一种含钒钢渣加压强化提钒的方法技术

本发明专利技术涉及一种含钒钢渣加压强化提钒的方法，所述方法为：将碳酸钠和氢氧化钠的混合溶液与含钒钢渣混合，在加热加压的条件下进行浸出反应，反应完成后得到混合浆料；将得到的混合浆料固液分离，得到尾渣和含钒浸出液。本发明专利技术能够实现从含钒钢渣中高效提钒，钒的浸出率≥85％，最高可达95％以上。本发明专利技术采用直接加压浸出的方法提取钒原料中的钒，不仅可以节约焙烧过程能耗，而且无焙烧有害窑气产生；得到的含钒浸出液提钒后可循环用于浸出钢渣，整个过程无废水排放。本发明专利技术是一种高效、清洁的提钒方法，适用于工业化生产，具有良好的应用前景。

Method for extracting vanadium by pressurizing vanadium containing steel slag under pressure

The invention relates to a method for strengthening pressurized steel slag containing vanadium vanadium, the method is as follows: the mixed solution of sodium carbonate and sodium hydroxide and steel slag containing vanadium leaching in the reaction mixture, heating and pressurizing conditions, obtained after the reaction of mixed slurry; the mixed slurry obtained by solid-liquid separation, slag and water are vanadium leaching solution. The invention can realize the efficient extraction of vanadium from vanadium slag, vanadium leaching rate is more than 85%, up to 95% or more. The invention of vanadium extraction from vanadium in raw materials by direct pressure leaching, can not only reduce the energy consumption of the roasting process, and no harmful gas produced by roasting kiln; vanadium leaching vanadium leaching slag can be recycled after used, the whole process of wastewater discharge. The invention is an efficient and clean method for extracting vanadium, which is suitable for industrial production and has a good application prospect.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钒化工冶金
，具体涉及一种含钒钢渣加压强化提钒的方法。
技术介绍
含钒钢渣是冶炼钒钛磁铁矿的副产品，是含钒铁水炼钢所形成的含V2O5在2-10％的钢渣(与钒渣相比其钙含量大)，其产生过程有两种途径，一种是半钢中残存的钒经炼钢后氧化进入渣中，另一种是未经吹炼钒渣的铁水直接炼钢得到含钒钢渣。含钒钢渣具有如下特点：(1)CaO和铁含量高，结晶完善，质地密实，解离度差；(2)成分复杂，且波动较大；(3)钒含量较低，钒弥散分布于多种矿相中，赋存状态复杂。基于以上特点，如何对含钒钢渣进行有效提钒仍然是冶金领域的一个难题。我国每年排放的含钒钢渣近百万吨，不仅污染环境，且造成有价元素钒的损失。目前，含钒钢渣提钒主要有2种途径，一是含钒钢渣返回炼铁富集钒，炼出高含钒渣，再进一步提钒，即将含钒钢渣作为熔剂添加在烧结矿中进入高炉冶炼，钒熔于铁水中，经吹钒得到高品位钒渣，作为提钒或冶炼钒铁合金的原料。该工艺虽然能回收铁、锰等有价元素，同时降低铁钢比的能耗，但易造成磷在铁水中循环富集，加重钢渣脱磷任务；且钢渣杂质多，有效CaO含量相对较低，会降低烧结矿品位，增加炼铁过程能耗，因此该方法未能得到推广。另一种含钒钢渣的处理方法是直接提钒法，有钠化焙烧、钙化焙烧、降钙焙烧和直接酸浸等工艺。钠化焙烧是以食盐或苏打为添加剂，通过焙烧将低价钒氧化为5价钒的可溶性钠盐，采用水或碳酸化浸出。该工艺钒的转浸率较低，钠盐耗量大，焙烧过程污染空气、难以治理，且该工艺不适合V2O5含量低、CaO含量高的转炉钢渣。钙化焙烧是以石灰等作焙烧熔剂，采用碳酸化浸出等浸出钒。此法对物料有一定的选择性，对一般钢渣存在转化率偏低、成本偏高等问题，不适于规模化生产。降钙焙烧是由Amiri提出的，其目的是为了解决含钒钢渣中CaO含量高造成钒难浸出的问题。降钙焙烧是将钢渣与Na3PO4、Na2CO3混合焙烧，Na3PO4与CaO结合形成Ca3(PO4)2，钒与钠生成水溶性的钒酸钠，然后水浸即可溶出钒。但该法只停留在实验室研究阶段，且磷酸盐的配比大，成本高，目前还没有工业化推广。直接酸浸是指未经焙烧工序，完全湿法提钒，但由于钢渣中CaO含量高，酸耗较大，成本较高；酸浸过程需在强酸溶液中进行，得到的浸出液杂质较多，难以进行后续分离。CN102071321A中提出了用高碱度的氢氧化钾介质从含钒钢渣中提取钒、铬的方法，此方法不需要高温焙烧，反应温度降低到160-240℃，湿法提钒铬，过程中有效杜绝了C12、HCl、SO2、粉尘等大气污染物，并降低了废水产生量和排放量；缺点是KOH介质价格昂贵，而KOH与钢渣的质量比为3:1到5:1、反应碱浓度为60％-90％，则损耗的KOH介质较多，导致生产成本偏高，产品效益降低。CN102094123A提出了一种用高浓度的氢氧化钠介质从含钒钢渣中提取钒的方法，该方法反应温度为180-240℃，湿法提钒，过程中无废气、粉尘污染；缺点是碱浓度偏高，碱度为65％-90％，则导致介质循环利用时的蒸发浓缩需要的热量较高，则生产成本较高，且终渣中残余的V量较高，浸出率不高，终渣中V含量为0.3％-0.5％。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的提供一种含钒钢渣加压强化提钒的方法，实现了从含钒钢渣中高效的提钒，钒的浸出率≥85％，最高可达97％，且提钒过程中无废水废气排出，是一种高效、清洁的提钒方法。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供一种含钒钢渣加压强化提钒的方法，所述方法包括以下步骤：(1)将碳酸钠和氢氧化钠的混合溶液与含钒钢渣混合，在加热加压的条件下进行浸出反应，反应完成后得到混合浆料；(2)将步骤(1)得到的混合浆料固液分离，得到尾渣和含钒浸出液。含钒钢渣主要成分为硅酸钙、铁酸钙、氧化铁及钛磁铁矿，其中钒主要包裹在硅酸钙和铁酸钙中，所以实现钒提取的关键是强化分解硅酸钙和铁酸钙。硅酸盐在强碱性溶液中有很好的分解特性，而同样浓度下，氢氧化钠较碳酸钠碱度更强，硅酸钙的分解性能更佳。因此，在碳酸钠浸出含钒钢渣的反应体系中加入一定量的氢氧化钠，可以显著提高介质碱度，改善硅酸盐的分解性能；同时碳酸钠中的碳酸根与钙结合，碳酸钠/氢氧化钠混合介质对于提高钢渣钒转化率、减少钠盐使用量、降低生产成本具有重要的意义。根据本专利技术，步骤(1)所述混合溶液中碳酸钠的浓度为10-20wt％，例如可以是10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％或20wt％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，步骤(1)所述混合溶液中氢氧化钠的浓度为5-20wt％，例如可以是5wt％、8wt％、10wt％、12wt％、15wt％、18wt％、20wt％、23wt％、25wt％、27wt％或30wt％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，步骤(1)所述混合溶液和含钒钢渣的液固比为(3-8):1，例如可以是3:1、3.5:1、4:1、4.5:1、5:1、5.5:1、6:1、6.5:1、7:1、7.5:1或8:1，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。本专利技术所述液固比的单位为ml/g。根据本专利技术，步骤(1)所述浸出反应的压力为0.3-1.5MPa，例如可以是0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1.0MPa、1.1MPa、1.2MPa、1.3MPa、1.4MPa或1.5MPa，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，步骤(1)所述浸出反应的温度为120-200℃，例如可以是120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃或200℃，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，步骤(1)所述浸出反应的时间为0.5-3h，例如可以是0.5h、0.8h、1h、1.2h、1.5h、1.8h、2h、2.3h、2.5h、2.7h或3h，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，步骤(2)所述固液分离的温度为60-100℃，例如可以是60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。本专利技术所述固液分离选用本领域公知的手段进行，例如可以是过滤、抽滤以及离心等手段，但非仅限于此。根据本专利技术，对步骤(2)中得到的含钒浸出液进行沉钒操作，得到钒产品和含有碳酸钠和氢氧化钠的沉钒后液，将所得沉钒后液返回至步骤(1)中循环用于对含钒钢渣进行浸出。任选地，可以向步骤(2)中得到的含钒浸出液中加入碳酸钠和氢氧化钠后，将其返回至步骤(1)中循环用于对含钒钢渣进行浸出。当含钒浸出液中V的浓度大于等于20g/L时，停止循环处理，直接对含钒浸出液进行后续沉钒操作，得到钒产品。此方法有利于提高浸出液中V的浓度，在后续沉钒时大大节省了水的消耗。作为优选的技术方案，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含钒钢渣加压强化提钒的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将碳酸钠和氢氧化钠的混合溶液与含钒钢渣混合，在加热加压的条件下进行浸出反应，反应完成后得到混合浆料；(2)将步骤(1)得到的混合浆料固液分离，得到尾渣和含钒浸出液。

【技术特征摘要】
1.一种含钒钢渣加压强化提钒的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将碳酸钠和氢氧化钠的混合溶液与含钒钢渣混合，在加热加压的条件下进行浸出反应，反应完成后得到混合浆料；(2)将步骤(1)得到的混合浆料固液分离，得到尾渣和含钒浸出液。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述混合溶液中碳酸钠的浓度为10-20wt％。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述混合溶液中氢氧化钠的浓度为5-20wt％。4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述混合溶液和含钒钢渣的液固比为(3-8):1。5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述浸出反应的压力为0.3-1.5MPa。6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述浸出反应的温度为120-200℃。7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘彪，杜浩，李兰杰，高明磊，王海旭，王少娜，郑诗礼，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，河钢股份有限公司承德分公司，
类型：发明
国别省市：北京;11