高鐵型含釩鈣化熟料的浸出方法及生產釩氧化物的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高鐵型含釩鈣化熟料的浸出方法及生產釩氧化物的方法。所述浸出方法包括：將高鐵型含釩鈣化熟料加入水中，攪拌形成漿料，其中，高鐵型含釩鈣化熟料中含有按重量計不低于2%的鐵；用硫酸將漿料的pH控制為3～4，然后加入過硫酸銨，其中，過硫酸銨的加入量能夠將高鐵型含釩鈣化熟料中的鐵元素氧化為三價鐵；用硫酸進一步將漿料的pH控制為2.6～3.2，在攪拌條件下浸出，然后過濾，得到浸出液。本發(fā)明的優(yōu)點包括：能夠大幅度減輕因鐵的影響導致釩轉浸率降低和低濃度黑色浸出液不宜作浸出劑循環(huán)使用等問題，有利于氧化釩生產工藝的穩(wěn)定運行。
【專利說明】高鐵型含釩鈣化熟料的浸出方法及生產釩氧化物的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及釩渣鈣化焙燒并酸浸以制備釩氧化物的【技術領域】，具體來講，涉及一種浸出高鐵型含釩鈣化熟料中釩元素的方法，以及一種使用該浸出高鐵型含釩鈣化熟料中釩元素的方法來生產釩氧化物的方法。
【背景技術】
[0002]通常，為了避免采用釩渣鈉化焙燒-水浸提釩工藝生產氧化釩帶來的三廢處理困難的問題，以實現釩鈦磁鐵礦中釩資源的有效清潔利用，開發(fā)了轉爐釩渣鈣化焙燒-硫酸浸出的氧化釩生產工藝。轉爐釩渣鈣化焙燒-硫酸浸出的氧化釩生產工藝因具有產品質量高，廢水、廢渣可實現低成本循環(huán)利用等優(yōu)點，而成為制取氧化釩工藝的新方向。
[0003]然而，在采用轉爐釩渣鈣化焙燒-硫酸浸出的氧化釩生產工藝進行實際生產的過程中，常常會出現浸出液顏色變?yōu)楹谏意C轉浸率降低的情況，嚴重時甚至影響工藝的穩(wěn)定順行。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于解決上述現有技術不足中的至少一項。
[0005]例如，本發(fā)明的目的之一在于提供一種解決高鐵型熟料浸出液變黑、釩轉浸率不高的方法。該方法在新釩廠生產初期等生產異常情況下，能夠有效提高浸出工序的釩收率、有助于浸出工序經濟穩(wěn)定運行，有利于降低成本，增加產值。
[0006]本發(fā)明的一方面提供了一種高鐵型含釩鈣化熟料的浸出方法。所述浸出方法包括依次進行的以下步驟:將高鐵型含釩鈣化熟料加入水中，攪拌形成漿料，其中，高鐵型含釩鈣化熟料中含有按重量計不低于2%的鐵；用硫酸將漿料的pH控制為3?4，然后加入過硫酸銨，其中，過硫酸銨的加入量能夠將高鐵型含釩鈣化熟料中的鐵元素氧化為三價鐵；用硫酸進一步將漿料的PH控制為2.6?3.2，在攪拌條件下浸出，然后過濾，得到浸出液。
[0007]本發(fā)明的另一方面提供了一種高鐵型含釩鈣化熟料的浸出方法。所述浸出方法包括依次進行的以下步驟:向浸出劑中加入過硫酸銨，其中，浸出劑的成份按重量計含有3?10g/L 的 V5+、0.05 ?2.0g/L 的 V4+，0.015 ?0.3g/L 的 TFe，浸出劑的 pH 為 3 ?4，過硫酸銨的加入量能夠將浸出劑中的V4+和TFe氧化為V5+和三價鐵；將高鐵型含釩鈣化熟料加入浸出劑中，攪拌形成漿料，其中，高鐵型含釩鈣化熟料中含有按重量計不低于2%的鐵；用硫酸將漿料的PH控制為3?4，然后加入過硫酸銨，其中，過硫酸銨的加入量能夠將高鐵型含釩鈣化熟料中的鐵元素氧化為三價鐵；用硫酸進一步將漿料的PH控制為2.6?3.2，在攪拌條件下浸出，然后過濾，得到浸出液。
[0008]本發(fā)明的又一方面提供了一種生產釩氧化物的方法。所述方法包括轉爐釩渣鈣化焙燒、硫酸浸出、沉釩和煅燒，其中，所述硫酸浸出采用如上所述的浸出方法來實現。
[0009]與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果包括:能夠大幅度減輕因鐵的影響導致釩轉浸率降低和低濃度黑色浸出液不宜作浸出劑循環(huán)使用等問題，有利于氧化釩生產工藝的穩(wěn)定運行。
【具體實施方式】
[0010]在下文中，將結合示例性實施例來詳細說明本發(fā)明的高鐵型含釩鈣化熟料浸出方法及生產釩氧化物的方法。
[0011]經過對現有的轉爐釩渣鈣化焙燒-硫酸浸出的氧化釩生產工藝的分析，發(fā)明人發(fā)現在實際生產過程中，常常會因控制不當而導致轉爐釩渣鈣化焙燒后獲得的含釩鈣化熟料中存在部分未被氧化的磁性物(主要是金屬鐵)，這是造成硫酸浸出所得的浸出液變?yōu)楹谏医档外C轉浸率的主要原因。并且，當黑色的浸出液或者清洗過從黑色浸出液中過濾得到的殘渣的洗水返回浸出工序循環(huán)使用時，會導致釩轉浸率大幅度降低，且黑色溶液對該氧化釩生產工藝會產生長時間的影響，嚴重時甚至影響工藝的穩(wěn)定順行。
[0012]根據本發(fā)明一方面的高鐵型含釩鈣化熟料的浸出方法包括依次進行的以下步驟:將高鐵型含釩鈣化熟料加入水中，攪拌形成漿料，其中，高鐵型含釩鈣化熟料中含有按重量計不低于2%的鐵；用硫酸將漿料的pH控制為3?4，然后加入過硫酸銨，例如，過硫酸銨的加入量為浸出劑中金屬鐵摩爾量的0.45?0.55倍，其中，過硫酸銨的加入量能夠將高鐵型含釩鈣化熟料中的鐵元素氧化為三價鐵；用硫酸進一步將漿料的PH控制為2.6?3.2，在攪拌條件下浸出，然后過濾，得到浸出液。優(yōu)選地，在加入過硫酸銨的步驟和在攪拌條件下浸出的步驟，將漿料的溫度控制為30?60°C。此外，在攪拌條件下浸出的步驟中，浸出時間優(yōu)選為45min?75min。
[0013]根據本發(fā)明另一方面的高鐵型含釩鈣化熟料的浸出方法包括依次進行的以下步驟:向浸出劑中加入過硫酸銨，其中，浸出劑的成份按重量計含有3?10g/L的V5+、0.05?
2.0g/L的V4+，0.015?0.3g/L的TFe，浸出劑的pH為3?4，過硫酸銨的加入量能夠將浸出劑中的V4+和TFe氧化為V5+和三價鐵`，例如，過硫酸銨的加入量為浸出劑中V4+、TFe摩爾量之和的0.45?0.55倍；將高鐵型含釩鈣化熟料加入浸出劑中，攪拌形成漿料，其中，高鐵型含釩鈣化熟料中含有按重量計不低于2%的鐵；用硫酸將漿料的pH控制為3?4，這里，優(yōu)選地，可將漿料的液固比控制為1.8?2.3:1，然后加入過硫酸銨，例如，過硫酸銨的加入量為浸出劑中金屬鐵摩爾量的0.45?0.55倍，其中，過硫酸銨的加入量能夠將高鐵型含釩鈣化熟料中的鐵元素氧化為三價鐵；用硫酸進一步將漿料的PH控制為2.6?3.2，在攪拌條件下浸出，然后過濾，得到浸出液。優(yōu)選地，在向浸出劑中加入過硫酸銨的步驟、用硫酸將漿料的PH控制為3?4的步驟和在攪拌條件下浸出的步驟中，都可以將漿料的溫度控制為30?60°C。優(yōu)選地，在向浸出劑中加入過硫酸銨的步驟也可進行攪拌，并且可將該步驟的反應時間控制為I?lOmin。此外，在攪拌條件下浸出的步驟中，浸出時間優(yōu)選為45min?75min。
[0014]在本發(fā)明的方法中，高鐵型含釩鈣化熟料中含有按重量計2%?6%的鐵，例如，也可以含有按重量計3%?5%的鐵。
[0015]氧化釩生產過程中因設備、操作等各方面原因導致釩渣金屬鐵控制不夠穩(wěn)定致使部分低價鐵存在于鈣化熟料中，在浸出時這些低價鐵能被硫酸溶解到溶液中并還原五價釩。因此，當熟料中有金屬鐵或亞鐵存在時，浸出溶液中將同時有四價釩、五價釩以及鐵離子存在，各種離子顏色的混合使溶液顏色呈黑色。因為V5+水解的pH=l.5?2.5，而V4+水解的pH=4.5?5.0。由此，當高鐵型含釩鈣化熟料浸出時，浸出體系中由于攪拌等因素，存在部分區(qū)域酸度的偏析，使得部分四價釩提前水解，造成釩的遺失。而當溶液中加入過硫酸銨后，低價鐵被迅速氧化為高價形成Fe (OH) 3沉淀，部分被還原的低價釩也迅速被氧化為高價，避免了提前水解。因此，向溶液中加入過硫酸銨，不僅能改善浸出液顏色，同時也能進一步提高浸出工序的釩收率，減少了不必要的釩損失。由于工業(yè)生產中為使工序經濟高效的運行，濃度較低、不適于沉釩的浸出液將被用作于下次浸出的浸出劑。而當黑色的含釩稀液被用作浸出劑時，隨著熟料與浸出劑的混合，浸出體系的PH不斷上升，到達一定范圍時浸出劑中存在的V4+大量沉淀損失，同時，浸出劑中存在的部分低價鐵還會還原熟料中浸出的V5+為V4+，部分V4+水解形成沉淀又再次造成溶液中釩的損失。因此，浸出前向浸出劑中加入與浸出劑中V4+、TFe摩爾量之和相適應的過硫酸銨，能有效的降低低價鐵、低價釩對釩收率的影響，同時也能消除其對下步工序的影響。
[0016]根據本發(fā)明又一方面的生產釩氧化物的方法包括轉爐釩渣鈣化焙燒、硫酸浸出、沉釩和煅燒等工序，其中，硫酸浸出工序采用如上所述的浸出方法來實現。
[0017]以下結合具體示例和對比例對本發(fā)明的示例性實施例作進一步的闡述。具體示例僅用于說明本發(fā)明，而不是以任何方式來限制本發(fā)明。
[0018]示例 I
[0019]取200mL自來水升溫至50°C后，用硫酸調節(jié)pH=3.2，攪拌并加入6.5g過硫酸銨，8min后加入IOOg含鐵量為3%的鈣化熟料攪拌浸出，浸出條件為:pH=2.8、浸出溫度50°C、浸出時間60min ;浸出完畢后過濾洗滌，分析浸出液中V5+、V4+、TFe濃度分別為27.75g/L、〈0.05g/L、0.015g/L，釩轉浸率為 85.5%。
[0020]對比例I
[0021 ] 取IOOg含鐵量為3%的鈣化熟料與200mL浸出劑(自來水)按液固比2:1比例混合后攪拌浸出，浸出參數控制:PH=2.8、浸出溫度50°C、浸出時間60min，過濾洗滌后濾液中V5+、V4+、TFe 濃度分別為 24.86g/L、1.26g/L 和 0.227g/L ;釩轉浸率為 80.2%。
[0022]示例 2
[0023]取200mL V5+、V4+、TFe 濃度分別為 10g/L、〈0.05g/L 和 0.015g/L 的含釩稀液為浸出劑，升溫至50°C后，用硫酸調節(jié)pH=3.9，攪拌并加入7.0g過硫酸銨，3min后加入IOOg含鐵量為3%的鈣化熟料攪拌浸出，浸出條件為:pH=3.1、浸出溫度40°C、浸出時間50min ;浸出完畢后過濾洗滌，分析浸出液中V5+、V4+、TFe濃度分別為29.75、〈0.05g/L、0.015g/L，釩轉浸率為85.6%。
[0024]對比例2
[0025]取200mL V5+、V4+、TFe 濃度分別為 10g/L、〈0.05g/L 和 0.015g/L 的含釩稀液為浸出劑，與IOOg含鐵量為3%的鈣化熟料攪拌浸出。浸出參數控制:pH=3.1、浸出溫度40°C、浸出時間50min，過濾洗滌后浸出液中V5+、V4+、TFe濃度分別為26.49g/L、l.21g/L和0.25g/L ;釩轉浸率為78.1%。
[0026]示例3
[0027]取200mL V5+、V4+、TFe 濃度分別為 6.45g/L、1.48g/L 和 0.26g/L 的含釩稀液為浸出劑，升溫至55°C后用硫酸調節(jié)pH=3.5，攪拌加入1.37g過硫酸銨，IOmin后加入IOOg含鐵量為3%的鈣化熟料制成料漿，升溫至45°C后再用硫酸調節(jié)pH=3.5后再加入Sg過硫酸銨，3min后攪拌浸出，浸出參數為:pH=3.0、浸出溫度50°C、浸出時間70min ;過濾洗滌后浸出液中 V5+、V4+、TFe 濃度分別為 30.75、〈0.05g/L、0.015g/L，釩轉浸率為 86.4%。
[0028]對比例3
[0029]取200mL V5+、V4+、TFe 濃度分別為 6.45g/L、1.48g/L 和 0.26g/L 的含釩稀液為浸出劑，與IOOg含鐵量為3%的鈣化熟料攪拌浸出。浸出參數控制:pH=3.0、浸出溫度50°C、浸出時間70min。過濾洗滌后濾液中V5+、V4+、TFe濃度分別為21.27g/L、l.84g/L和0.246g/L ;釩轉浸率為72.6%。
[0030]綜上所述，本發(fā)明的方法具有以下優(yōu)點:
[0031](I)浸出液顏色變正常。由于氧化劑能夠氧化四價釩為五價，浸出溶液過濾后V4+濃度低于0.05%,不會影響浸出液顏色。
[0032](2)釩轉浸率大幅度提高。由于加入了氧化劑，低價鐵得以快速氧化為Fe(OH)JX淀，V4+被氧化為V5+不易水解沉淀，溶液過濾后V4+濃度低于0.05%，減輕了對釩收率的影響。
[0033](3)生產組織穩(wěn)定，成本降低。由于黑色浸出液不時出現影響浸出工序的正常生產，同時也使釩大量損失。此方法有效的降低了浸出過程中不必要的釩損失，有利于生產成本的降低和生產收益的增加。
[0034]盡管上面已經結合示例性實施例描述了本發(fā)明，但是本領域普通技術人員應該清楚，在不脫離權利要求的精神和范圍的情況下，可以對上述實施例進行各種修改。
【權利要求】
1.一種高鐵型含釩鈣化熟料的浸出方法，其特征在于，所述浸出方法包括依次進行的以下步驟: 將高鐵型含釩鈣化熟料加入水中，攪拌形成漿料，其中，高鐵型含釩鈣化熟料中含有按重量計不低于2%的鐵； 用硫酸將漿料的PH控制為3?4，然后加入過硫酸銨，其中，過硫酸銨的加入量能夠將高鐵型含釩鈣化熟料中的鐵元素氧化為三價鐵； 用硫酸進一步將漿料的PH控制為2.6?3.2，在攪拌條件下浸出，然后過濾，得到浸出液。
2.根據權利要求1所述的高鐵型含釩鈣化熟料的浸出方法，其特征在于，所述高鐵型含釩鈣化熟料中含有2%?6%的鐵。
3.根據權利要求1所述的高鐵型含釩鈣化熟料的浸出方法，其特征在于，所述加入過硫酸銨的步驟和所述在攪拌條件下浸出的步驟將漿料的溫度控制為30?60°C。
4.根據權利要求3所述的高鐵型含釩鈣化熟料的浸出方法，其特征在于，所述在攪拌條件下浸出的步驟中浸出時間為45min?75min。
5.一種高鐵型含釩鈣化熟料的浸出方法，其特征在于，所述浸出方法包括依次進行的以下步驟: 向浸出劑中加入過硫酸銨，其中，浸出劑的成份按重量計含有3?10g/L的V5+、0.05?2.0g/L的V4+，0.015?0.3g/L的TFe，浸出劑的pH為3?4，過硫酸銨的加入量能夠將浸出劑中的V4+和TFe氧化為V5+和三價鐵； 將高鐵型含釩鈣化熟 料加入浸出劑中，攪拌形成漿料，其中，高鐵型含釩鈣化熟料中含有按重量計不低于2%的鐵； 用硫酸將漿料的PH控制為3?4，然后加入過硫酸銨，其中，過硫酸銨的加入量能夠將高鐵型含釩鈣化熟料中的鐵元素氧化為三價鐵； 用硫酸進一步將漿料的PH控制為2.6?3.2，在攪拌條件下浸出，然后過濾，得到浸出液。
6.根據權利要求5所述的高鐵型含釩鈣化熟料的浸出方法，其特征在于，所述高鐵型含釩鈣化熟料中含有2%?6%的鐵。
7.根據權利要求5所述的高鐵型含釩鈣化熟料的浸出方法，其特征在于，所述向浸出劑中加入過硫酸銨的步驟、所述用硫酸將漿料的PH控制為3?4的步驟和所述在攪拌條件下浸出的步驟將漿料的溫度控制為30?60°C。
8.根據權利要求7所述的高鐵型含釩鈣化熟料的浸出方法，其特征在于，所述在攪拌條件下浸出的步驟中浸出時間為45min?75min。
9.一種生產釩氧化物的方法，所述方法包括轉爐釩渣鈣化焙燒、硫酸浸出、沉釩和煅燒，其特征在于，所述硫酸浸出采用如權利要求1至8中任意一項所述的浸出方法來實現。
【文檔編號】C22B1/02GK103436690SQ201310373469
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月23日 優(yōu)先權日:2013年8月23日
【發(fā)明者】盧曉林, 何文藝, 申彪, 郭繼科, 葉露, 張 林, 彭一村 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司