綜合利用釩渣的方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了綜合利用釩渣的方法，該方法包括：將釩渣、鈣鹽和還原劑進(jìn)行混合，以便得到混合物料；將混合物料進(jìn)行直接還原冶煉，以便得到金屬化球團(tuán)；將金屬化球團(tuán)進(jìn)行磨礦磁選，以便分別得到還原鐵粉和富釩渣；將富釩渣進(jìn)行氧化焙燒，以便得到釩酸鈣熟料；以及將釩酸鈣熟料進(jìn)行提釩處理，以便得到五氧化二釩。該方法實(shí)現(xiàn)了釩渣中的鐵資源的回收。首先通過鈣化，還原，磁選回收鐵，然后富釩渣直接氧化焙燒得到高價(jià)釩酸鈣熟料，利用目前成熟的酸浸?沉釩?煅燒工藝生產(chǎn)五氧化二釩。
【專利說明】
綜合利用釩渣的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及有色金屬提取技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及綜合利用釩渣的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]釩具有良好的可塑性，在常溫下可乳成片、箔和拉成絲，一定溫度下具有彈性和延展性。少量的晶間雜質(zhì)，特別是C、0、N和H等元素，會(huì)使其硬度和脆性增加，但卻使其延展性下降。釩具有較高的沖擊值、良好的焊接性和傳熱性，對海水、堿溶液、有機(jī)酸與無機(jī)酸有較好的抗腐蝕性能，可用作船舶的結(jié)構(gòu)材料和化學(xué)容器、無縫薄壁管等的材料。
[0003]世界上約有60%的釩是從釩渣中提取的。釩渣是指含釩鐵水經(jīng)轉(zhuǎn)爐吹煉氧化成為富含釩氧化物以及鐵氧化物的一種爐渣。釩渣是由MFe、Fe0、Si02、V203、Ti02、Ca0、Al203、MgOXr2O3等組分構(gòu)成的，其中，TFe質(zhì)量含量20?45%，V質(zhì)量含量以V2O5計(jì)14?25%?，F(xiàn)行釩渣的提釩方法是與添加劑混勻后放入回轉(zhuǎn)窯或多膛爐內(nèi)進(jìn)行氧化焙燒，得到可溶性的釩酸鹽，通過濕法浸出手段將釩從固相轉(zhuǎn)移到液相后再進(jìn)行沉釩，將沉釩產(chǎn)物煅燒得到V2O5產(chǎn)品O
[0004]對釩渣提釩研究的熱點(diǎn)是如何提高釩的回收率，而對釩渣中鐵的回收鮮有報(bào)道。本發(fā)明提出一種綜合利用釩渣的新方法，通過直接還原-磨礦磁選先將釩渣中的鐵進(jìn)行回收，再利用直接氧化-濕法浸出的方法提釩，這樣就實(shí)現(xiàn)了釩渣中釩和鐵的回收，是一種節(jié)能減排綜合處理銀渣的新方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種綜合利用釩渣的方法，該方法實(shí)現(xiàn)了釩渣中有價(jià)元素鐵和釩的分步提取。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種綜合利用釩渣的方法，包括:將釩渣、鈣鹽和還原劑進(jìn)行混合，以便得到混合物料;將所述混合物料進(jìn)行直接還原冶煉，以便得到金屬化球團(tuán)；將所述金屬化球團(tuán)進(jìn)行磨礦磁選，以便分別得到還原鐵粉和富釩渣;將所述富釩渣進(jìn)行氧化焙燒，以便得到釩酸鈣熟料；以及將所述釩酸鈣熟料進(jìn)行提釩處理，以便得到五氧化二釩。
[0007]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的綜合利用釩渣的方法，將釩渣與還原劑、鈣鹽混合后先經(jīng)過直接還原得到金屬化球團(tuán)，再通過磨礦磁選回收金屬鐵，并得到富釩渣，富釩渣直接氧化焙燒得到釩酸鈣，利用目前成熟的濕法浸出手段進(jìn)行提釩。由此，該方法先提鐵再提釩，實(shí)現(xiàn)了釩渣中有價(jià)元素鐵和釩的分步提取，并且，鐵和釩的回收率均顯著提高。此外，該方法操作簡單，實(shí)現(xiàn)容易，可以連續(xù)化大規(guī)模生產(chǎn)。
[0008]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的綜合利用釩渣的方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0009]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述釩渣中全鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于20%。
[0010]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述鈣鹽為氧化鈣、碳酸鈣、碳酸氫鈣和氫氧化鈣中的至少一種。
[0011]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述還原劑為還原煤、半焦或焦炭中的至少一種。
[0012]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述釩渣、鈣鹽和還原劑的重量配比為100:5-30:5-
12ο
[0013]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述直接還原冶煉采用轉(zhuǎn)底爐、回轉(zhuǎn)窯、車底爐或者隧道窯。
[0014]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述直接還原冶煉的溫度為1100-1300°C。
[0015]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述氧化焙燒的溫度為600-1300°C。
【附圖說明】
[0016]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的綜合利用釩渣的方法的流程示意圖。
[0017]圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的綜合利用釩渣的方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種綜合利用釩渣的方法。參考圖1-2，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，對該對綜合利用釩渣的方法進(jìn)行解釋說明，該方法包括:
[0020]SlOO 混合
[0021]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將釩渣、鈣鹽和還原劑進(jìn)行混合，以便得到混合物料。發(fā)明人在原料中添加了鈣鹽，I丐鹽可以使得釩渣中的釩以CaV204(Ca0.V2O3)的形式存在，進(jìn)而可以使得釩能夠在進(jìn)行直接氧化焙燒后通過酸浸提釩。因此，預(yù)先向釩渣中加入鈣鹽，便于后續(xù)提I凡處理，進(jìn)而提尚I凡回收率。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，釩渣的全鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于20%。由此，鐵的回收率高，如果釩渣中鐵含量過低，釩渣的利用價(jià)值低，失去了利用本方法分步提取鐵和釩的意義。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，鈣鹽為選自氧化鈣、碳酸鈣、碳酸氫鈣和氫氧化鈣中的至少一種。由此，鈣鹽的助熔和提釩效果好。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還原劑的種類并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，還原劑為選自還原煤、半焦和焦炭的至少一種。由此，還原效果好，并且，還原劑的價(jià)格低，有利于降低生產(chǎn)成本。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，釩渣、鈣鹽和還原劑的重量配比為100: 5-30:5_12。由此，按該比例混和制備的混合物料團(tuán)塊，還原效果好，金屬化率高，并且還原冶煉的溫度低。如果鈣鹽的用量過少，生成釩酸鈣的反應(yīng)不充分，而鈣鹽的用量過多時(shí)，過量的鈣鹽在后續(xù)濕法浸出中會(huì)消耗大量的化學(xué)試劑影響生產(chǎn)成本。同時(shí)，如果還原劑的用量過少，鐵的還原不充分，而如果還原劑的用量過多，會(huì)造成還原劑的浪費(fèi)。
[0026]S200直接還原冶煉
[0027]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將混合物料進(jìn)行直接還原冶煉，以便得到金屬化球團(tuán)。通過直接還原冶煉，使釩渣中的鐵的氧化物被還原。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，直接還原冶煉可以采用轉(zhuǎn)底爐、回轉(zhuǎn)窯、車底爐或者隧道窯。進(jìn)而可以提高該方法的適用性。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，直接還原冶煉的溫度可以為1100-1300攝氏度。該溫度下，還原效果好，金屬化團(tuán)塊的金屬化率高。如果溫度太高會(huì)導(dǎo)致物料熔化，侵蝕設(shè)備，排料困難，影響正常生產(chǎn)，溫度太低鐵的還原效果差，金屬化率低。
[0029]S300磨礦磁選
[0030]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將上述實(shí)施例經(jīng)過直接還原冶煉得到的金屬化球團(tuán)進(jìn)行磨礦磁選，以便分別得到還原鐵粉和富釩渣。其中，還原鐵為磁性部分，富釩渣為非磁性部分。由此，從金屬化團(tuán)塊中分離出還原鐵，使釩得到富集，富釩渣中五氧化二釩品位增加5%以上，有利于后續(xù)的焙燒和濕法提取，使釩的回收率提高。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還原鐵為還原鐵粉，可以作為煉鋼原料。
[0031]其中，需要說明的是，本文中所提到的“富釩渣”是相對于原料中的釩渣而言的，原料中的釩渣通過還原冶煉處理和磨礦磁選處理使其中的含鐵成份被分離出去，相應(yīng)地，釩得到了富集，進(jìn)而，釩的含量相對于原料中的釩渣有所提高，形成了富釩渣。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，富釩渣中釩的含量為17%?32% (以V2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì))。
[0032]S400氧化焙燒
[0033]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將富釩渣進(jìn)行氧化焙燒，以便得到釩酸鈣熟料。由此，將富釩渣中的釩氧化為正四價(jià)或正五價(jià)的釩，只有正四價(jià)或正五價(jià)的釩酸鈣才是可溶的，從而，便于后續(xù)的提釩處理，釩的回收率高。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，氧化焙燒處理的處理方式不受特別的限制，只要能將富釩渣中的釩氧化為正四價(jià)或正五價(jià)即可。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，可以直接在熔融狀態(tài)下對富釩渣強(qiáng)制供氧，使富釩渣中的釩氧化形成可溶性釩酸鈣。根據(jù)本發(fā)明的另一些實(shí)施例，將富釩渣冷卻、破碎后，再進(jìn)行氧化焙燒，形成可溶性釩酸鈣。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，氧化焙燒反應(yīng)條件不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，氧化焙燒溫度為600°C?1300°C。發(fā)明人通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在此溫度區(qū)間，高價(jià)釩酸鈣的氧化反應(yīng)進(jìn)行的最快最徹底，一方面，氧化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以高溫不利于氧化反應(yīng)的進(jìn)行，另一方面，溫度太低又限制了氧化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)因素，焙燒溫度為600°C?1300°C時(shí)，高價(jià)釩酸鈣的氧化反應(yīng)的反應(yīng)速率快，效果好。
[0036]S500提釩處理
[0037]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將釩酸鈣熟料進(jìn)行提釩處理，得到五氧化二釩。由此，從釩渣熟料中分離得到五氧化二釩。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，該提釩處理可以是現(xiàn)有的酸浸-沉釩-煅燒工藝處理，提釩效果好，效率高。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，本發(fā)明上述實(shí)施例的綜合利用釩渣的方法中，首先將釩渣與還原劑、鈣鹽進(jìn)行混合造塊，直接還原后進(jìn)行磨礦磁選處理得到還原鐵粉和富釩渣，還原鐵粉可以直接作為煉鋼原料，富釩渣中的釩以CaV204(Ca0.V2O3)的形式存在，可以進(jìn)行直接氧化焙燒后酸浸提釩。
[0040]釩渣中鐵以三種形式存在，金屬鐵MFe，釩鐵尖晶石Fe0.V2O3和鐵橄欖石Fe0.S12，在還原過程中發(fā)生以下反應(yīng):[0041 ] 2Fe0.Si02+2Ca0+C = 2Ca0.Si02+2Fe+C0
[0042]Fe0.V203+Ca0+C = Ca0.V203+Fe+C0
[0043]富釩渣氧化焙燒過程得到釩酸鈣，反應(yīng)如下:
[0044]Ca0.V2O3+0.502 = Ca0.V2O4
[0045]Ca0.V203+02 = Ca0.V2O5
[0046]得到的釩酸鈣可以利用現(xiàn)有成熟的濕法工藝提釩。
[0047]下面參考具體實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行說明，需要說明的是，這些實(shí)施例僅僅是說明性的，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0048]實(shí)施例1
[0049]將國內(nèi)某提釩煉鋼廠釩渣(含全鐵35%，五氧化二釩16%)、氧化鈣(CaO質(zhì)量含量99.8 % )、還原煤(固定碳含量78 % )、按重量配比銀渣:氧化1丐:還原煤= 100:10:6進(jìn)行配料混料，混合料加入轉(zhuǎn)底爐進(jìn)行直接還原冶煉，冶煉溫度1300 °C，冶煉時(shí)間45min，得到金屬化球團(tuán)(金屬化率85%)，將金屬化球團(tuán)磨礦磁選得到還原鐵粉(全鐵品位95%)和富釩渣，還原鐵粉可以作為煉鋼原料。再將富釩渣直接進(jìn)行在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行氧化焙燒，焙燒溫度800°C，焙燒時(shí)間1.5h，得到釩酸鈣熟料，釩回收率98%，最后利用成熟的濕法提釩工藝處理釩酸鈣熟料得到五氧化二釩產(chǎn)品。
[0050]實(shí)施例2
[0051 ]將國內(nèi)某提釩煉鋼廠釩渣(含全鐵42%，五氧化二釩20%)、碳酸鈣(CaO質(zhì)量含量55.4% )、蘭炭(固定碳含量82% )、按重量配比f凡渣:碳酸|丐:蘭炭=100: 30:9進(jìn)行配料混料，混合料加入車底爐進(jìn)行直接還原冶煉，冶煉溫度1200°C，冶煉時(shí)間Ih，得到金屬化球團(tuán)(金屬化率88%)，將金屬化球團(tuán)磨礦磁選得到還原鐵粉(全鐵品位93.5%)和富釩渣，還原鐵粉可以作為煉鋼原料。再將富釩渣直接進(jìn)行在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)進(jìn)行氧化焙燒，焙燒溫度900°C，焙燒時(shí)間2h，得到釩酸鈣熟料，釩回收率95%，最后利用成熟的濕法提釩工藝處理釩酸鈣熟料得到五氧化二釩產(chǎn)品。
[0052]實(shí)施例3
[0053]將國內(nèi)某提釩煉鋼廠釩渣(含全鐵25%，五氧化二釩14%)、氫氧化鈣(CaO質(zhì)量含量73 % )、焦炭(固定碳含量86 % )、按重量配比銀渣:氫氧化1丐:焦炭=100: 21:12進(jìn)行配料混料，混合料加入隧道窯進(jìn)行直接還原冶煉，冶煉溫度1150 °C，冶煉時(shí)間1.5h，得到金屬化球團(tuán)(金屬化率83%)，將金屬化球團(tuán)磨礦磁選得到還原鐵粉(全鐵品位90.8%)和富釩渣，還原鐵粉可以作為煉鋼原料。再將富釩渣直接進(jìn)行在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行氧化焙燒，焙燒溫度7500C，焙燒時(shí)間lh，得到釩酸鈣熟料，釩回收率96%，最后利用成熟的濕法提釩工藝處理釩酸鈣熟料得到五氧化二釩產(chǎn)品。
[0054]實(shí)施例4
[0055]將國內(nèi)某提釩煉鋼廠釩渣(含全鐵30%，五氧化二釩15%)、碳酸氫鈣(CaO質(zhì)量含量73 % )、焦炭(固定碳含量86 % )、按重量配比銀渣:氫氧化1丐:焦炭=100: 21:12進(jìn)行配料混料，混合料加入回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行直接還原冶煉，冶煉溫度12500C，冶煉時(shí)間2h，得到金屬化球團(tuán)(金屬化率83.5% )，將金屬化球團(tuán)磨礦磁選得到還原鐵粉(全鐵品位95.8% )和富釩渣，還原鐵粉可以作為煉鋼原料。再將富釩渣直接進(jìn)行在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行氧化焙燒，焙燒溫度1150°C，焙燒時(shí)間lh，得到釩酸鈣熟料，釩回收率99%，最后利用成熟的濕法提釩工藝處理釩酸鈣熟料得到五氧化二釩產(chǎn)品。
[0056]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必針對的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。
[0057]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種綜合利用釩渣的方法，其特征在于，包括: 將釩渣、鈣鹽和還原劑進(jìn)行混合，以便得到混合物料； 將所述混合物料進(jìn)行直接還原冶煉，以便得到金屬化球團(tuán)； 將所述金屬化球團(tuán)進(jìn)行磨礦磁選，以便分別得到還原鐵粉和富釩渣； 將所述富釩渣進(jìn)行氧化焙燒，以便得到釩酸鈣熟料；以及 將所述釩酸鈣熟料進(jìn)行提釩處理，以便得到五氧化二釩。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜合利用釩渣的方法，其特征在于，所述釩渣中全鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于20 %。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述鈣鹽為氧化鈣、碳酸鈣、碳酸氫鈣和氫氧化鈣中的至少一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的綜合利用釩渣的方法，其特征在于，所述還原劑為還原煤、半焦或焦炭中的至少一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的綜合利用釩渣的方法，其特征在于，所述釩渣、鈣鹽和還原劑的重量配比為100:5-30:5-12。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的綜合利用釩渣的方法，其特征在于，所述直接還原冶煉采用轉(zhuǎn)底爐、回轉(zhuǎn)窯、車底爐或者隧道窯。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的綜合利用釩渣的方法，其特征在于，所述直接還原冶煉的溫度為1100-1300°C。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的綜合利用釩渣的方法，其特征在于，所述氧化焙燒的溫度為600-1300 °C。
【文檔編號】C22B34/22GK105907984SQ201610432018
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月15日
【發(fā)明人】宋文臣, 王靜靜, 李紅科, 曹志成, 薛遜, 吳道洪
【申請人】江蘇省冶金設(shè)計(jì)院有限公司