本发明专利技术提供一种钒渣清洁提钒的方法及其应用。所述方法包括以下步骤：将钒渣和钠盐混合后烧结，加入焙烧熟料、水、除铬母液和除杂渣后浸出，得到尾渣和浸出液，对所述浸出液进行除杂，得到净化液，对所述净化液进行沉淀处理，得到沉钒母液和钒酸钙；对所述沉钒母液中加入第一还原剂得到氢氧化铬，煅烧后得到三氧化二铬；将所述钒酸钙、二氧化碳、结晶母液和煅烧尾气进行钒的浸出，得到钙盐和钒酸钠溶液，钒酸钠溶液蒸发结晶得到偏钒酸钠，将所述偏钒酸钠、助剂和第二还原剂进行高温还原得到还原熟料，将所述还原熟料、碳酸氢钠母液和水进行脱钠，得到三氧化二钒。本发明专利技术成功制备为三氧化二铬和三氧化二钒产品，实现了高铬钒渣的高值化利用。化利用。化利用。
【技术实现步骤摘要】
一种钒渣清洁提钒的方法及其应用
[0001]本专利技术属于冶金化工
，尤其涉及一种钒渣清洁提钒的方法及其应用。
技术介绍
[0002]钒是一种重要的稀有金属元素，其主要产品包括五氧化二钒、三氧化二钒、钒氮合金、钒铁合金、钒铝合金等。因具有抗疲劳效应、优良的硬度和强度等优点，钒被广泛应用于航空、化工、冶金和钢铁等行业。当前钒渣提钒占据行业总量的80％，其中90％为钠化提钒技术路线。而以钒渣为原料制备钒氧化物的关键是钒和钠的分离。传统方法是基于钠和铵根与钒酸根结合的差异性实现钒和钠的分离，进而制备出钒氧化物，但该种方法也是造成当前钒行业三废污染严重的根源。
[0003]CN109930008A公布了一种钒渣清洁提钒的方法。该方法将钒渣和镁化合物混合焙烧，焙烧熟料用硫酸进行酸浸、铵盐进行沉钒，然后焙烧得到五氧化二钒；向沉钒液中通入氨水分别沉淀氢氧化锰和氢氧化镁，氢氧化镁煅烧为氧化镁后返回钒渣焙烧。该方法以镁盐代替钠盐，避免了硫酸钠废水的产生，但是会产生更多的含氨氮废水和含氨尾气。
[0004]CN106544515A公布了一种钒渣提钒的方法，具体步骤为：在第一加热搅拌的条件下，将含碱金属的碱性物质的水溶液喷入钒渣，得到混合料，将混合料依次进行第二加热搅拌和水浸提钒；其中，所述第一加热搅拌的温度为80～120℃；所述第二加热搅拌的温度为500～750℃。但是该方法仅是获得钒浸出液，后续获得钒产品仍需通过传统工艺，而且钒渣和碱液混合过程对设备要求非常高。
[0005]CN112080651A公开了一种高钙低钠铵复合焙烧提钒的方法，该方法将钒渣与石灰石、含钠化合物、铵盐按比例混合均匀后焙烧、浸出、洗涤和过滤后得到钒浸出液和残渣，然后通过铵盐沉钒、煅烧得到五氧化二钒。该方法尽管提高了钒的回收率，但是焙烧时铵盐会分解产生氨气，增加了新的污染源，且沉钒废水含有大量的氨氮和硫，对环境污染非常严重。
[0006]CN114854988A公布了一种利用CO2选择性分离钒铬物料中钒和铬的方法，该方法利用二氧化碳选择性氧化含钒铬原料中的钒实现钒铬分离，具体步骤为：将钒铬物料和碳酸盐混匀、压块，放入竖炉中通入二氧化碳焙烧，冷却后破碎、溶解，得到含钒溶液和含铬残渣，含钒溶液通过沉淀法回收钒，含铬残渣制备铬合金。钒被氧化的同时也会氧化部分铬，被氧化的铬会进入产品和废水中，不仅降低产品质量，也会加大废水处理的难度。该方法同样存在高氨氮和高硫废水以及含氨尾气。
[0007]由此可见，目前大多数技术人员在钒渣提钒技术上投入大量的研究，但是高盐高氨氮废水、含氨废气的排放问题一直没有得到解决。因此开发出一种无硫无铵的钒渣提钒新方法，且减少三废排放是目前本领域技术人员迫切需要解决的问题。
技术实现思路
[0008]本专利技术的目的在于提供一种钒渣清洁提钒的方法及其应用。
[0009]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]本专利技术目的之一在于提供一种钒渣清洁提钒的方法，所述方法包括以下步骤：
[0011](1)将钒渣和钠盐混合后烧结，加入焙烧熟料、水、除铬母液和除杂渣后浸出，得到尾渣和浸出液，对所述浸出液进行除杂，得到净化液，对所述净化液进行沉淀处理，得到沉钒母液和钒酸钙；
[0012](2)对步骤(1)所述沉钒母液中加入第一还原剂得到氢氧化铬，煅烧后得到三氧化二铬；
[0013](3)将步骤(1)所述钒酸钙、二氧化碳、结晶母液和煅烧尾气进行钒的浸出，得到钙盐和钒酸钠溶液，钒酸钠溶液蒸发结晶得到偏钒酸钠，将所述偏钒酸钠、助剂和第二还原剂进行高温还原得到还原熟料，将所述还原熟料、碳酸氢钠母液和水进行脱钠，得到三氧化二钒。
[0014]本专利技术提供的方法根据钒和铬与钠盐和钙盐之间的溶解度差异，完成了钒和钠的分离，并通过还原剂和助剂的引入成功制备为三氧化二铬和三氧化二钒产品，实现了高铬钒渣的高值化利用。与传统方法相比，本专利技术消除了硫和铵的引入，从源头上避免了高盐和高氨氮废水的产生，并通过钠盐和转型剂的封闭循环实现废水和固体废物的零排放。此外，整个系统不产生含氨废气。整个过程操作简单、转化率高、成本低，所需设备均为化工领域的常规设备，工业过程容易实现，经济和环境效益显著。
[0015]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述钠盐为碳酸钠和/或碳酸氢钠。
[0016]优选地，步骤(1)所述烧结的温度为700～1100℃，其中所述温度可以是700℃、750℃、800℃、850℃、900℃、950℃、1000℃、1050℃或1100℃等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0017]优选地，步骤(1)所述烧结中控制反应体系中总钠和总钒的摩尔比为(1～1.4):1，其中所述摩尔比可以是1:1、1.1:1、1.2:1、1.3:1或1.4:1等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0018]优选地，步骤(1)所述水和焙烧熟料的质量比为(1～3):1，其中所述质量比可以是1:1、2:1或3:1等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0019]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述除杂包括：向浸出液加入氧化钙除杂，得到除杂渣和净化液。
[0020]优选地，所述除杂中，氧化钙:(P+Si)＝(2～4):1，其中所述氧化钙:(P+Si)可以是2:1、3:1或4:1等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0021]优选地，所述除杂渣返回步骤(1)中循环使用。
[0022]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述沉淀处理包括：向所述净化液中加入氧化钙沉淀钒，得到沉钒母液和钒酸钙。
[0023]优选地，步骤(1)所述沉淀处理中控制反应体系中总钙和总钒酸根的摩尔比为(1～1.4):1，其中所述摩尔比可以是1:1、1.1:1、1.2:1、1.3:1或1.4:1等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0024]作为本专利技术优选的技术方案，向步骤(2)所述沉钒母液中通入二氧化碳回收碳酸氢钠，得到碳酸氢钠母液，向所述碳酸氢钠母液中加入还原剂，得到氧化化铬和除铬母液。
[0025]优选地，所述碳酸氢钠回收时，溶液的pH为7.0～9.0，其中所述pH可以是7.0、7.2、
7.4、7.6、7.8、8.0、8.2、8.4、8.6、8.8或9.0等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0026]优选地，所述第一还原剂包括甲酸、草酸、甲醛、水合肼、甲醇或乙醇中的任意一种或至少两种的组合，其中所述组合典型但非限制性实例有：甲酸和草酸的组合、草酸和甲醛的组合、甲醛和水合肼的组合、水合肼和甲醇的组合或甲醇和乙醇的组合等。
[0027]优选地，所述除铬母液返回步骤(1)中循环使用。
[0028]优选地，步骤(2)所述煅烧的温度为900～1600℃，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种钒渣清洁提钒的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将钒渣和钠盐混合后烧结，加入焙烧熟料、水、除铬母液和除杂渣后浸出，得到尾渣和浸出液，对所述浸出液进行除杂，得到净化液，对所述净化液进行沉淀处理，得到沉钒母液和钒酸钙；(2)对步骤(1)所述沉钒母液中加入第一还原剂得到氢氧化铬，煅烧后得到三氧化二铬；(3)将步骤(1)所述钒酸钙、二氧化碳、结晶母液和煅烧尾气进行钒的浸出，得到钙盐和钒酸钠溶液，钒酸钠溶液蒸发结晶得到偏钒酸钠，将所述偏钒酸钠、助剂和第二还原剂进行高温还原得到还原熟料，将所述还原熟料、碳酸氢钠母液和水进行脱钠，得到三氧化二钒。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述钠盐为碳酸钠和/或碳酸氢钠；优选地，步骤(1)所述烧结的温度为700～1100℃；优选地，步骤(1)所述烧结中控制反应体系中总钠和总钒的摩尔比为(1～1.4):1；优选地，步骤(1)所述水和焙烧熟料的质量比为(1～3):1。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述除杂包括：向浸出液加入氧化钙除杂，得到除杂渣和净化液；优选地，所述除杂中，氧化钙:(P+Si)＝(2～4):1；优选地，所述除杂渣返回步骤(1)中循环使用。4.根据权利要求1
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3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述沉淀处理包括：向所述净化液中加入氧化钙沉淀钒，得到沉钒母液和钒酸钙；优选地，步骤(1)所述沉淀处理中控制反应体系中总钙和总钒酸根的摩尔比为(1～1.4):1。5.根据权利要求1
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4任一项所述的方法，其特征在于，向步骤(2)所述沉钒母液中通入二氧化碳回收碳酸氢钠，得到碳酸氢钠母液，向所述碳酸氢钠母液中加入还原剂，得到氧化化铬和除铬母液；优选地，所述碳酸氢钠回收时，溶液的pH为7.0～9.0；优选地，所述第一还原剂包括甲酸、草酸、甲醛、水合肼、甲醇或乙醇中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述除铬母液返回步骤(1)中循环使用；优选地，步骤(2)所述煅烧的温度为900～1600℃。6.根据权利要求1
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5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)中浸出时，控制溶液的pH为9.0～10.0；优选地，步骤(3)...
【专利技术属性】
技术研发人员：张洋，汪超，范兵强，邓孝伯，张贺东，王绍东，韦林森，郑诗礼，王英，刘银领，
申请(专利权)人：攀钢集团钒钛资源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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