋁鎂碳磚等的砌筑。
CN 102146527 A提供了低鋁高釩鐵的冶煉方法，該方法結(jié)合鋁熱法和電硅熱法冶煉于一體，充分利用五氧化二釩和鋁的反應(yīng)熱，并在三相電弧爐內(nèi)對(duì)對(duì)含釩高的爐渣進(jìn)行貧化還原、精煉，得到高釩低鋁合格高釩鐵。
CN 1824607 A公開(kāi)了采用碳酸鈉作焙燒添加劑，并添加硫酸鎂為轉(zhuǎn)化劑，對(duì)高鋁渣進(jìn)行氧化鈉化焙燒的方法，該方法有效地解決了焙燒過(guò)程中CaO同V2O5結(jié)合生成不溶性Ca(VO3)2，在浸出工序中不易浸出，釩回收率降低的問(wèn)題。
CN 102616851 A公開(kāi)了采用釩鐵爐渣與硫酸混合，進(jìn)行硫酸化焙燒得到焙燒渣，焙燒渣浸出、過(guò)濾后得到浸出液。浸出液通過(guò)加入硫酸銨，得到硫酸鋁銨晶體，結(jié)晶后液進(jìn)行氧化后，加入氨水得到多釩酸銨。多釩酸銨進(jìn)行燒制，得到粉劑五氧化二釩，此專(zhuān)利實(shí)現(xiàn)了鋁和釩元素的提取和回收。
上述現(xiàn)有技術(shù)普遍存在工藝流程長(zhǎng)、操作復(fù)雜；能耗較高等缺點(diǎn)，均無(wú)法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)潔、高效提取釩鐵爐渣中鋁、釩等有價(jià)金屬元素，經(jīng)濟(jì)效益不明顯。因此，研究一種工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、能耗低、清潔環(huán)保，且鋁元素提取率高的從釩鐵爐渣提取鋁的方法十分重要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)工藝流程長(zhǎng)，操作復(fù)雜，能耗較高，無(wú)法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)潔、高效提取釩鐵爐渣中鋁、釩等有價(jià)金屬元素，經(jīng)濟(jì)效益不明顯等問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種從釩鐵爐渣提取鋁，所述方法工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、能耗低、清潔環(huán)保，且鋁元素提取率高。
為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種從釩鐵爐渣提取鋁的方法，所述方法包括以下步驟：
(1)將釩鐵爐渣在600～900℃下進(jìn)行焙燒，得到焙燒渣；
(2)將步驟(1)得到的焙燒渣與無(wú)機(jī)酸混合，浸出，再進(jìn)行固液分離，得到尾渣和浸出液；
(3)從步驟(2)得到的浸出液中提取鋁鹽晶體和提取后液，所述提取后液返回到步驟(2)進(jìn)行所述焙燒渣的浸出。
其中，步驟(1)中所述焙燒為空白焙燒；步驟(1)所述焙燒溫度可以是600℃、610℃、620℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃、880℃、890℃或900℃等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)包含的其他未列舉的數(shù)值也同樣適用。
當(dāng)步驟(1)所述焙燒溫度小于600℃時(shí)，釩鐵廢渣中鋁轉(zhuǎn)化到氧化鋁的轉(zhuǎn)化率下降，導(dǎo)致鋁的提取率下降；而當(dāng)所述焙燒溫度大于900℃時(shí)，不能使鋁轉(zhuǎn)化為氧化鋁的轉(zhuǎn)化率進(jìn)一步上升，造成能源的浪費(fèi)。
以下作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，但不作為本發(fā)明提供的技術(shù)方案的限制，通過(guò)以下技術(shù)方案，可以更好的達(dá)到和實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)目的和有益效果。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(1)所述焙燒的溫度為700～800℃。
優(yōu)選地，所述焙燒時(shí)間為0.5～5h，如0.5h、0.6h、0.8h、1h、1.2h、1.5h、2h、2.5h、2.8h、2.9h、3h、3.5h、4h、4.5h或5h等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)包含的其他未列舉的數(shù)值也同樣適用，進(jìn)一步優(yōu)選為1～3h。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述釩鐵爐渣包括Al2O3：70～80％，CaO：3～6％，MgO：10～12％。
其中Al2O3的含量可以是70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％或80％等；CaO的含量可以是3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％或6％等；MgO的含量可以是10％、10.2％、10.5％、10.8％、11％、11.2％、11.5％、11.8％或12％等；但并不僅限于所列舉的數(shù)值，以上各數(shù)值范圍內(nèi)包含的其他未列舉的數(shù)值也同樣適用。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述釩鐵爐渣在焙燒前進(jìn)行細(xì)化處理。
優(yōu)選地，所述細(xì)化處理的方法選自擠壓、撞擊、破碎或研磨中任意一種或至少兩種的組合，所述組合典型但非限制性實(shí)例有：擠壓和撞擊的組合、擠壓和破碎的組合、破碎和研磨的組合或擠壓、破碎和研磨的組合等，進(jìn)一步優(yōu)選為破碎和研磨。
優(yōu)選地，所述細(xì)化處理得到的釩鐵爐渣的粒度為≤120μm，如120μm、115μm、113μm、109μm、106μm、90μm、75μm、58μm、48μm、38μm、25μm、13μm或10μm等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)包含的其他未列舉的數(shù)值也同樣適用。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(2)所述無(wú)機(jī)酸選自硫酸、鹽酸或硝酸中任意一種或至少兩種的組合，所述組合典型但非限制性實(shí)例有：硫酸和鹽酸的組合、硫酸和硝酸的組合、硝酸和鹽酸的組合或硫酸、硝酸和鹽酸的組合等，優(yōu)選為硫酸。
優(yōu)選地，步驟(2)所述無(wú)機(jī)酸與焙燒渣的質(zhì)量比為(2～6):1，如2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1、5:1、5.5:1或6:1等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)包含的其他未列舉的數(shù)值也同樣適用。
優(yōu)選地，步驟(2)所述無(wú)機(jī)酸的濃度為10wt％～30wt％，如10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、18wt％、20wt％、22wt％、25wt％、26wt％、27wt％、28wt％、29wt％或30wt％等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)包含的其他未列舉的數(shù)值也同樣適用，進(jìn)一步優(yōu)選為15wt％～30wt％。。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(2)所述浸出的方法為加熱浸出、攪拌浸出、震蕩浸出或超聲浸出中任意一種或至少兩種的組合，所述組合典型但非限制性實(shí)例有：加熱浸出和攪拌浸出的組合、加熱浸出和震蕩浸出的組合、加熱浸出和超聲浸出的組合或加熱浸出、攪拌浸出和超聲浸出的組合等，優(yōu)選為加熱浸出和攪拌浸出的組合。
優(yōu)選地，所述加熱浸出的溫度為60～100℃，如60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)包含的其他未列舉的數(shù)值也同樣適用，進(jìn)一步優(yōu)選為：80～100℃。
優(yōu)選地，所述攪拌浸出的攪拌速率為：50～200r/min，如50r/min、60r/min、70r/min、80r/min、90r/min、100r/min、120r/min、150r/min、180r/min或200r/min等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)包含的其他未列舉的數(shù)值也同樣適用。
優(yōu)選地，所述浸出的時(shí)間為：0.5～1h，如0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h或1h等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)包含的其他未列舉的數(shù)值也同樣適用。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(2)所述固液分離的方法為蒸發(fā)、離心、沉降或過(guò)濾中的一種或至少兩種的組合，所述組合典型但非限制性實(shí)例有：蒸發(fā)和離心的組合、蒸發(fā)和沉降的組合、沉降和過(guò)濾的組合、離心和過(guò)濾的組合或蒸發(fā)、沉降和離心的組合等，進(jìn)一步優(yōu)選為過(guò)濾。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(3)所述提取鋁鹽晶體的方法為：對(duì)所述浸出液進(jìn)行濃縮和/或結(jié)晶，再固液分離。
優(yōu)選地，所述濃縮的方法為蒸發(fā)濃縮。
優(yōu)選地，所述蒸發(fā)濃縮的溫度為：90～100℃，如90℃、91℃、92℃、93℃、94℃、95℃、96℃、97℃、98℃、99℃或100℃等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)包含的其他未列舉的數(shù)值也同樣適用。優(yōu)選地，所述結(jié)晶的方法為蒸發(fā)結(jié)晶、冷卻結(jié)晶或溶析結(jié)晶中的任意一種或至少兩種的組合，所述組合典型但非限制性實(shí)例有：蒸發(fā)結(jié)晶和冷卻結(jié)晶的組合、蒸發(fā)結(jié)晶和溶析結(jié)晶的組合、冷卻結(jié)晶和溶析結(jié)晶的組合或蒸發(fā)結(jié)晶、冷卻結(jié)晶和溶析結(jié)晶的組合等，進(jìn)一步優(yōu)選為冷卻結(jié)晶。
優(yōu)選地，所述冷卻結(jié)晶的溫度為：20～25℃，如21℃、22℃、23℃、24℃或25℃等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)包含的其他未列舉的數(shù)值也同樣適用。
優(yōu)選地，所述固液分離的方法為蒸發(fā)、離心、沉降或過(guò)濾中的一種或至少兩種的組合，所述組合典型但非限制性實(shí)例有：蒸發(fā)和離心的組合、蒸發(fā)和沉降的組合、沉降和過(guò)濾的組合、離心和過(guò)濾的組合或蒸發(fā)、沉降和離心的組合等，進(jìn)一步優(yōu)選為過(guò)濾。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述方法包括以下步驟：
(1)將釩鐵廢渣破碎研磨，在600～900℃下焙燒0.5～5h，得到焙燒渣；
(2)將步驟(1)得到的焙燒渣與濃度為10wt％～30wt％的無(wú)機(jī)酸混合，所述焙燒渣與所述無(wú)機(jī)酸的質(zhì)量比為1:(2～6)，加熱攪拌浸出，過(guò)濾得到尾渣和浸出液；
(3)將步驟(2)得到的浸出液蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾得到鋁鹽和提取后液；所述提取后液返回步驟(2)進(jìn)行焙燒渣的浸出。
與現(xiàn)有技術(shù)方案相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：
(1)本發(fā)明提供的一種從釩鐵爐渣提取鋁的方法，所述方法選用合適的焙燒溫度，使廢渣中鋁元素充分轉(zhuǎn)化為氧化鋁，鋁的提取率達(dá)80～85％
(2)本發(fā)明提供的一種從釩鐵爐渣提取鋁的方法，所述方法將提取后液再次用于鋁元素的浸出，減少了酸性廢水的產(chǎn)生，方法清潔環(huán)保；
(3)本發(fā)明提供的一種從釩鐵爐渣提取鋁的方法，所述方法工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、能耗低，可用于工業(yè)化生產(chǎn)。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明提供的一種從釩鐵爐渣提取鋁的方法流程圖。
具體實(shí)施方式
為更好地說(shuō)明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。但下述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的簡(jiǎn)易例子，并不代表或限制本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，本發(fā)明保護(hù)范圍以權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)。
本發(fā)明具體實(shí)施例部分提供了一種從釩鐵爐渣提取鋁的方法，所述方法包括以下步驟：
(1)將釩鐵爐渣在600～900℃下進(jìn)行焙燒，得到焙燒渣；
(2)將步驟(1)得到的焙燒渣與無(wú)機(jī)酸混合，浸出，再進(jìn)行固液分離，得到尾渣和浸出液；
(3)從步驟(2)得到的浸出液中提取鋁鹽晶體，并得到提取后液，所述提取后液返回到步驟(2)進(jìn)行所述焙燒渣的浸出。
以下為本發(fā)明典型但非限制性實(shí)施例：
實(shí)施例1
一種從釩鐵爐渣提取鋁的方法，所述方法包括以下步驟：
(1)將50g釩鐵廢渣破碎研磨，在700℃下焙燒2h，得到焙燒渣；
(2)將步驟(1)得到的焙燒渣與濃度為10wt％的硫酸混合，所述焙燒渣與所述無(wú)機(jī)酸的質(zhì)量比為1:6，在90℃下加熱攪拌浸出1h，過(guò)濾得到尾渣和浸出液；
(3)將步驟(2)得到的浸出液在100℃下蒸發(fā)濃縮，冷卻至25℃結(jié)晶，過(guò)濾得到硫酸鋁和提取后液；所述提取后液返回步驟(2)進(jìn)行焙燒渣的浸出。
制備得到的硫酸鋁的純度為96.8％，鋁的提取率為80.5％。
實(shí)施例2
一種從釩鐵爐渣提取鋁的方法，所述方法包括以下步驟：
(1)將50g釩鐵廢渣破碎研磨，在800℃下焙燒1.5h，得到焙燒渣；
(2)將步驟(1)得到的焙燒渣與濃度為10wt％的硫酸混合，所述焙燒渣與所述無(wú)機(jī)酸的質(zhì)量比為1:4，在95℃下加熱攪拌浸出0.5h，過(guò)濾得到尾渣和浸出液；
(3)將步驟(2)得到的浸出液在95℃下蒸發(fā)濃縮，冷卻至20℃結(jié)晶，過(guò)濾得到硫酸鋁和提取后液；所述提取后液返回步驟(2)進(jìn)行焙燒渣的浸出。
制備得到的硫酸鋁的純度為97.2％，鋁的提取率為82.1％。
實(shí)施例3
一種從釩鐵爐渣提取鋁的方法，所述方法包括以下步驟：
(1)將50g釩鐵廢渣破碎研磨，在750℃下焙燒2.5h，得到焙燒渣；
(2)將步驟(1)得到的焙燒渣與濃度為15wt％的硫酸混合，所述焙燒渣與所述無(wú)機(jī)酸的質(zhì)量比為1:5，在95℃下加熱攪拌浸出1h，過(guò)濾得到尾渣和浸出液；
(3)將步驟(2)得到的浸出液在96℃下蒸發(fā)濃縮，冷卻至25℃結(jié)晶，過(guò)濾得到硫酸鋁和提取后液；所述提取后液返回步驟(2)進(jìn)行焙燒渣的浸出。
制備得到的硫酸鋁的純度為95.6％，鋁的提取率為81.2％。
實(shí)施例4
一種從釩鐵爐渣提取鋁的方法，所述方法包括以下步驟：
(1)將50g釩鐵廢渣破碎研磨，在850℃下焙燒0.5h，得到焙燒渣；
(2)將步驟(1)得到的焙燒渣與濃度為30wt％的硫酸混合，所述焙燒渣與所述無(wú)機(jī)酸的質(zhì)量比為1:2，在95℃下加熱攪拌浸出0.5h，過(guò)濾得到尾渣和浸出液；
(3)將步驟(2)得到的浸出液在100℃下蒸發(fā)濃縮，冷卻至25℃結(jié)晶，過(guò)濾得到硫酸鋁和提取后液；所述提取后液返回步驟(2)進(jìn)行焙燒渣的浸出。
制備得到的硫酸鋁的純度為96.2％，鋁的提取率為85.3％。
實(shí)施例5
一種從釩鐵爐渣提取鋁的方法，所述方法包括以下步驟：
(1)將50g釩鐵廢渣破碎研磨，在600℃下焙燒3h，得到焙燒渣；
(2)將步驟(1)得到的焙燒渣與濃度為10wt％的鹽酸混合，所述焙燒渣與所述無(wú)機(jī)酸的質(zhì)量比為1:6，加熱攪拌浸出，過(guò)濾得到尾渣和浸出液；
(3)將步驟(2)得到的浸出液蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾得到氯化鋁和提取后液；所述提取后液返回步驟(2)進(jìn)行焙燒渣的浸出。
制備得到的氯化鋁的純度為95.8％，鋁的提取率為81.6％。
實(shí)施例6
一種從釩鐵爐渣提取鋁的方法，所述方法包括以下步驟：
(1)將50g釩鐵廢渣破碎研磨，在900℃下焙燒0.5h，得到焙燒渣；
(2)將步驟(1)得到的焙燒渣與濃度為30wt％的硝酸混合，所述焙燒渣與所述無(wú)機(jī)酸的質(zhì)量比為1:2，加熱攪拌浸出，過(guò)濾得到尾渣和浸出液；
(3)將步驟(2)得到的浸出液蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾得到鋁鹽和提取后液；所述提取后液返回步驟(2)進(jìn)行焙燒渣的浸出。
制備得到的硝酸鋁的純度為93.6％，鋁的提取率為81.2％。
對(duì)比例1
一種從釩鐵爐渣提取鋁的方法，所述方法除了步驟(1)焙燒溫度為400℃外，其他條件均與實(shí)施例4相同。
制備得到的硫酸鋁的純度為46.7％，鋁的提取率為54.3％。
對(duì)比例2
一種從釩鐵爐渣提取鋁的方法，所述方法除了步驟(1)焙燒溫度為1200℃外，其他條件均與實(shí)施例4相同。
制備得到的硫酸鋁的純度為95.8％，鋁的提取率為84.9％。
通過(guò)實(shí)施例1-6以及對(duì)比例1-2可以看出，本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N從釩鐵爐渣提取鋁的方法，選用合適的焙燒溫度，使廢渣中鋁元素充分轉(zhuǎn)化為氧化鋁，鋁的提取率達(dá)85％；將提取后液再次用于鋁元素的浸出，減少了酸性廢水的產(chǎn)生，方法清潔環(huán)保，且工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、能耗低，可用于工業(yè)化生產(chǎn)。當(dāng)焙燒溫度小于600℃時(shí)，釩鐵廢渣中鋁轉(zhuǎn)化到氧化鋁的轉(zhuǎn)化率下降，導(dǎo)致鋁的提取率下降；而當(dāng)焙燒溫度大于900℃時(shí)，不能使鋁轉(zhuǎn)化為氧化鋁的轉(zhuǎn)化率進(jìn)一步上升，造成能源的浪費(fèi)。
申請(qǐng)人聲明，本發(fā)明通過(guò)上述實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的詳細(xì)結(jié)構(gòu)特征，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)結(jié)構(gòu)特征，即不意味著本發(fā)明必須依賴(lài)上述詳細(xì)結(jié)構(gòu)特征才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明所選用部件的等效替換以及輔助部件的增加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開(kāi)范圍之內(nèi)。
以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
另外需要說(shuō)明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過(guò)任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說(shuō)明。
此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開(kāi)的內(nèi)容。