釩渣全濕法流態(tài)化提釩的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于釩化工冶金技術領域，尤其是一種釩渣全濕法流態(tài)化提釩的方法。
【背景技術】
[0002]釩渣是由含釩鐵水在含氧氣體存在下吹煉出的一種釩富集物料，鋼鐵工業(yè)中由釩鈦磁鐵礦生產(chǎn)的釩渣是提釩的主要原料。釩渣的成份與生產(chǎn)方法以及釩鈦磁鐵礦的成份有關，一般來說，釩渣由V205、Si02、A1203、MgO, Cr2O3.T12, CaO等組份組成，各工廠釩渣成份差異也很大，但其物相結(jié)構(gòu)基本相同，均由尖晶石、橄欖石、石英等物相組成。
[0003]釩渣提釩的傳統(tǒng)工藝采用的是鈉化焙燒-水浸提釩的方法，基本原理是以Na2CO3為添加劑，通過高溫鈉化焙燒(750?850 °C )將低價態(tài)的釩轉(zhuǎn)化為水溶性五價釩的鈉鹽，再對鈉化焙燒產(chǎn)物直接水浸，得到含釩的浸取液，后加入銨鹽制得多釩酸銨沉淀，經(jīng)還原焙燒后獲得釩的氧化物產(chǎn)品。
[0004]鈉化焙燒的工藝基本原理是以Na2CO3S添加劑，通過高溫鈉化焙燒(750?850°C )將低價態(tài)的釩轉(zhuǎn)化為水溶性五價釩的鈉鹽，再對鈉化焙燒產(chǎn)物直接水浸，得到含釩的浸取液，后加入銨鹽制得多釩酸銨沉淀，經(jīng)還原焙燒后獲得釩的氧化物產(chǎn)品。鈉化焙燒工藝釩回收率低，單次焙燒釩回收率為70%左右，經(jīng)多次焙燒后釩的回收率也僅為85% ;焙燒溫度高(750?850°C )，且需多次焙燒，能耗偏高；在焙燒過程中會產(chǎn)生有害的HClXl2等侵蝕性氣體，污染環(huán)境。
[0005]中國專利公開說明書CN1082617A提供了一種處理釩渣提取五氧化二釩的方法，其對吹煉得到的高溫釩渣在900?1300°C直接吹氧進行處理，促使渣中的低價釩氧化成為五氧化二釩，渣冷卻破碎后，在一定的溫度、堿濃度、氧分壓下浸出渣中的釩，該方法不必在釩渣降溫后再次高溫焙燒，能耗大為降低，并且避免了鈉化焙燒造成的環(huán)境污染，但存在金屬鐵無法回收，且釩回收率低的問題。
[0006]中國專利公開說明書CN101899582A提高了一種由釩渣提取五氧化二釩的方法，其將釩渣于800?1000°C焙燒，熟料經(jīng)過20?50%堿濃度的堿液堿浸，后經(jīng)過除硅、冷卻結(jié)晶得到正釩酸鈉晶體，后經(jīng)過轉(zhuǎn)溶、酸性銨鹽沉釩得到釩酸銨。該方法存在雜質(zhì)難以脫除、過濾困難的問題，同時避免不了酸性氨氮廢水的問題，且其釩回收率低于90%。
[0007]綜上所述，現(xiàn)有技術中，火法提釩過程中一般存在焙燒溫度高，釩轉(zhuǎn)化率回收率低，釩回收過程中存在有毒氣體及大量酸性氨氮廢水排放等問題；濕法提釩過程中存在需要加壓設備，設備投資大，選型困難，釩液雜質(zhì)難以凈化，釩產(chǎn)品純度低等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種釩渣全濕法流態(tài)化提釩的方法，以得到高純度的釩產(chǎn)品。
[0009]為解決上述技術問題，本發(fā)明采取下述工藝步驟:(I)將1凡澄與質(zhì)量濃度I?50%的H2SO4溶液加入流態(tài)化反應器中，從反應器底部通入氧化性氣體，使銀澄在液體中呈現(xiàn)流態(tài)化狀態(tài)；
(2)釩渣與H2SO4溶液的混合料漿在50?100°C流態(tài)化常壓反應0.5?3h，得到反應料漿；
(3)將反應料漿進行過濾分離，得到釩溶出液和提釩尾渣；
(4)將釩溶出液進行除雜處理，沉釩得到釩產(chǎn)品。
[0010]本發(fā)明所述步驟(I)中的氧化性氣體為空氣和/或氧氣，流量為0.1?lm3/h*kg隹凡澄(g卩按每kg I凡澄流量為0.1?lm3/h計算氧化性氣體的流量)。
[0011]本發(fā)明所述步驟(I)中，釩渣與H2SO4S液的質(zhì)量比為1:1?6。
[0012]本發(fā)明沉釩需要兩步操作，首先調(diào)節(jié)pH為弱酸性，去除硅、鐵等雜質(zhì)；然后在pH為
1.5?3.5水解沉淀釩產(chǎn)品-紅餅。除雜處理過程為:Na2C03、Ca0調(diào)節(jié)釩溶出液的pH值為3?8。沉釩過程為:除雜后的釩溶出液調(diào)節(jié)pH到1.5?3.5，沉淀得到釩產(chǎn)品。
[0013]本發(fā)明所述步驟(2)中，反應時間為0.5?1.5h。
[0014]本發(fā)明所述步驟(4)中的釩產(chǎn)品加入到NaOH、Na2CO3S液或氨水溶液中溶解，然后進行銨沉，得到釩酸銨產(chǎn)品。
[0015]本發(fā)明通過釩渣在酸性溶液中氧化分解實現(xiàn)不同價態(tài)的釩化合物高效溶解，進入硫酸溶液；在釩溶解過程中，釩渣中的Fe、P和Si等雜質(zhì)同時進入硫酸溶液中；為了避免水解沉釩過程中雜質(zhì)進入紅餅中，影響釩產(chǎn)品純度，需要先進行除雜預處理，即用堿性物質(zhì)調(diào)高酸溶液PH值，實現(xiàn)雜質(zhì)脫除；脫除雜質(zhì)的釩溶液在進行水解沉釩，得到合格的釩(中間)產(chǎn)品-紅餅。最終，再用重溶-銨沉的方法得到合格的釩酸銨產(chǎn)品。
[0016]采用上述技術方案所產(chǎn)生的有益效果在于:本發(fā)明采用常壓流態(tài)化全濕法分解釩渣的方法，不需要高溫氧化焙燒或者加壓浸出的方法，實現(xiàn)了大幅度節(jié)能降耗，提釩過程清潔；而且反應在常壓低溫下進行，設備選型多，反應過程易于控制；同時可以實現(xiàn)釩的高效浸出，浸出率達到95%以上，釩產(chǎn)品純度高于99%。
【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0018]圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖。
【具體實施方式】
[0019]實施例1:圖1所示，本釩渣全濕法流態(tài)化提釩的方法如下所述。
[0020](I)配料:1kg I凡澄與5kg、10wt%的硫酸置于流態(tài)化反應器中，通入0.lm3/h的空氣，實現(xiàn)釩渣在硫酸溶液中的流態(tài)化；
(2)反應:混合料漿在80°C流態(tài)化反應器中常壓反應Ih;
(3)過濾:將步驟(2)所得反應料漿過濾，得到釩溶出液和提釩尾渣；
(4)除雜:向步驟(3)所得釩溶出液中加Na2CO3調(diào)節(jié)pH，在pH為7時實現(xiàn)Fe、P和Si的脫除；除雜后液調(diào)節(jié)PH到1.5，沉淀得到釩產(chǎn)品一紅餅；
(5)釩產(chǎn)品凈化:將步驟(4)所得紅餅加入到NaOH溶液中溶解，后進行銨沉得到釩酸銨
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[0021]經(jīng)檢測、計算，本實施例中釩的回收率為98.5%，釩酸銨產(chǎn)品純度為99.1%。
[0022]實施例2:圖1所示，本釩渣全濕法流態(tài)化提釩的方法如下所述。
[0023](I)配料:1kg釩渣與3kg、30wt%的硫酸置于流態(tài)化反應器中，通入0.5m3/h的空氣，實現(xiàn)釩渣在硫酸溶液中的流態(tài)化；
(2)反應:混合料漿在70°C流態(tài)化反應器中常壓反應1.5h ;
(3)過濾:將步驟(2)所得反應料漿過濾，得到釩溶出液和提釩尾渣；
(4)除雜:向步驟(3)所得釩溶出液中加CaO調(diào)節(jié)pH，在pH為3時實現(xiàn)Fe、P、Ca和Si的脫除；除雜后液調(diào)節(jié)PH到2.0，沉淀得到釩產(chǎn)品一紅餅；
(5)釩產(chǎn)品凈化:將步驟(4)所得紅餅加入到Na2CO3溶液中溶解，后進行除雜、銨沉，得到釩酸銨產(chǎn)品。
[0024]經(jīng)檢測、計算，本實施例中釩的回收率為96.5%，釩酸銨產(chǎn)品純度為99.5%。
[0025]實施例3:圖1所示，本釩渣全濕法流態(tài)化提釩的方法如下所述。
[0026](I)配料:1kg I凡澄與2kg、50wt%的硫酸置于流態(tài)化反應器中，通入1.0m3/h的空氣，實現(xiàn)釩渣在硫酸溶液中的流態(tài)化；
(2)反應:混合料漿在50°C流態(tài)化反應器中常壓反應3h；
(3)過濾:將步驟(2)所得反應料漿過濾，得到釩溶出液和提釩尾渣；
(4)除雜:向步驟(3)所得釩溶出液中加Na2CO3調(diào)節(jié)pH，在pH為4時實現(xiàn)Fe、P、和Si的脫除；除雜后液調(diào)節(jié)PH到2.5，沉淀得到釩產(chǎn)品一紅餅；
(5)釩產(chǎn)品凈化:將步驟(4)所得紅餅加入到氨水溶液中溶解，后進行除雜、銨沉得到隹凡fe錢廣品。
[0027]經(jīng)檢測、計算，本實施例中釩的回收率為99.5%，釩酸銨產(chǎn)品純度為99.6%。
[0028]實施例4:圖1所示，本釩渣全濕法流態(tài)化提釩的方法如下所述。
[0029](I)配料:1kg I凡澄與6kg、5wt%的硫酸置于流態(tài)化反應器中，通入1.0m3/h的空氣，實現(xiàn)釩渣在硫酸溶液中的流態(tài)化；
(2)反應:混合料漿在100°C流態(tài)化反應器中常壓反應0.5h ；
(3)過濾:將步驟(2)所得反應料漿過濾，得到釩溶出液和提釩尾渣；
(4)除雜:向步驟(3)所得釩溶出液中加Na2CO3調(diào)節(jié)pH,在pH為8時實現(xiàn)Fe、P、和Si的脫除；除雜后液調(diào)節(jié)PH到3.5，沉淀得到釩產(chǎn)品一紅餅；
(5)釩產(chǎn)品凈化:將步驟(4)所得紅餅加入到NaOH溶液中溶解，后進行除雜-銨沉得到隹凡fe錢廣品。
[0030]經(jīng)檢測、計算，本實施例中釩的回收率為95.5%，釩酸銨產(chǎn)品純度為99.4%。
[0031 ] 實施例5:圖1所示，本釩渣全濕法流態(tài)化提釩的方法如下所述。
[0032](I)配料:1kg I凡澄與1kg、lwt%的硫酸置于流態(tài)化反應器中，通入0.5m3/h的氧氣，實現(xiàn)釩渣在硫酸溶液中的流態(tài)化；
(2)反應:混合料漿在90°C流態(tài)化反應器中常壓反應2h；
(3)過濾:將步驟(2)所得反應料漿過濾，得到釩溶出液和提釩尾渣；
(4)除雜:向步驟(3)所得釩溶出液中加Na2CO3調(diào)節(jié)pH,在pH為6時實現(xiàn)Fe、P、和Si的脫除；除雜后液調(diào)節(jié)PH到3.0，沉淀得到釩產(chǎn)品一紅餅；
(5)釩產(chǎn)品凈化:將步驟(4)所得紅餅加入到NaOH溶液中溶解，后進行除雜-銨沉得到隹凡fe錢廣品。
[0033] 經(jīng)檢測、計算，本實施例中釩的回收率為96.5%，釩酸銨產(chǎn)品純度為99.4%。
【主權項】
1.一種釩渣全濕法流態(tài)化提釩的方法，其特征在于，該方法采用下述工藝步驟:(I)將釩渣與質(zhì)量濃度I?50%的H2SO4溶液加入流態(tài)化反應器中，從反應器底部通入氧化性氣體，使釩渣在液體中呈現(xiàn)流態(tài)化狀態(tài)； (2)釩渣與H2SO4溶液的混合料漿在50?100°C流態(tài)化常壓反應0.5?3h，得到反應料漿； (3)將反應料漿進行過濾分離，得到釩溶出液和提釩尾渣； (4)將釩溶出液進行除雜處理，沉釩得到釩產(chǎn)品。
2.根據(jù)權利要求1所述的釩渣全濕法流態(tài)化提釩的方法，其特征在于:所述步驟(I)中的氧化性氣體為空氣和/或氧氣，流量為0.1?lm3/h*kg I凡澄。
3.根據(jù)權利要求1所述的釩渣全濕法流態(tài)化提釩的方法，其特征在于:所述步驟(I)中，釩渣與H2SO4S液的質(zhì)量比為1:1?6。
4.根據(jù)權利要求1所述的釩渣全濕法流態(tài)化提釩的方法，其特征在于，所述步驟(4)中的除雜處理為:Na2C03、CaO調(diào)節(jié)釩溶出液的pH值為3?8。
5.根據(jù)權利要求1所述的釩渣全濕法流態(tài)化提釩的方法，其特征在于:所述步驟(4)中，除雜后的釩溶出液調(diào)節(jié)PH到1.5?3.5，沉淀得到釩產(chǎn)品。
6.根據(jù)權利要求1所述的釩渣全濕法流態(tài)化提釩的方法，其特征在于:所述步驟(2)中，反應時間為0.5?1.5h。
7.根據(jù)權利要求1一 5任意一項所述的釩渣全濕法流態(tài)化提釩的方法，其特征在于:所述步驟(4)中的釩產(chǎn)品加入到NaOH、似20)3溶液或氨水溶液中溶解，然后進行銨沉，得到隹凡fe錢廣品。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種釩渣全濕法流態(tài)化提釩的方法，該方法采用下述工藝步驟：（1）將釩渣與質(zhì)量濃度1～50%的H2SO4溶液加入流態(tài)化反應器中，從反應器底部通入氧化性氣體，使釩渣在液體中呈現(xiàn)流態(tài)化狀態(tài)；（2）釩渣與H2SO4溶液的混合料漿在50～100℃流態(tài)化常壓反應0.5～3h，得到反應料漿；（3）將反應料漿進行過濾分離，得到釩溶出液和提釩尾渣；（4）將釩溶出液進行除雜處理，沉釩得到釩產(chǎn)品。本方法采用常壓流態(tài)化全濕法分解釩渣的方法，不需要高溫氧化焙燒或者加壓浸出的方法，實現(xiàn)了大幅度節(jié)能降耗，提釩過程清潔；而且反應在常壓低溫下進行，設備選型多，反應過程易于控制；同時可以實現(xiàn)釩的高效浸出，浸出率達到95%以上，釩產(chǎn)品純度高于99%。
【IPC分類】C22B3-08, C22B7-04, C22B34-22
【公開號】CN104674015
【申請?zhí)枴緾N201510089520
【發(fā)明人】白瑞國, 李蘭杰, 陳東輝, 杜浩, 高明磊
【申請人】河北鋼鐵股份有限公司承德分公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年2月27日