一种高钙含钒原料清洁提钒的方法技术

本发明专利技术提供了一种高钙含钒原料清洁提钒的方法，所述方法包括如下步骤：(1)将碱液、固渣剂和高钙含钒原料混合，浸出反应，得混合浆料；(2)将步骤(1)所得混合浆料过滤分离，得到尾渣和含钒浸出液，浸出液返回步骤(1)；(3)重复步骤(1)和(2)提高浸出液中的钒浓度，稀释得稀释液；(4)向步骤(3)所得稀释液加入沉钒剂进行沉钒，过滤，得钒酸钙和沉钙后液。本发明专利技术的提钒方法清洁无污染、成本低、效率高，工艺简单流程短，适合工业应用。

【技术实现步骤摘要】
一种高钙含钒原料清洁提钒的方法
本专利技术涉及钒化工冶金
，涉及一种高钙含钒原料提钒的方法，具体涉及一种高钙含钒原料清洁提钒的方法。
技术介绍
高钙含钒原料通常包括含钒钢渣和部分含钙高的提钒尾渣等，其中含钒钢渣是重要的含钒原料。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，且终渣中残余的钒量较高，浸出率不高，终渣中钒含量为0.3％-0.5％。CN104342567A公开了一种高钙含钒物料提钒的方法，属于钒冶金领域。该专利技术所解决的技术问题是提供了一种生产成本较低的从高钙含钒物料中提钒的方法。包括如下步骤：a、高钙含钒物料酸浸还原：高钙含钒物料加水和硫酸至溶液的pH为1～2.5，加入还原剂，充分反应后进行液固分离，得到VOSO4溶液；b、a步骤固液分离后所得VOSO4溶液加入铵盐于pH值4～7条件下沉钒，经洗涤、煅烧即得五氧化二钒。该专利技术方法可以有效地将高钙含钒物料中的钒提取回收。但所述提钒过程产生污染，工艺复杂。因此，提供一种成本低、无污染、效率高的高钙含钒原料提钒方法具有重要意义和广阔前景。
技术实现思路
针对现有技术的不足及实际的需求，本专利技术提供一种高钙含钒原料清洁提钒的方法，实现了从高钙含钒原料中高效提钒，尾渣残钒(以V2O5计)小于0.5％，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：第一方面，本专利技术提供一种高钙含钒原料清洁提钒的方法，所述方法包括如下步骤：(1)将碱液、固渣剂和高钙含钒原料混合，浸出反应，得混合浆料；(2)将步骤(1)所得混合浆料过滤分离，得到尾渣和含钒浸出液，浸出液返回步骤(1)；(3)重复步骤(1)和(2)提高浸出液中的钒浓度，稀释得稀释液；(4)向步骤(3)所得稀释液加入沉钒剂进行沉钒，过滤，得钒酸钙和沉钙后液。高钙型含钒(V)原料中的钒品位通常较低，本专利技术将浸出液需循环使用，当碱液中钒浓度达到正钒酸钠最大溶解度后，将碱液稀释，然后加入沉钒剂沉钒，得到中间产品钒酸钙和稀碱液。稀碱液蒸发浓缩到合适浓度后返回用于浸出，蒸发冷凝水循环用于稀释。整个工艺过程的特点是流程短、工艺简单、无废水产生，是一种清洁含钒原料提钒方法。产生的钒酸钙可直接用于冶炼钒铁，或转型制取五氧化二钒。优选地，步骤(1)所述高钙含钒原料包括高钙尾渣、高钙钢渣或含钒刚玉渣中的任一种或至少两种的组合。优选地，所述高钙含钒原料的CaO含量大于等于10％，例如可以是10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％等。优选地，步骤(1)所述碱液包括NaOH溶液。优选地，所述碱液的浓度为20-30wt％，例如可以是20wt％、22wt％、25wt％、27wt％、28wt％、29wt％或30wt％。高钙含钒原料的特点为CaO含量高，通常大于10％，最高可达30-50％。CaO为碱性氧化物，因此，在碱性条件下不会发生浸出。本专利技术即采用浓度相对较低的NaOH溶液(20-30wt％)提取含钒原料中的钒，钒以正钒酸钠形式浸出进入液相，从而实现钒与主要物相——含钙(Ca)物相的的分离。采用低浓度的NaOH溶液浸出，不仅可以降低碱的消耗，而且可以大幅减少水的蒸发量。优选地，步骤(1)所述固渣剂包括石灰和/或氢氧化钙。含钒原料中除V和Ca外，通常还含有Fe、Si、Mn等杂质，这些杂质碱性条件下也会与Na发生反应，导致碱消耗量增大。为防止钠盐消耗，专利技术人在浸出的过程中加入一定量的固渣剂，其作用为固定原料中其他物相，抑制Na与其结合造成钠损，降低生产成本，同时提高钒浸出率。优选地，所述固渣剂的添加量为高钙含钒原料的质量的1-5％，例如可以是1％、2％、3％、4％或5％。本专利技术中，固渣剂在所述添加量范围内可有效固定原料中其他物相，降低生产成本，提高钒浸出率，固渣剂过多，会导致液相已浸出的钒重新回到渣相，导致钒转化率降低；固渣剂过少，则达不到脱Na、除杂的作用。优选地，步骤(1)所述浸出反应的温度为140-175℃，例如可以是140℃、145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、170℃或175℃。本专利技术中，限定初始NaOH溶液的浓度为20-30wt％，浸出反应温度为140-175℃，反应釜内压力随之升高，通过碱液浓度和温度条件的配合形成加压浸出，压力范围大约0.3-1.0MPa；低碱加压的浸出方式降本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高钙含钒原料清洁提钒的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)将碱液、固渣剂和高钙含钒原料混合，浸出反应，得混合浆料；(2)将步骤(1)所得混合浆料过滤分离，得到尾渣和含钒浸出液，浸出液返回步骤(1)；(3)重复步骤(1)和(2)提高浸出液中的钒浓度，稀释得稀释液；(4)向步骤(3)所得稀释液加入沉钒剂进行沉钒，过滤，得钒酸钙和沉钙后液。

【技术特征摘要】
1.一种高钙含钒原料清洁提钒的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)将碱液、固渣剂和高钙含钒原料混合，浸出反应，得混合浆料；(2)将步骤(1)所得混合浆料过滤分离，得到尾渣和含钒浸出液，浸出液返回步骤(1)；(3)重复步骤(1)和(2)提高浸出液中的钒浓度，稀释得稀释液；(4)向步骤(3)所得稀释液加入沉钒剂进行沉钒，过滤，得钒酸钙和沉钙后液。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述高钙含钒原料包括高钙尾渣、高钙钢渣或含钒刚玉渣中的任一种或至少两种的组合；优选地，所述高钙含钒原料的CaO含量大于等于10％。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述碱液包括NaOH溶液；优选地，所述碱液的浓度为20-30wt％。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述固渣剂包括石灰和/或氢氧化钙；优选地，所述固渣剂的添加量为高钙含钒原料的质量的1-5％。5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述浸出反应的温度为140-175℃；优选地，步骤(1)所述碱液与高钙含钒原料的液固比为(4-6):1；优选地，步骤(1)所述浸出的时间为1-3h。6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述过滤分离的温度为70-90℃。7.根据权利要求1-6所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述浸出液中的钒浓度为10-20g/L；优选地，步骤(3)所述稀释液的NaOH浓度为10-14wt％。8.一种制备如权利要求1-7任一项所述的方法，步骤(4)所述沉钒剂包括石灰和/或氢氧化钙；优选地，所述沉钒剂中的钙与液相...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜浩，刘彪，王少娜，
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