一种钙镁复合强化提钒的方法技术

本发明专利技术涉及一种钙镁复合强化提钒的方法，该方法将含钒精粉料、Ca离子添加物和Mg离子添加物在混料机中充分混匀得到复合料；然后将所述复合料在高温炉中指定温度氧化焙烧一定时间，冷却得到钙镁复合焙烧熟料；然后将所述复合焙烧熟料进行破碎得到复合焙烧熟料细粉；然后将所述复合焙烧熟料细粉采用酸性溶液浸出，过滤得到含钒滤液。该钙镁复合强化的方法不仅能够提高钒渣在焙烧过程的动力学条件，提高钒渣焙烧转化率；而且能够提高焙烧熟料的浸出热力学条件，提高焙烧熟料浸出率。

A Method for Strengthening Vanadium Extraction by Calcium Magnesium Compound

The present invention relates to a calcium-magnesium compound enhanced vanadium extraction method, in which vanadium-containing concentrate powder, Ca-ion additive and Mg-ion additive are fully mixed in the mixer to obtain the composite material; then the composite material is oxidized and roasted at a specified temperature in a high temperature furnace for a certain time, and the calcium-magnesium composite roasting clinker is cooled; and then the clinker is prepared by the method. The compound roasting clinker is crushed to obtain the fine powder of the compound roasting clinker. Then the fine powder of the compound roasting clinker is leached by acid solution and filtered to obtain the vanadium-containing filtrate. The calcium-magnesium composite strengthening method can not only improve the dynamic conditions of vanadium slag in roasting process and the roasting conversion of vanadium slag, but also improve the leaching thermodynamic conditions of roasted clinker and the leaching rate of roasted clinker.

【技术实现步骤摘要】
一种钙镁复合强化提钒的方法
本专利技术涉及冶金领域，特别涉及一种钙镁复合强化提钒的方法。
技术介绍
钒被称为“现代工业的味精”，是重要的战略金属资源，主要应用于钢铁、化学、航空航天、海洋开发、军械、核反应堆等高
钒作为合金添加剂钒可以显著提高金属材料的强度、韧性、延展性、可塑性等。随着我国深空、深地、深海等一些列重大科技发展规划的实施，高强度优良金属材料的需求越来越大，钒的需求也与日俱增。钙化提钒是一种清洁的提钒生产工艺。钙化提钒工艺是通过添加石灰或石灰石使含钒原料在回转窑中进行氧化焙烧，将钒转化为酸溶性钒酸钙，然后通过稀硫酸浸出、净化、水解沉钒等环节得到五氧化二钒产品。该工艺不排放有害气体，废水可以全部在提钒厂内循环，而且提钒尾渣不含碱金属，三废处理成本大幅下降。我国于2011年底将该工艺推广到钒渣提钒生产线，在攀钢集团西昌钢钒有限公司钒制品厂应用，设计钒渣年处理能力达16万吨，目前工艺流程已打通。然而，钙化提钒工艺仍存在钒回收率低（70%左右）的致命缺点。钙化提钒工艺的基本原理是通过高温物相重构使原料中的含钒物相转化为可溶性的钒酸盐。因此，提高高温物相重构过程中可溶性钒酸盐的转化并提高后续浸出过程的溶解率是提高钒回收率的关键。从焙烧过程来看，一是部分钒未能生成可溶性的钒酸盐导致钒转化率不足；二是高温物料烧结导致部分钒被玻璃相包裹无法被有效浸出。从浸出过程来看，一是焙烧过程产生的多种钒酸钙盐在酸中的溶解度存在差异；二是副产物硫酸钙对钒渣熟料的包裹作用，会抑制浸出过程。由于在焙烧阶段受动力学限制，在浸出阶段受热力学与动力学双重限制，导致钙化提钒工艺钒回收率低。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的是提供了一种钒回收率高的钙镁复合强化提钒的方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种钙镁复合强化提钒的方法，包括如下步骤：S1:将含钒精粉料、Ca离子添加物和Mg离子添加物在混料机中充分混匀得到复合料，Ca离子、Mg离子和V离子的摩尔比为Ca离子+Mg离子：V离子的摩尔比=0.5~1：1，其中，Mg离子：Ca离子的摩尔比=1~10:1；S2：将所述复合料在高温炉中指定温度氧化焙烧，冷却得到钙镁复合焙烧熟料，其中，最高焙烧温度不超过850℃，炉内停留时间为1~4h，炉内氧分压为0.15~0.21atm；高温炉可以为回转窑、流化床或多膛炉；S3:将所述复合焙烧熟料进行破碎得到复合焙烧熟料细粉；S4:将所述复合焙烧熟料细粉采用酸性溶液浸出，过滤得到含钒滤液，然后采用常规方法从含钒滤液中提取氧化钒。所述复合焙烧熟料细粉的浸出在常压耐腐蚀容器中进行，酸性浸出液为稀硫酸溶液，浸出过程pH值在2~4之间，浸出10~60min后过滤得到含钒浸出液，采用常规的水解沉钒法或酸性铵盐沉钒法从该含钒浸出液中提取氧化钒。作为优选，所述S1中含钒精粉料为钒钛磁铁矿精粉、转炉钒渣、含钒钢渣、含钒页岩中的一种或多种混合原料。作为优选，所述S1中钙离子添加物为石灰或石灰石，镁离子添加物为氧化镁或菱镁矿粉料。作为优选，所述S1中复合料的粒度要求是：100%小于200微米，其中80%左右小于100微米。否则在下一步钙镁复合焙烧过程中粒度较大的含钒原料无法充分与Mg离子、Ca离子接触，发生固相反应生成可溶性钒酸盐，导致钒转化率不足。作为优选，所述复合焙烧熟料细粉粒度为至少60%小于75微米。在该粒度下，复合焙烧熟料细粉在下一步浸出过程中浸出速率快、操作时间段、钒回收率高；否则大颗粒样品中可溶性钒酸盐被不溶性矿物包裹，无法有效浸出，导致浸出速率慢、操作时间长、钒回收率下降。作为优选，所述S4中酸性溶液浸出过程中pH值2~4。pH值过低（<2），虽然可以保证较高的钒浸出率，但杂质元素浸出率也提高，对后续含钒浸出液沉钒带来困难；pH值过高（>4），钒浸出率明显下降，操作时间大大延长，钒回收率低。通过加入离子扩散速率更快的镁盐改善含钒原料高温物相重构过程的动力学条件，同时促进溶解度较低的钒酸钙盐向溶解度较高的钒酸镁盐转变，进而有利于后续的浸出。相对于传统钙化焙烧提钒工艺流程，该方法不仅可以提高焙烧阶段的钒转化率，浸出阶段钒的浸出率，提高全流程钒的回收率，而且可以减少硫酸钙沉淀的生成，改善浸出浆料过滤性能。相对于现有技术，本专利技术至少具有如下优点：1、相比传统钙化提钒工艺，本专利技术通过钙镁复合强化方法，可以改善含钒原料高温物相重构过程的动力学条件，高温焙烧过程钒的转化率提高。2、相比传统钙化提钒工艺，本专利技术通过钙镁复合强化方法，可以促进溶解度较低的钒酸钙盐向溶解度较高的钒酸镁盐转变，浸出过程钒的浸出率提高。3、相比传统钙化提钒工艺，本专利技术采用的钙镁复合强化方法，不仅可以减少浸出过程硫酸钙沉淀的生成对原料的包裹作用，改善浸出动力学条件，而且可以改善浸出浆料的过滤性能，提高生产效率。附图说明图1为本专利技术中钙镁复合强化提钒的工艺原理示意图。具体实施方式下面对本专利技术作进一步详细说明。实施例1：参见图1，一种钙镁复合强化提钒的方法，包括如下步骤：S1：将转炉钒渣与石灰石按一定比例在混料机中充分混匀得到复合料。所用原料粒度100%小于200微米，85%小于100微米；混合料中Ca与V摩尔比为1:1。S2：将步骤1：中复合料在回转窑中进行氧化焙烧，炉内氧分压为0.21atm，高温段温度为850℃，炉内停留时间3h，空冷得到钙镁复合焙烧熟料。S3：将步骤2：中钙镁复合焙烧熟料在球磨机中球磨得到钙镁复合焙烧熟料细粉，其粒度为70%小于75微米。S4：将步骤3：中的钙镁复合焙烧熟料细粉在稀硫酸溶液中浸出，浸出液pH恒定为3.0±0.2，在机械搅拌的条件下浸出60min后过滤得到含钒浸出液和提钒尾渣，钒的回收率为70%。实施例2：S1：将转炉钒渣与石灰石、菱镁矿粉料按一定比例在混料机中充分混匀得到复合料。所用原料粒度100%小于200微米，85%小于100微米；混合料中(Ca+Mg)：V摩尔比为1:1，其中Mg与Ca的摩尔比为5：1。S2：将S1中复合料在回转窑中进行氧化焙烧，炉内氧分压为0.21atm，高温段温度为850℃，炉内停留时间3h，空冷得到钙镁复合焙烧熟料。S3：将SS2中钙镁复合焙烧熟料在球磨机中球磨得到钙镁复合焙烧熟料细粉，其粒度为70%小于75微米。S4：将S3中的钙镁复合焙烧熟料细粉在稀硫酸溶液中浸出，浸出液pH恒定为3.0±0.2，在机械搅拌的条件下浸出30min后过滤得到含钒浸出液和提钒尾渣。在上述条件下钒的回收率为90.5%。与实施例1相比，实施例2采用的是钙镁复合强化的方法，该方法不仅能够提高钒渣在焙烧过程的动力学条件，提高钒渣焙烧转化率；而且能够提高焙烧熟料的浸出热力学条件，提高焙烧熟料浸出率。实施例3-11：采用与实施例2相同的方法，不同之处仅在于各步骤的物料的用量和反应条件，详见表1所示。另外，S2中的焙烧温度不超过850℃，具体可选850℃、800℃、750℃或700℃，炉内停留时间为1~4h，具体可选1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h或4h，炉内氧分压为0.15~0.21atm，具体可选0.15atm、0.16atm、0.17atm、0.18atm、0.19atm、0.20atm或0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钙镁复合强化提钒的方法，其特征在于：包括如下步骤：S1: 将含钒精粉料、Ca离子添加物和Mg离子添加物在混料机中充分混匀得到复合料，Ca离子、Mg离子和V离子的摩尔比为Ca离子+Mg离子：V离子的摩尔比= 0.5~1：1，其中，Mg离子：Ca离子的摩尔比=1~10:1；S2：将所述复合料在高温炉中指定温度氧化焙烧，冷却得到钙镁复合焙烧熟料，其中，最高焙烧温度不超过850℃，炉内停留时间为1~4h，炉内氧分压为0.15~0.21atm；S3: 将所述复合焙烧熟料进行破碎得到复合焙烧熟料细粉；S4: 将所述复合焙烧熟料细粉采用酸性溶液浸出，过滤得到含钒滤液，然后采用常规方法从含钒滤液中提取氧化钒。

【技术特征摘要】
1.一种钙镁复合强化提钒的方法，其特征在于：包括如下步骤：S1:将含钒精粉料、Ca离子添加物和Mg离子添加物在混料机中充分混匀得到复合料，Ca离子、Mg离子和V离子的摩尔比为Ca离子+Mg离子：V离子的摩尔比=0.5~1：1，其中，Mg离子：Ca离子的摩尔比=1~10:1；S2：将所述复合料在高温炉中指定温度氧化焙烧，冷却得到钙镁复合焙烧熟料，其中，最高焙烧温度不超过850℃，炉内停留时间为1~4h，炉内氧分压为0.15~0.21atm；S3:将所述复合焙烧熟料进行破碎得到复合焙烧熟料细粉；S4:将所述复合焙烧熟料细粉采用酸性溶液浸出，过滤得到含钒滤液，然后采用常规方法从含钒滤液中提取氧化钒。2.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：向俊一，吕学伟，裴贵尚，王鑫，吕炜，钟大鹏，辛云涛，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50