一种从钒渣中提取钒和铬的方法技术

本发明专利技术涉及一种从钒渣中提取钒和铬的方法，所述方法包括：将钒渣、助剂和碱液混合，之后依次进行氧化反应和固液分离，得到尾渣和含钒溶液；其中，所述氧化反应中的氧化介质通过曝气装置提供；所述碱液的质量浓度为30‑45％。本发明专利技术提供的方法通过在曝气装置下，严格控制碱液的浓度，并通过助剂的添加，利用助剂在该碱溶液的特定浓度下对强化曝气过程中形成的气泡的性能，同时强化氧气的传质过程，实现了铬渣中钒和铬的高效分离回收。

【技术实现步骤摘要】
一种从钒渣中提取钒和铬的方法
本专利技术涉及钒渣再利用领域，具体涉及一种从钒渣中提取钒和铬的方法。
技术介绍
钒渣是由含钒铁水在含氧气体存在下吹炼出的一种钒富集物料，钢铁工业中由钒钛磁铁矿生产的钒渣是提钒的主要原料。以钒钛磁铁矿为原料生产铁、钒产品的企业目前都采用传统的钒渣钠化焙烧工艺从钒渣中提钒，如我国的攀钢、承钢，南非海威尔德、新西兰钢铁公司等。钠化焙烧工艺的基本原理是以Na2CO3为添加剂，通过高温钠化焙烧(750-850℃)将低价态的钒转化为水溶性五价钒的钠盐，再对钠化焙烧产物直接水浸，得到含钒的浸取液，后加入铵盐制得多钒酸铵沉淀，经还原焙烧后获得钒的氧化物产品。钠化焙烧工艺钒回收率低，单次焙烧钒回收率为70％左右，经多次焙烧后钒的回收率也仅为80％；焙烧温度高(750-850℃)，且需多次焙烧，能耗偏高；在焙烧过程中会产生有害的HCl、Cl2等侵蚀性气体，污染环境。CN1884597A和CN86108218A等虽然对钠化焙烧工艺的添加剂及温度制度进行了不同改进，但基本原理相同，无法避免焙烧温度过高等传统工艺的问题。CN101161831A提出了一种钒渣钙化焙烧的方法，与钠化焙烧工艺相比，钙化焙烧时无需经过低温到高温逐步升温的过程，而是直接高温焙烧，使焙烧炉的温度更容易控制，并且缩短了焙烧时间，设备的产能也有所提高。但钙化焙烧的焙烧温度仍然很高(600-950℃)。为了提高资源利用率、降低反应能耗，钒渣湿法提钒逐渐发展成为一种清洁、节能的新方法。CN101812588A提出了一种氢氧化钾溶液常压分解钒渣的方法，在180-260℃反应，温度大大降低，并可实现钒铬共提，缺点是氢氧化钾介质成本较高，而且生成的钒酸钾不是工业产品，需进一步分离提纯。CN102127655A提出了一种NaOH溶液常压分解钒渣的方法，反应温度180-260℃，与焙烧工艺相比，提钒过程温度和能耗明显降低，提钒效率显著增加，但由于碱浓度高达80％，循环碱液蒸发能耗非常大，而且采用常规布气方法氧化溶出氧气溶解度低、扩散慢，无法实现钒铬共提；CN102534232A提出一种碱性溶液体系中碳介质强化钒渣氧化的方法，利用活性炭对氧气的吸附作用，可以通过加入活性炭强化氧气在高碱溶液中的扩散，在较低的碱浓度(75％以下)和较低的反应温度(200-225℃)下实现钒铬共提。该方法虽然采用碳介质强化钒渣氧化，钒和铬实现了同步提取，较传统钠化焙烧工艺反应能耗大幅降低，但反应温度和碱浓度依然比较高，铬酸钠结晶分离后母液仍需进行蒸发，高碱蒸发为该工艺能耗最高的工序，需进一步降低反应碱浓度和反应温度，减小蒸发能耗。降低反应碱浓度的根本措施是强化氧气的分布和扩散，使钒渣在低碱浓度下实现强化氧化。通过减小鼓入空气气泡尺寸可以增强氧气的溶解和扩散，采用微气泡法增强水溶液中的氧化性已在湿法冶金、污水处理等领域中得到广泛应用。CN101812585A提出了一种强化铜钴合金氧化酸溶的方法，通过喷射泵在溶解液中产生的大量富氧微气泡，微气泡吸附在合金颗粒表面，促进铜钴的氧化和溶解，大大加快铜钴合金的溶解速度。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的之一在于提供一种钒渣中提取钒和铬的方法，通过本专利技术提供的方法，实现了钒渣中钒和铬的高效提取，钒的转化率＞90％，铬的转化率为＞85％。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供了一种从钒渣中提取钒和铬的方法，所述方法包括：将钒渣、助剂和碱液混合，之后依次进行氧化反应和固液分离，得到尾渣和含钒溶液；其中，所述氧化反应中的氧化介质通过曝气装置提供；所述碱液的质量浓度为30-45％。本专利技术提供的方法通过在曝气装置下，严格控制碱液的浓度(低浓度碱液)，并通过助剂的添加，利用助剂在该碱溶液的特定浓度下对强化曝气过程中形成的气泡的性能，同时强化氧气的传质过程，实现了铬渣中钒和铬的高效分离回收。本专利技术中，所述碱液的质量浓度为30-45％，例如可以是30％、32％、34％、36％、38％、40％、42％、44％或45％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，所述钒渣为钒钛磁铁矿冶炼过程中转炉吹炼所产生的钒渣。作为本专利技术优选的技术方案，所述助剂为聚丙烯酰胺。优选地，所述助剂的添加量为钒渣质量的0.1-1％，例如可以是0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％或1％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，所述碱液包括氢氧化钠溶液。优选地，所述碱液的质量浓度为30-40％，优选为30-36％。优选地，所述碱液的添加量和所述钒渣的质量比为(3-5):1，例如可以是3:1、3.2:1、3.4:1、3.6:1、3.8:1、4:1、4.2:1、4.4:1、4.6:1、4.8:1或5:1等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，所述氧化介质包括氧气、空气、富氧空气或臭氧中的1种或至少2种的组合。所述组合可以是氧气和空气的组合，空气和富氧空气的组合或氧气和臭氧的组合等，但不限于所列举的组合，该范围内其他未列举的组合同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，所述氧化反应的温度为100-140℃，例如可以是120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃或150℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，所述氧化反应的时间为2-5h，例如可以是2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h或5h等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，所述尾渣进行三级逆流洗涤。优选地，所述洗涤中的洗水用量为尾渣干基质量的2-4倍，例如可以是2倍、2.2倍、2.4倍、2.6倍、2.8倍、3倍、3.2倍、3.4倍、3.6倍、3.8倍或4倍时，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述洗涤的洗涤后液用于钒铬提取。作为本专利技术优选的技术方案，所述曝气装置中叶轮的直径为20-25cm，例如可以是20cm、21cm、22cm、23cm、24cm或25cm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述曝气装置中电机的转速为1200-3000r/min，例如可以是1200r/min、1300r/min、1400r/min、1500r/min、1600r/min、1700r/min、1800r/min、1900r/min、2000r/min、2100r/min、2200r/min、2300r/min、2400r/min、2500r/min、2600r/min、2700r/min、2800r/min、2900r/min或3000r/min等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。本专利技术中，曝气叶轮置于下压式机械搅拌叶片下方，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从钒渣中提取钒和铬的方法，其特征在于，所述方法包括：将钒渣、助剂和碱液混合，之后依次进行氧化反应和固液分离，得到尾渣和含钒溶液；/n其中，所述氧化反应中的氧化介质通过曝气装置提供；所述碱液的质量浓度为30-45％。/n

【技术特征摘要】
1.一种从钒渣中提取钒和铬的方法，其特征在于，所述方法包括：将钒渣、助剂和碱液混合，之后依次进行氧化反应和固液分离，得到尾渣和含钒溶液；
其中，所述氧化反应中的氧化介质通过曝气装置提供；所述碱液的质量浓度为30-45％。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钒渣为钒钛磁铁矿冶炼过程中转炉吹炼所产生的钒渣。


3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述助剂为聚丙烯酰胺；
优选地，所述助剂的添加量为钒渣质量的0.1-1％。


4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述碱液包括氢氧化钠溶液；
优选地，所述碱液的质量浓度为30-40％，优选为30-36％；
优选地，所述碱液的添加量和所述钒渣的质量比为(3-5):1。


5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述氧化介质包括氧气、空气、富氧空气或臭氧中的1种或至少2种的组合。


6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述氧化反应的温度为100-140℃。


7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述氧化反应的时间为2-5h。


8.如权利要求1-7任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜浩，刘彪，王少娜，吕页清，王新东，李兰杰，耿立唐，
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