一种分步提取钒渣中钒、铬、铁的清洁工艺方法技术

一种分步提取钒渣中钒、铬、铁的清洁工艺方法，包括如下步骤：钒渣经选择性氧化得到焙砂；所得焙砂用浸取剂浸取提钒，液固分离后得到含钒浸出液和提钒尾渣，含钒浸出液经产品转化制备钒系列产品；所得提钒尾渣与固硅剂加入到氢氧化钠溶液中，选择性固硅后进行氧化提铬，再经液固分离得到含铬浸出液和提铬尾渣，含铬浸出液经产品转化制备铬系列产品；所得提铬尾渣与还原剂混合，经磁化焙烧、磁选分离后，得到硅渣和铁精粉/富铁渣/还原铁粉。本发明专利技术实现了钒渣中钒、铬、铁等有价组分的分步提取与高效分离，避免了钒、铬、铁产品的相互夹带。此外，本发明专利技术所述工艺方法实现了废水的近零排放及终渣的资源化，清洁无污染。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，包括如下步骤：钒渣经选择性氧化得到焙砂；所得焙砂用浸取剂浸取提钒，液固分离后得到含钒浸出液和提钒尾渣，含钒浸出液经产品转化制备钒系列产品；所得提钒尾渣与固硅剂加入到氢氧化钠溶液中，选择性固硅后进行氧化提铬，再经液固分离得到含铬浸出液和提铬尾渣，含铬浸出液经产品转化制备铬系列产品；所得提铬尾渣与还原剂混合，经磁化焙烧、磁选分离后，得到硅渣和铁精粉/富铁渣/还原铁粉。本专利技术实现了钒渣中钒、铬、铁等有价组分的分步提取与高效分离，避免了钒、铬、铁产品的相互夹带。此外，本专利技术所述工艺方法实现了废水的近零排放及终渣的资源化，清洁无污染。【专利说明】
本专利技术涉及有色金属冶金及资源的综合利用领域，尤其涉及一种高效分步提取钒 铬渣中钒、铬、铁的清洁工艺方法。
技术介绍
钒和铬是国家重要的战略资源，钒产品和铬产品在国民经济中的位置不可替代。 由含钒矿物（如钒钛磁铁矿）冶炼成铁水，再氧化吹炼得到的钒含量较高的钒渣是我国 目前提钒的主要原料。不同含钒矿物吹炼得到的钒渣成分差异较大，但都会与钒同时伴存 铬、铁等有价金属组分，具有很高的资源利用价值。普通钒渣含V5?15%，CrO. 5?6%， TFe25?40%，Si5?15%，同时还有少量Al、Ca、Mg等金属。以攀枝花红格地区的钒钛磁 铁矿为原料冶炼得到的钒渣中V5?10%，Cr5?15%，TFe25?40%，Si5?15%。开发 含铬钒渣中钒、铬、铁的分步提取和高效分离技术，实现有价组分的资源化利用，具有重要 意义。 从钒渣中提钒的传统工艺为钠化焙烧-水浸法。其主要原理是以碳酸钠、氯化钠 或者硫酸钠等钠盐作为添加剂，在700?900°C焙烧，过程中各种物相分解以及低价态组份 氧化成高价态组份，其中钒被氧化成五价并与钠形成钒酸钠，水浸钒焙砂得到偏钒酸钠溶 液，根据溶液杂质含量情况进行蒸发浓缩，加铵盐沉偏钒酸铵，或调整溶液pH至酸性水解 沉钒以及沉多钒酸铵，再碱溶粗钒，得到高浓度钒溶液，加铵盐沉偏钒酸铵，最后煅烧偏钒 酸铵，可制得高纯度五氧化二钒产品。钠化焙烧-水浸法的钒提取率小于80 %，资源利用率 低，且焙烧时产生氯气、二氧化硫等污染气体，后续工艺流程长，废水中有大量芒硝，废水处 理能耗较大。 目前常见方法还有钙化焙烧-酸浸或碳酸化浸出提钒方法，该方法是焙烧时加入 钙源，生成钒酸钙，再利用碳酸钙及硫酸钙溶度积小于钒酸钙，采用硫酸化或弱碱性碳酸化 浸出，比如CN101161831A，CN103305684A，CN103305706A等。但是钙化焙烧也存在钒回收率 较低、通常需较高焙烧温度等问题。另外，CN101412540A公开了一种酸浸提钒工艺，将钒渣 用强酸浸取，萃取富集钒，反萃得到高浓度钒溶液，但酸浸液中金属杂质较多，酸性废水处 理困难。 为了实现含铬钒渣中钒、铬的同步提取，CN102127654A，CN102127656A， CN102531056A提出了以氢氧化钠熔盐（或溶液）为反应液相介质分解含铬钒渣并制备钒 酸钠与铬酸钠的工艺方法。其基本过程为：含铬钒渣在液相介质中进行氧化分解，钒渣中的 钒、铬被氧化并形成钒酸钠与铬酸钠，反应后将浆料稀释并过滤分离尾渣后得到含钒、铬的 碱性溶液。对含钒、铬碱性溶液先进行冷却结晶制备钒酸钠晶体，而后蒸发结晶制备铬酸钠 晶体。该方法中钒、铬的提取率较高，但是该方法钒、铬分离不彻底，存在钒、铬产品互相夹 带的问题，且所得产品为正钒酸钠，不利于后续产品转化。此外，该方法中氢氧化钠反应介 质需蒸发浓缩后才可循环回用，过程能耗较高。同时，铁作为一种有利用价值的元素也没有 得到充分的提取。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，提出，实 现钒渣中钒、铬、铁的分步提取与高效分离。 本专利技术的方法中钒渣先进行选择性氧化，使其中的钒氧化被为五价钒，而铬不被 氧化。然后用浸取剂浸出其中的钒，并选择性地将钒渣中的硅固定，使其成为氧化提铬过程 中的惰性化合物，再进行氧化提铬、还原选铁，实现含铬钒渣中钒、铬、铁的分步提取和高效 分离。 为达上述目的，本专利技术采用如下技术方案： 一种提取钒渣中钒、铬、铁的清洁工艺方法，包括以下步骤： (1)钒渣经选择性氧化得到焙砂；选择性氧化工艺，仅使钒氧化为五价，而铬不氧 化；所述选择性氧化条件可以为所属
的技术人员所知晓的，比如说，焙烧温度可以 为600?1000°C，煅烧时间可以为0. 5?5h，或如申请号为201410285958. X的专利技术中指出 的； (2)将步骤（1)所得焙砂用浸取剂浸取提钒，液固分离后得到含钒浸出液和提钒 尾渣，含钒浸出液经产品转化制备钒系列产品； (3)将步骤（2)所得提钒尾渣与固硅剂加入到氢氧化钠溶液中，选择性固硅后进 行氧化提铬，再经液固分离得到含铬浸出液和提铬尾渣，含铬浸出液经产品转化制备铬系 列广品； (4)将步骤（3)所得提铬尾渣在还原剂作用下进行磁化焙烧，再经磁选分离后，得 到硅渣和铁精粉/富铁渣/还原铁粉。 作为优选技术方案，本专利技术所述的方法，步骤（1)所述钒渣经破碎、球磨、筛分。 优选地，选择性氧化时可加入添加剂。 优选地，所述添加剂为钙盐和/或镁盐，优选为碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙、碳酸 镁、氧化镁或氢氧化镁中的一种或至少两种的混合物。 通过加入适量的添加剂，可以使含铬钒渣焙烧过程中的钒部分以（偏）钒酸钙和 /或（偏）钒酸镁形式存在，有利于破坏钒渣晶体结构，使钒更容易氧化浸出。添加剂的加 入量可以为使混合料中钙盐和/或镁盐与V 205的摩尔比为0. 05?3. 5。 作为优选技术方案，本专利技术所述的方法，步骤（2)所述的浸取剂为碳酸铵、碳酸氢 铵、氨水、硫酸铵、氯化铵、硝酸铵、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或者两种以上的混 合；优选为碳酸铵、碳酸氢铵、氨水、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或者两种以上的混合物，更 优选为碳酸氢铵和/或碳酸铵。 本专利技术采用的浸取剂，可以在选择性氧化的基础上进而保证实现较高的钒提取 率。浸取提钒工艺的参数条件，比如固液比、浸取剂浓度、浸取温度、时间、浸渣洗涤等，可 以为所属
的技术人员所知晓的。比如说，固液比可以为1:2?1:10,浸取温度可 以为60?200°C，浸取时间可以为0. 5?10h，浸渣洗涤可以为1?6级逆流洗涤，洗涤液 可以返回补充浸取剂后用于浸取工艺；当浸取剂为铵盐时，浓度可以为30?300g/L ;当 浸取剂为碱或碳碱时，质量分数可以为5?60%。或者按照申请号为201410145337. 1， 201410285869. 5的专利技术中的条件进行设置。 作为优选技术方案，本专利技术所述的方法，步骤（2)所述的钒系列产品为偏钒酸铵、 五氧化二钒、三氧化二钒、金属钒中的一种或者两种以上的混合物，优选为偏钒酸铵和/或 五氧化二钒。所述产品转化工艺可以为所属
的技术人员所知晓的，比如说，偏钒酸 铵溶液经结晶后制备出偏钒酸铵产品，偏钒酸铵热分解制备钒氧化物，钒酸钠氢还原制备 钒氧化物，钒氧化物经钙热/镁热/真空碳热还原制备金属钒等。 作为优选技术方案，本专利技术所述的方法，步骤（3)所述固硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提取钒渣中钒、铬、铁的清洁工艺方法，包括以下步骤：(1)钒渣经选择性氧化得到焙砂；(2)将步骤(1)所得焙砂用浸取剂浸取提钒，液固分离后得到含钒浸出液和提钒尾渣，含钒浸出液经产品转化制备钒系列产品；(3)将步骤(2)所得提钒尾渣与固硅剂加入到氢氧化钠溶液中，选择性固硅后进行氧化提铬，再经液固分离得到含铬浸出液和提铬尾渣，含铬浸出液经产品转化制备铬系列产品；(4)将步骤(3)所得提铬尾渣在还原剂作用下进行磁化焙烧，再经磁选分离后，得到硅渣和铁精粉/富铁渣/还原铁粉。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐红彬，张红玲，裴丽丽，董玉明，段少勇，田颖，雒敏婷，付云枫，张懿，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11