一种提取固体中钒和铬的方法技术

本发明专利技术涉及从固体中提取钒和铬的方法，具体涉及一种从钢铁厂钒渣、钢铁厂不锈钢渣和粉尘和含钒石煤中提取钒和铬的方法，包括以下步骤：将干燥含钒、铬固体粉、碳酸钠粉、氢氧化钠粉混匀，在高温炉中加热获得混合物渣后保温，将冷却后的混合物渣转移到烧杯中，向烧杯中加水获得水和混合物渣，将水和混合物渣过滤，分离固、液，得到含钒和铬的滤液、脱钒和铬后的滤渣。比传统钠化焙烧钒浸出率80%高出14%。而且本方法在浸出钒的同时，固体渣中铬的浸出率在92%以上。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及从固体中提取钒和铬的方法，具体涉及一种从钢铁厂钒渣、钢铁厂不锈钢渣和粉尘和含钒石煤中提取钒和铬的方法，包括以下步骤：将干燥含钒、铬固体粉、碳酸钠粉、氢氧化钠粉混匀，在高温炉中加热获得混合物渣后保温，将冷却后的混合物渣转移到烧杯中，向烧杯中加水获得水和混合物渣，将水和混合物渣过滤，分离固、液，得到含钒和铬的滤液、脱钒和铬后的滤渣。比传统钠化焙烧钒浸出率80%高出14%。而且本方法在浸出钒的同时，固体渣中铬的浸出率在92%以上。【专利说明】—种提取固体中钒和铬的方法
本专利技术涉及从固体中提取钒和铬的方法，具体涉及一种从钢铁厂钒渣、钢铁厂不锈钢渣和粉尘和含钒石煤中提取钒和铬的方法。
技术介绍
目前发现的含钒矿物有70多种，其中以钒钛磁铁矿最为典型，88%的钒来自钒钛磁铁矿。从钒钛磁铁矿回收钒的工艺是将钒钛磁铁矿在高炉或电炉冶炼成含钒铁水，在第一个转炉内往含钒铁水中加入氧化剂、冷却剂，然后往转炉内吹氧气，铁水中钒氧化后进入钢渣中得到富含钒的钒渣，同时铁水转化成碳素半钢水；然后将碳素半钢水倒入第二个转炉内继续脱碳，生产出半钢。钒渣中V2O5含量约12-16wt.%，Cr 203含量约l_5wt.%。 钒渣主要物相有:尖晶石相(钒铁尖晶石和锰铁尖晶石)、硅酸盐相(铁橄榄石和辉石)和金属铁相。钒主要以三价形式存在于钒铁尖晶石(FeV2O4)中。铬也主要以三价形式存在于镁铬尖晶石(MgCr2O4)中。一般来说,只有五价钒酸盐和六价铬易溶于水,钒铁尖晶石中三价钒必须氧化成五价钒才能被提取，镁铬尖晶石中三价铬必须氧化成六价铬才能被提取。裸露的钒铁尖晶石中三价钒比较容易被氧化，而钒渣中钒铁尖晶石被硅酸盐相所包裹，只有破坏了外层硅酸盐相，钒铁尖晶石中钒才得以氧化。外层硅酸盐相熔点较高，如镁铁辉石在1000°C以上才发生分解，这阻碍了钒的氧化。此外，钒渣中钙和镁也会阻碍硅酸盐相的分解。 目前工业上从钒渣提钒主要有钠化焙烧-水浸提钒和钙化焙烧-酸浸提钒两类方法。钠化焙烧-水浸提钒是将钒渣粉与碳酸钠(Na2CO3)粉(有时还加氯化钠(NaCl)和硫酸钠(Na2SO4))混合物在780-800°C于回转窑或竖炉内焙烧4小时左右，然后将焙烧后产物用在95°C热水浸取半小时，使钒由固体尖晶石相转移到水溶液中。钙化焙烧-酸浸提钒是将钒渣粉与碳酸钙(CaCO3)或氧化钙(CaO)粉混合物在825°C于回转窑或竖炉内焙烧4小时左右，然后将焙烧后产物用2M硫酸在95°C浸取半小时，使钒由固体尖晶石相转移到酸溶液中。将上述两种方法中转移到提取溶液中钒(或铬)的质量除以原始钒渣中钒(或铬)的质量所得百分数定义为钒(或铬)的提取率。那么工业上钠化焙烧-水浸提钒方法钒的浸出率一般为80%。工业上钙化焙烧-酸浸提钒过程钒的浸出率一般为70%。钠化焙烧-水浸提钒方法存在主要问题如下:(I)钒的提取率不高；(2)由于该工艺采用NaCl，他2504等钠盐作为添加剂，焙烧过程中会排放大量Cl2，HC1，SO2等有害气体，严重污染环境；(3)钒渣中铬几乎没有被提取，使得提钒后渣存在环保问题。钙化焙烧-酸浸提钒方法没有用到他(:1，似2504等钠盐，此法废气中不含HC1，Cl2等有害气体，焙烧后的浸出渣不含钠盐，富含钙，有利于综合利用，如用于建材等。但该法也存在如下问题:(I)钒的提取率不高；(2)浸出钒消耗大量硫酸，原料成本较高；(3)用95°C高浓度硫酸溶液浸钒，设备腐蚀和维护费用较高。(4)钒渣中铬几乎没有被提取，使得提钒后渣存在环保问题。我国对环保渣的要求是渣中铬含量应低于0.05wt.%，而经上述两种方法处理后的渣中铬含量在Iwt.%以上，远不能满足环保要求，这给企业带来巨大环保压力。 目前钢铁厂不锈钢渣铬和粉尘中元素铬含量一般为2wt.%以上，远远高于国家环保标准(0.05wt.% )。目前还没有一种经济、环保的方法来处理它们。处理这种含铬渣和尘已成了迫在眉睫难题。
技术实现思路
本专利技术提出了一种从固体中提取钒和铬的方法，具体而言，其应用于提取钢铁厂钒渣、不锈钢渣和粉尘、含钒石煤中的钒和铬，其包括以下步骤: I)将干燥的钢铁厂钒渣固体粉、不锈钢渣和粉尘或含钒石煤固体粉与碳酸钠粉、氢氧化钠粉混均获得混合物，将混合物放入一个氧化铝舟中，将氧化铝舟放入已预热的具有微敞口的高温炉中，在高温炉中加热获得混合物渣后保温，保温后将氧化铝舟从高温炉中取出，在空气中自然冷却； 2)将步骤I)中的氧化铝舟中的混合物渣转移到烧杯中，在其中加入溶液，溶液和混合物渣的体积/重量比为3以上，将混合物溶液加热到50-300°C，并保持5-300分钟； 3)将步骤2)获得的混合物溶液过滤，分离固、液，得到含钒、铬或钒和铬混合的滤液和脱钒、铬或钒和铬混合后的滤渣。 进一步地，其中步骤I)中干燥的钢铁厂钒渣固体粉、不锈钢渣和粉尘或含钒石煤固体粉粒度在48-120微米。 进一步地，其中步骤I)中干燥的钢铁厂钒渣固体粉、不锈钢渣和粉尘或含钒石煤固体粉:碳酸钠:氢氧化钠重量比为100:15-35:15-35。 进一步地，其中步骤I)中炉温度为500_850°C。 进一步地，步骤I)中所述高温炉中通入含氧气体，以提高炉中氧气分压。 进一步地，其中步骤I)中混合物在炉中设定温度保温时间为50-480分钟。 进一步地，其中步骤2)中溶液为水或矿物酸溶液。 进一步地，所述矿物酸为硫酸或盐酸。 进一步地，其中步骤2)中的溶液温度为> 90°C。 本方法钒浸出率在94%以上，比传统钠化焙烧钒浸出率80%高出14%，比传统钙化焙烧钒浸出率70%高出24%。而且本方法在浸出钒的同时，钒渣中铬的浸出率在92%以上；本方法优化焙烧时间为50分钟，比传统钠化和钙化焙烧时间4小时低了 3个小时，大大节省了能量；本方法焙烧后的渣和同样条件(温度、时间)下用传统Na2CO3焙烧后的渣相t匕，渣更加疏松，没有发生粘接氧化铝舟的现象；和传统钠化焙烧相比，本方法废气中不含HC1，Cl2等有害气体。 【专利附图】【附图说明】 图1为钒铁尖晶石(FeV2O4)在NaOH或Na2CO3中钠化焙烧反应标准Gibbs自由能(AG0 )随温度的变化； 图2为镁铬尖晶石(MgCr2O4)在NaOH或Na2CO3中钠化焙烧反应标准Gibbs自由能(AG0 )随温度的变化。 【具体实施方式】 为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。 相反，本专利技术涵盖任何由权利要求定义的在本专利技术的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本专利技术有更好的了解，在下文对本专利技术的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本专利技术。 本部分将详细地阐明本专利技术的方法，其中以钢铁厂钒渣和钢铁厂不锈钢渣为例，然而，本领域技术人员应当理解，本专利技术的方法并不仅限于钢铁厂钒渣，也可用于提取钢铁厂不锈钢粉尘中铬以及其它冶金渣中铬，也可用于提取其它含钒原料如含钒石煤中钒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提取固体中钒和铬的方法，其应用于提取钢铁厂钒渣、不锈钢渣和粉尘、含钒石煤中的钒和铬，其包括以下步骤：将干燥的钢铁厂钒渣固体粉、不锈钢渣和粉尘或含钒石煤固体粉与碳酸钠粉、氢氧化钠粉混均获得混合物，将混合物放入一个氧化铝舟中，将氧化铝舟放入已预热的具有微敞口的高温炉中，在高温炉中加热获得混合物渣后保温，保温后将氧化铝舟从高温炉中取出，在空气中自然冷却； 将步骤1）中的氧化铝舟中焙烧后的混合物渣转移到烧杯中，在其中加入溶液，溶液和混合物渣的体积/重量比为3以上，将混合物溶液加热到50‑300ºC，并保持5‑300分钟；将步骤2）获得的混合物溶液过滤，分离固、液，得到含钒、铬或钒和铬混合的滤液和脱钒、铬或钒和铬混合后的滤渣。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈少波，刘建华，刘仕元，季益龙，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11