專利名稱：含釩磷鐵富集釩的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種含釩磷鐵富集釩的方法。
背景技術(shù)：
釩是一種非磁性的、黏稠的、可涂抹的銀灰色的過(guò)度性金屬。它不易腐蝕，在堿、硫 酸和鹽酸中它相當(dāng)穩(wěn)定。在660°C以上的溫度中它氧化為五氧化二釩V205，釩的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度相 當(dāng)高，在煉鋼的合金中加入釩鐵可提升鋼的強(qiáng)度、硬度、延展性，其應(yīng)用相當(dāng)廣泛，尤其應(yīng)用 于市場(chǎng)上常用的高合金鋼、工具鋼、碳素鋼中。常見(jiàn)的含釩磷鐵中成分大致含磷24 27%、釩5 9%、鉻3 5%、鎳1 1.5%、 硅0. 2 0. 5%、鐵50 55%，用一般焙燒浸取方式得到高含量的釩，可得高的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)。 但因?yàn)榱椎暮扛哌_(dá)24%以上，在提釩的過(guò)程當(dāng)中含磷量太高則提釩效果低，若以現(xiàn)有的 方法將磷除去，所造成的磷渣附加價(jià)值低，甚至?xí)斐蓮U渣的問(wèn)題。因此，如何將釩以高轉(zhuǎn) 化率的方式提出，又可副產(chǎn)品的價(jià)值，減少對(duì)環(huán)境的影響，成為當(dāng)前的課題。含釩磷鐵若在一個(gè)氧化條件下加堿焙燒將釩轉(zhuǎn)化為水溶性鹽類，則釩可被大量浸 取，但磷也會(huì)因此被浸取，這對(duì)于后續(xù)提取高純度的釩是很困難的。另外，浸取液除磷過(guò)程 中耗費(fèi)的成本過(guò)大，且除磷劑用量太大易使釩形成&作03)2沉淀而造成釩大量損失，且除 磷后之磷渣可利用性低，甚至對(duì)環(huán)境造成污染。因此若能在焙燒前使磷的含量降低，可提高 釩的提取，亦可減少除磷過(guò)程中的成本浪費(fèi)。一般而言浸取液的磷釩比(P/V) <0.05是有 利于取得高純度的釩產(chǎn)物，甚至要低于0. 03才能使最后生成的氧化釩能符合商業(yè)規(guī)格。因 此如何研究出具環(huán)保、工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、節(jié)省耗能、釩提取率高、生產(chǎn)成本低、副產(chǎn)品價(jià)值高、 投資少等優(yōu)勢(shì)的工藝，為本發(fā)明主要目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具環(huán)保、工藝簡(jiǎn)單、節(jié)省耗能、釩提取 率高、生產(chǎn)成本低、副產(chǎn)品價(jià)值高、投資少的含釩磷鐵富集釩的方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是一種含釩磷鐵富集釩的方法，以磷釩比(P/V)為2. 7 5. 4的含釩磷鐵為原料，將 含釩磷鐵與氧化劑進(jìn)行高溫熔煉，得到高釩富集渣與含鎳磷鐵，將高釩富集渣用現(xiàn)有提釩 技術(shù)進(jìn)行提釩，得到高純度的五氧化二釩，含鎳磷鐵制成含鎳磷鐵錠，具體步驟依次如下1.首先將含釩磷鐵破碎，與含釩磷鐵重量的0. 1 2倍的氧化劑如Fe203均勻混 合，將混合完成后之生料投入高溫爐中，在不高于1700°C下熔煉，反應(yīng)時(shí)間1 5小時(shí)，之后 在1000 1500°C下保溫10 120分鐘，得到釩富集渣和含鎳磷鐵熔液；2.先將熔煉完成之釩富集渣樣取出，再將含鎳磷鐵熔液倒出在大氣中自然冷卻；3.將冷卻后的含鎳磷鐵塊破碎，再制成含鎳磷鐵錠；4.將釩富集渣研磨造粒，利用本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)提釩的方法 將釩富集渣加Na2C03焙燒一用水浸取一過(guò)濾一濾液用CaCl2等除磷劑除磷一沉釩進(jìn)行提釩，得到高純度的五氧化二釩。上述的氧化劑是Fe203、Fe304、02 或 Si02。上述的氧化劑與含釩磷鐵混合的最佳量為含釩磷鐵重量的0. 3 1倍。上述的高溫爐是指中頻爐、電爐或高溫爐；所述的熔煉溫度最佳溫度為1300 1700°C ；所述的熔煉時(shí)間最佳時(shí)間為2 3小時(shí)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較的優(yōu)勢(shì)是1.減少磷廢渣產(chǎn)生，兼具環(huán)保的功能。如前所述，本發(fā)明將大量的磷富集于鐵相中，僅有6 9%的磷殘留于釩富集渣 中，因此若以釩富集渣焙燒、除磷，會(huì)比直接將含鐵釩渣(磷24 27% )進(jìn)行焙燒所使用 的除磷劑更少，造成低再利用性廢渣的量也大大減少，減少對(duì)環(huán)境的污染。2.制程簡(jiǎn)單?，F(xiàn)有技術(shù)是使用氧化反應(yīng)氧化釩而使其成渣，均是使用極高的溫度下，將含釩磷 鐵全熔后再通給氧氣或氧化物，但此做法不但耗能也費(fèi)時(shí)，渣、鐵分離效果也有限。本發(fā)明 不僅縮短制程時(shí)間，還可使渣相與鐵相熔液快速分層。3.節(jié)省耗能、節(jié)省生產(chǎn)成本。由于本發(fā)明的釩富集渣是經(jīng)過(guò)釩的富集濃縮后的低磷氧化態(tài)釩渣，其產(chǎn)量約只有 總投料量之30 50%。因此，以釩富集渣進(jìn)行焙燒不僅可縮短焙燒時(shí)間(不需再進(jìn)行氧化 焙燒)，總投料量減低，而且釩的總提取率增加，焙燒時(shí)所需供氧量和燃料投料量大量減少。4.釩轉(zhuǎn)化率提高。由于本發(fā)明的釩富集渣是以全氧化態(tài)釩渣形式進(jìn)入焙燒程序，因此焙燒時(shí)釩的轉(zhuǎn) 化率會(huì)比現(xiàn)有技術(shù)(65 75%)高，本發(fā)明所產(chǎn)生之釩轉(zhuǎn)化率可達(dá)80 90%。5.副產(chǎn)品價(jià)值高。利用本發(fā)明所產(chǎn)生之含鎳磷鐵，由于含有20%左右的磷及1. 5%左右的鎳，所以 在市場(chǎng)上有一定的價(jià)格，遠(yuǎn)比磷肥的副加價(jià)值高。


圖1是本發(fā)明的生產(chǎn)工藝流程圖。圖2是本發(fā)明在1300 1700°C反應(yīng)2 3小時(shí)下不同F(xiàn)e203比例對(duì)釩渣富集的 影響.圖3是本發(fā)明在1300 1700°C以1 0. 7Fe203的重量比例進(jìn)行反應(yīng)下反應(yīng)時(shí)間 對(duì)釩渣富集的影響.
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合生產(chǎn)工藝流程圖用具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。但需要說(shuō)明的 是，實(shí)施例并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明要求保護(hù)范圍的限制。本發(fā)明的實(shí)行步驟如附圖流程圖所示1.首先將含釩磷鐵破碎，以含釩磷鐵重量的0. 1 2倍的Fe203均勻混合(最佳 條件為0.3 1倍之間)將混合完成后之生料投入高溫爐中(例如中頻爐、電爐、高溫 爐..)，在不高于1700°C下熔煉(最佳熔煉溫度為1300 1700°C )，反應(yīng)時(shí)間1 5小時(shí)(最佳時(shí)間為2 3小時(shí))，之后在1000 1500°C下保溫10 120分鐘。如圖2所示，最佳的Fe203用量為含釩磷鐵重量的0. 3 1倍之間，最好的釩富集 倍數(shù)可達(dá)原生料的釩含量的2倍。如圖3所示，最佳的反應(yīng)時(shí)間在2 3小時(shí)之間，最好的 釩富集倍數(shù)可達(dá)原生料的釩含量的2倍。2.將熔煉完成之釩富集渣樣取出，再將含鎳磷鐵熔液倒出自然冷卻。表一至表三為將含釩磷鐵(釩8. 9%、磷25. 6%、鐵52%、鉻4. 2%、鎳 1. 1%、銅0. 67% )在1300 1700°C下以含釩磷鐵重量的0. 3 1倍的Fe203反應(yīng)2 3 小時(shí)之后釩渣富集相及含鎳磷鐵相之各項(xiàng)元素含量。表一.以含釩磷鐵重量的0. 7倍的Fe203反應(yīng)2 3小時(shí)之后之各項(xiàng)元素含量。
v%P%Fe%Cr%Ni%Cu%釩渣富集相17. 33. 550. 466. 380. 220. 4含鎳磷鐵相0. 120. 073. 70. 91. 10. 47表二 .以含釩磷鐵重量的0. 3倍的Fe203反應(yīng)2 3小時(shí)之后之各項(xiàng)元素含量。
V%P%Fe%Cr%Ni%Cu%釩渣富集相14. 910. 151. 74. 90. 50. 5含鎳磷鐵相1. 420. 159. 12. 11. 00. 5表三.以含釩磷鐵重量的1倍的Fe203反應(yīng)2 3小時(shí)之后之各項(xiàng)元素含量。
V%P%Fe%Cr%Ni%Cu%釩渣富集相14. 77. 154. 35. 20. 30. 2含鎳磷鐵相0. 113. 963. 50. 70. 60. 3如表一至表三所示，釩渣富集相中釩集相率都可達(dá)90%以上。其中表一以最佳條 件反應(yīng)完成后，釩渣富集相中釩可富集至17. 3% (富集倍數(shù)為2)，磷則只剩3. 5%殘留于渣 相。另外，含鎳磷鐵相中釩僅剩0. 的殘留，磷則高達(dá)20.0%的富集于含鎳磷鐵相中，含 鎳磷鐵相中鎳的含量也達(dá)1. 1%，且含鎳磷鐵的產(chǎn)量為總投料量的50 70%。由此可見(jiàn)， 利用此工藝可將釩富集于渣中，磷、鎳富集于含鎳磷鐵相中，成功將磷轉(zhuǎn)化為副加價(jià)值高的 含鎳磷鐵。3.將冷卻后之含鎳磷鐵破碎制成鐵錠。4.將釩富集渣研磨，造粒，利用本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)提釩的方法 將釩富集渣加Na2C03焙燒一用水浸取一過(guò)濾一濾液用CaCl2等除磷劑除磷一沉釩進(jìn)行提釩，得到高純度的五氧化二釩。焙燒、浸取后之釩提取率將達(dá)80 90%之間；過(guò)濾后粗液 中磷釩的比例(P/V) <0. 05，除磷程序所加入的除磷劑用量?jī)H為現(xiàn)有技術(shù)除磷工藝之10 30%，便可將粗液中的磷由0. 05降至0.01以下；沉釩后的總體轉(zhuǎn)化率可達(dá)80 85%之間。實(shí)施例1本實(shí)施例的產(chǎn)品是高純度的五氧化二釩和含鎳磷鐵錠，具體步驟依次如下1.首先將含釩磷鐵(釩8. 9%、磷25. 6%、鐵52%、鉻4. 2%、鎳1. 、銅 0. 67% )破碎，以含釩磷鐵重量的0. 1倍的Fe203均勻混合，將混合完成后之生料投入高溫 爐中，在不高于1700°C下熔煉，反應(yīng)時(shí)間1小時(shí)，之后在1000°C 1500°C下保溫10 120 分鐘，得到釩富集渣和含鎳磷鐵熔液；2.先將熔煉完成之釩富集渣樣取出，再將含鎳磷鐵熔液倒出在大氣中自然冷卻；3.將冷卻后的含鎳磷鐵塊破碎，再制成含鎳磷鐵錠，含鎳磷鐵錠中V為7. 1 %，P 為 22. 9%，F(xiàn)e 為 55. 1%，Cr 為 3. 1%，Ni 為 1. 0%，Cu 為 0. 6% ；4.得到的釩富集渣中V為9. 1%，P為20. 5%，F(xiàn)e為49. 2%，Cr為4. 3%，Ni為 0. 5%，Cu為0. 5% ；將其研磨造粒，利用本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)提釩的方法 將釩富集渣加Na2C03焙燒一用水浸取一過(guò)濾一濾液用CaCl2等除磷劑除磷一沉釩進(jìn)行提 釩，得到高純度的五氧化二釩。實(shí)施例2(1)首先將各組分含量同實(shí)施例1的含釩磷鐵破碎，以含釩磷鐵重量的2倍的 Fe203均勻混合，將混合完成后之生料投入高溫爐中，在不高于1700°C下熔煉，反應(yīng)時(shí)間5小 時(shí)，之后在1000°C 1500°C下保溫120分鐘，得到釩富集渣和含鎳磷鐵熔液；(2)先將熔煉完成之釩富集渣樣取出，再將含鎳磷鐵熔液倒出在大氣中自然冷 卻；(3)將冷卻后的含鎳磷鐵塊破碎，含鎳磷鐵錠中V為0. 9 %，P為6. 5 %，F(xiàn)e為 66. 2%，Cr 為 0. 3%，Ni 為 0. 45%, Cu 為 0. 3% ；4.得到的釩富集渣中V為6. 0%，P為10. 8%，F(xiàn)e為60. l%，Cr為3. 0%，Ni為 0. 2%，Cu為0. ；將其研磨造粒，利用本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)提釩的方法 將釩富集渣加Na2C03焙燒一用水浸取一過(guò)濾一濾液用CaCl2等除磷劑除磷一沉釩進(jìn)行提 釩，得到高純度的五氧化二釩。實(shí)施例31.首先將各組分含量同實(shí)施例1的含釩磷鐵破碎，以含釩磷鐵重量的0. 7倍的 Fe203均勻混合，將混合完成后之生料投入高溫爐中，在1300 1700°C下熔煉，反應(yīng)時(shí)間2 小時(shí)，之后在1000 1500°C下保溫10 120分鐘，得到釩富集渣和含鎳磷鐵熔液；2.先將熔煉完成之釩富集渣樣取出，再將含鎳磷鐵熔液倒出在大氣中自然冷卻；3.將冷卻后的含鎳磷鐵塊破碎，再制成含鎳磷鐵錠，含鎳磷鐵錠中V為0. 1 %，P 為 20. 0%，F(xiàn)e 為 73. 7%，Cr 為 0. 9%，Ni 為 1. 1 %，Cu 為 0. 47% ；4.得到的釩富集渣中:V 為 17. 3%，P 為 3. 5%，F(xiàn)e 為 50. 46%，Cr 為 6. 38%，Ni 為0. 22%, Cu為0. 4% ；將其研磨、造粒，利用本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)提釩的 方法將釩富集渣加Na2C03焙燒一用水浸取一過(guò)濾一濾液用CaCl2等除磷劑除磷一沉釩進(jìn) 行提釩，得到高純度的五氧化二釩。
權(quán)利要求
一種含釩磷鐵富集釩的方法，以含釩磷鐵為原料，其特征在于，將含釩磷鐵與氧化劑進(jìn)行高溫熔煉，得到高釩富集渣與含鎳磷鐵，將高釩富集渣用現(xiàn)有提釩技術(shù)進(jìn)行提釩，得到高純度的五氧化二釩，含鎳磷鐵制成含鎳磷鐵錠，具體步驟依次如下(1)首先將含釩磷鐵破碎，以含釩磷鐵重量的0.1～2倍的氧化劑如Fe2O3均勻混合，將混合完成后之生料投入高溫爐中，在不高于1700℃下熔煉，反應(yīng)時(shí)間1～5小時(shí)，之后在1000～1500℃下保溫10～120分鐘，得到釩富集渣和含鎳磷鐵熔液；(2)先將熔煉完成之釩富集渣樣取出，再將含鎳磷鐵熔液倒出在大氣中自然冷卻；(3)將冷卻后的含鎳磷鐵塊破碎，再制成含鎳磷鐵錠；(4)將釩富集渣研磨造粒，利用本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)提釩的方法將釩富集渣加Na2CO3焙燒→用水浸取→過(guò)濾→濾液用CaCl2等除磷劑除磷→沉釩進(jìn)行提釩，得到高純度的五氧化二釩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含釩磷鐵富集釩的方法，其特征在于，所述的氧化劑是 Fe2O3、Fe3O4、O2 或 SiO20
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含釩磷鐵富集釩的方法，其特征在于，所述的氧化劑與 含釩磷鐵混合的最佳量為含釩磷鐵的0. 3 1倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含釩磷鐵富集釩的方法，其特征在于，所述的高溫爐是 中頻爐、電爐或高溫爐；所述的熔煉溫度，最佳溫度為1300 1700°C ；所述的熔煉時(shí)間，最 佳時(shí)間為2 3小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種含釩磷鐵富集釩的方法，是以含釩磷鐵為原料，將含釩磷鐵與氧化劑進(jìn)行高溫熔煉，得到高釩富集渣與含鎳磷鐵。將高釩富集渣用現(xiàn)有提釩技術(shù)進(jìn)行提釩，得到高純度的五氧化二釩；將含鎳磷鐵制成含鎳磷鐵錠。本發(fā)明方法具有環(huán)保、工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、節(jié)省耗能、釩提取率高、生產(chǎn)成本低、副產(chǎn)品價(jià)值高、投資少等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C22B34/22GK101892396SQ20091016233
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2009年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月12日
發(fā)明者劉永浩, 孫玉龍, 蔡明哲 申請(qǐng)人:虹京環(huán)保有限公司