一种酸逆流堆浸钒钛磁铁矿碱性氧化球团的方法技术

本发明专利技术属于湿法冶金领域，特别是涉及酸逆流循环多级浸出钒钛磁铁矿碱性氧化球团的方法。针对浸出钒钛磁铁矿碱性氧化球团浸钒的生产工艺，为提高母液中钒的浓度和降低硅凝胶对浸钒的影响，本发明专利技术提供了一种逆流循环酸浸钒钛磁铁矿碱性氧化球团的方法。本发明专利技术通过调整与控制浸取液酸浓度的方法，采用二级(多级)浸取液循环逆流浸取的方法，达到了增加母液中钒的浓度和控制铁的浸出率在0.4％以下的目的。本发明专利技术的硅和铝浸出率远高于铁的浸出率，在提高浸后球团铁品位的同时，也降低了硅和铝在球团中的含量，浸后球团更适合于作为高炉炼铁的原料。本发明专利技术采用定期外排浸取液进行脱硅处理的方法，防止了硅凝胶对球团浸钒的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种酸逆流堆浸钒钛磁铁矿碱性氧化球团的方法
本专利技术属于冶金领域，特别涉及一种逆流循环酸浸钒钛磁铁矿碱性氧化球团以及钒母液脱硅及脱硅母液返回浸出体系的方法。
技术介绍
目前从我国钒钛磁铁矿提钒的主要工艺是对钒钛磁铁矿经高炉冶炼的含钒铁水用转炉吹钒获得钒渣，钒渣再经回转窑钠化或钙化焙烧、水浸或酸浸、净化、沉钒，此工艺与钢铁冶炼流程相衔接，缺点是钒的总收率低，一般为43％。含钒原料直接提钒技术也正在被大力研究，传统提钒工艺主要包括钠化焙烧-水浸、钙化焙烧-碱浸及无盐焙烧-酸浸。钠化焙烧-水浸工艺比较成熟，但是引入钠盐对后续炼铁产生不利影响；钙化焙烧-碱浸工艺应用不多，强碱浸出效果不理想且成本过高，采用氨浸浸出率更低、操作环境恶劣；无盐焙烧-酸浸，焙烧温度过高会导致钒氧化物的挥发，造成钒的损失严重。鉴于这种情况和国内钒工业面临的压力，球团钙化焙烧-酸(盐酸/硫酸)浸出新工艺则是一种新型节能、高效环保的提钒工艺。专利申请CN201910639371.7以钒钛铁精矿为原料，钙化剂为Ca(OH)2，粘结剂为膨润土，钒钛铁精矿、钙化剂和粘结剂以一定比例混合后造球、高温钙化焙烧，使钒钛铁精矿中的钒转变为酸溶性的钒酸钙盐。再经过一定浓度的盐酸/硫酸溶液酸浸，得到含钒溶液和固体物料。该专利不仅将钙化剂与碱性球团添加剂结合成一体，而且将钙化焙烧与氧化球团焙烧结合成一步，且不影响物料后续炼铁工艺。采用球团堆浸的方式保持原有的球团化学性质和物理性质不变，从而实现浸钒后球团可直接作为炼铁原料出售。由于钒钛磁铁矿碱性氧化球团含钒较低，提升浸出母液中钒的浓度将可极大地改善工艺的经济性。从浸出工艺提升钒浓度的成本将低于后继萃取或离子交换的成本，而且也将减少浸出工艺的水用量，降低后继废水处理的压力。随着浸取液循环浸钒的进行，浸钒母液中硅离子浓度也随之增加，并且母液中出现了硅胶。随着浸出时间进一步增加，母液中硅胶继续凝聚转换成硅凝胶。硅凝胶堵住球团的毛细孔和粘附于球团的表面，从而影响浸取液的流动性和钒的浸出正常运行以及影响钒的浸出率。从浸取液中脱硅是产业化的必要步骤。中国专利CN109182734A公开了一种稀酸堆浸钒钛磁铁矿钠化焙烧提钒尾渣脱钠的方法，该专利利用稀酸采用堆浸方法对经钠化焙烧提钒后钒钛磁铁矿尾渣进行脱钠，其目的是为了综合到用尾渣的铁。中国专利CN103739010A公开了一种利用硅溶胶在酸体系中深度脱硅的方法，该方法首先中和硅酸盐制备硅溶胶，然后将硅溶胶加入到含硅酸性溶液中，陈化一定时间后，加入絮凝剂絮凝和沉降分离。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种逆流循环酸浸钒钛磁铁矿碱性氧化球团的方法以解决浸钒母液中钒的浓度过低的问题。浸钒母液中钒的浓度和杂质含量与种类决定了后续沉钒工艺和生产成本，如果浸钒母液中含钒大于5g/L，无需离子交换或萃取等提浓工艺，浸钒母液可直接沉钒。这样从浸钒母液到99％V2O5生产成本将大幅下降。本专利技术采用多级逆流浸取、逐步补加酸和浸取液循环浸取的方法来提升母液中钒浓度。本专利技术提供以下方案：一种逆流循环酸浸钒钛磁铁矿碱性氧化球团的方法，具体包括如下步骤：步骤1:将钒钛磁铁矿碱性氧化球团堆放在防渗地表或存于容器中，用I级浸取液循环进行I级浸出；所述I级浸取液为浸钒母液脱硅滤液、酸和水；所述的钒钛磁铁矿碱性氧化球团按中国专利申请CN201910639371.7所述方法由钒铁物料与粘结剂、钙化剂充分混合后，再加入水制成生球，然后对生球进行氧化焙烧成球团得到。本专利技术的浸出的方式可采用堆浸或浸泡，所述堆浸是用浸取液喷淋球团堆表面，浸取液往下渗透过程中进行浸出，收集于堆底的为I级浸出母液。由于浸出过程中酸的消耗，浸取液经补加酸调整酸度后返回球团堆，实现循环浸取。所述浸泡是在容器中将球团置于浸取液中，浸出母液从容器底部流出经酸度调整后返回容器顶部，实现循环浸取。堆浸可放在防酸防渗的地表，也可采用类似矿仓的容器中，钒钛磁铁矿碱性氧化球团堆高为3～20米，由于球团的渗透性非常好，渗透性不限制堆高，堆高只受建堆方式的影响。如在平地坪建堆，堆高受球团的堆积角影响，球团的堆积角在21～23°。I级浸取液为脱硅滤液、酸或水，I级浸取液从堆顶喷淋球团，从堆底收集I级浸出母液，I级浸出母液经酸浓度调整后再作为I级浸取液返回堆顶，这样不断的循环和浸出。在循环浸出过程中不断的补加酸，同时母液中的钒和硅也随之增加。当I级浸出母液中Si的浓度大于等于8.0g/L时或浸出时间达到72h时，I级浸出母液离开I级浸取进入母液脱硅系统。I级浸取液的补加酸为盐酸、硫酸或脱硅滤液的一种或多种混合，I级浸取液的酸[H+]浓度为0.3～3摩尔，优选0.6～1.4摩尔，浸出时间为小于等于72h，浸出温度为常温～70℃，浸出雨量为15～60L/(m2·h)；随着I级浸出的循环浸取，不断地补充酸，I级浸出母液中的硅也随之增加，硅酸分子(H4SiO4)应存在质子化过程，会发生如下反应:浸出母液中硅酸溶液形成硅酸凝胶的过程包含硅酸分子聚合形成溶胶及溶胶进一步形成凝胶的两个阶段，故此硅酸溶液的胶凝时间包含硅酸分子聚合形成溶胶的时间和硅溶胶形成硅凝胶的时间。硅浓度随着浸出时间增加而增加，当达到硅浓度5.0g/L左右，母液开始出现硅凝胶并随之母液中硅浓度开始下降，最后母液中硅浓度在1.0～1.8g/L左右达到平衡，硅平衡浓度取决于温度与老化时间，温度越高硅平衡浓度越低，老化时间越长硅平衡浓度越低。硅凝胶不仅在浸出母液中形成，而且也在球团毛细管内形成。球团毛细管内的硅凝胶阻止了浸取液在球团内的渗透从而也就阻止了钒的浸出。为了避免I级浸取液中硅凝胶的形成，当I级浸出母液中Si离子浓度大于等于8.0g/L或浸出时间达到72h时，对I级浸出母液进行外排脱硅处理，脱硅处理后的滤液(即脱硅滤液)作为步骤1中的外加酸再返回I级浸出或II级浸出。将外排的I级浸出母液用酸(HCL或H2SO4)调整酸度[H+]至1～7moL，搅拌5～30min后陈化放置1～7天，加絮凝剂絮凝，将絮凝剂溶液与经酸度调整后的外排I级浸出母液搅拌混合，絮凝剂按固体浓度0.1～2.0％配成溶液，絮凝剂加入量为50～600ppm，絮凝温度为常温～70℃。絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺、非离子聚丙烯酰胺或明胶的一种或多种混合。对絮凝后的I级浸出母液进行固液分离，固液分离的方法为过滤、离心沉降、自然沉降等常规的固液分离方法的一种或多种结合，分离后的固体为硅凝胶，分离后的液体为脱硅滤液，返回I级浸出或返回II级浸出。固液分离后的固体硅凝胶含水量达到80％以上，为了回收硅凝胶中的有价元素钒，对硅凝胶进行洗涤，洗涤用pH<1.5的酸水，洗涤后的液体进入I级洗涤或III级浸取。固体为硅凝胶。硅凝胶絮凝物的过滤性能受I级浸出母液的酸度调整、陈化时间、絮凝温度和絮凝剂用量等参数的影响。浸出母液的酸度越高、陈化时间越长、絮凝温度越高，硅凝胶的絮凝物越易过滤。硅凝胶絮凝物的过滤时间随絮凝剂用量的增加而减少，但当絮凝剂用量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种逆流循环酸浸钒钛磁铁矿碱性氧化球团的方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1:将钒钛磁铁矿碱性氧化球团堆放在防渗地表(堆浸)或存于容器中(浸泡)，用I级浸取液循环进行I级浸出；当I级浸取母液中Si离子浓度达到大于等于8.0g/L或浸取时间超过72小时时，对I级浸取母液进行脱硅处理，经脱硅处理后的浸钒母液(即浸钒母液脱硅滤液)作为补加酸再返回I级浸出工序或II级浸出工序；/n步骤2:完成步骤1后，I级浸出的钒钛磁铁矿碱性氧化球团进入II级浸出工序，用II级浸取液循环进行II级浸出，当II级浸取液中Si离子浓度大于等于2.0g/L时或达到II级浸出指定浸出时间后，II级浸取液作为最终浸出母液排出浸出系统进入下一工序沉钒系统；/n步骤3:完成步骤2后，II级浸出的钒钛磁铁矿碱性氧化球团进入III级浸出工序，用III级浸取液循环进行III级浸出，当III级浸取达到III级浸出指定浸出时间后，III级浸出母液作为II级浸取液；/n步骤4:完成步骤3后，III级浸取的钒钛磁铁矿碱性氧化球团进入I级洗涤工序，用I级洗涤液循环进行I级洗涤，I级洗涤后的钒钛磁铁矿碱性氧化球团即为浸后球团；所述I级洗涤液为水或硅胶过滤洗涤液，I级洗涤母液作为III级浸取液。/n...

【技术特征摘要】
1.一种逆流循环酸浸钒钛磁铁矿碱性氧化球团的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1:将钒钛磁铁矿碱性氧化球团堆放在防渗地表(堆浸)或存于容器中(浸泡)，用I级浸取液循环进行I级浸出；当I级浸取母液中Si离子浓度达到大于等于8.0g/L或浸取时间超过72小时时，对I级浸取母液进行脱硅处理，经脱硅处理后的浸钒母液(即浸钒母液脱硅滤液)作为补加酸再返回I级浸出工序或II级浸出工序；
步骤2:完成步骤1后，I级浸出的钒钛磁铁矿碱性氧化球团进入II级浸出工序，用II级浸取液循环进行II级浸出，当II级浸取液中Si离子浓度大于等于2.0g/L时或达到II级浸出指定浸出时间后，II级浸取液作为最终浸出母液排出浸出系统进入下一工序沉钒系统；
步骤3:完成步骤2后，II级浸出的钒钛磁铁矿碱性氧化球团进入III级浸出工序，用III级浸取液循环进行III级浸出，当III级浸取达到III级浸出指定浸出时间后，III级浸出母液作为II级浸取液；
步骤4:完成步骤3后，III级浸取的钒钛磁铁矿碱性氧化球团进入I级洗涤工序，用I级洗涤液循环进行I级洗涤，I级洗涤后的钒钛磁铁矿碱性氧化球团即为浸后球团；所述I级洗涤液为水或硅胶过滤洗涤液，I级洗涤母液作为III级浸取液。


2.如权利要求1所述的一种逆流循环酸浸钒钛磁铁矿碱性氧化球团的方法，其特征在于：所述钒钛磁铁矿碱性氧化球团是由钒铁物料与粘结剂、钙化剂充分混合后，再加入水制成生球，然后对生球进行氧化焙烧成球团得到。


3.如权利要求1或2所述的一种逆流循环酸浸钒钛磁铁矿碱性氧化球团的方法，其特征在于：步骤1至步骤3所述的I级浸出、II级浸出和III级浸出的方式可采用堆浸或浸泡，所述堆浸是用浸取液喷淋球团堆，浸取液往下渗透过并收集于堆底，浸取液经酸度调整后返回球团堆，实现循环浸取；所述浸泡是在容器中将球团置于浸取液中，浸取液从容器底部流出经酸度调整后返回容器顶部，实现循环浸取。


4.如权利要求1-3任一项所述的一种逆流循环酸浸钒钛磁铁矿碱性氧化球团的方法，其特征在于：步骤1中所述的I级浸取液为酸、II级浸出的母液或水中的一种或二种混合；在I级浸出工序的循环浸取中，通过补加酸调整I级浸取液的酸度实现循环浸取，补加酸为盐酸、硫酸或脱硅母液的一种或多种混合；所述I级浸取液的酸[H+]浓度为0.3～3摩尔，优选0.6～1.4摩尔，I级浸取液中Si离子浓度小于等于5.0g/L，浸出时间为小于等于72小时，浸出温度为常温～70℃，所述I级浸取为浸泡或浸出雨量...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭忠辉，胡晓，贺高峰，高扬，刘靖，王冬花，闫广英，赵江伟，陈树忠，
申请(专利权)人：四川龙蟒矿冶有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51