80钒铁炉渣的资源化利用方法技术

本发明专利技术公开了一种80钒铁炉渣的资源化利用方法，其采用下述工艺步骤：（1）硫酸化焙烧：所述的钒铁炉渣与硫酸混合，搅拌，然后进行硫酸化焙烧，得到焙烧渣；（2）浸出：所述的焙烧渣与去离子水或稀酸混合，搅拌浸出；然后过滤得到浸出液；（3）钒富集：所述的浸出液加入硫酸铵，加热溶解；然后冷却结晶、过滤，得到硫酸铝铵晶体和结晶后液；（4）氧化沉钒：向结晶后液中加入氧化剂进行氧化，使结晶后液中V3+和V4+全部转化为V5+；然后滴加氨水、搅拌，滤得到多钒酸铵沉淀和滤液；所述的的多钒酸铵焙烧，得到五氧化二钒；（5）析镁反应：对滤液进行蒸馏浓缩，冷却，过滤得到硫酸镁晶体。本方法具有工艺过程简单，能耗低，环境友好的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶金领域，尤其是一种
技术介绍
高钒铁冶炼通常以钒氧化物为原料，采用铝热法或电铝热法冶炼。此法吨钒铁将产生一吨以上的炉渣。仅承钢每年的钒铁贫渣就在3000t以上，其中含V20x3 6%， Al20370 80%,损失氧化钒(折算成V2O5)总量彡IOOt/年。目前，80钒铁炉渣处理途径主要有以下三种第一种是作为凝胶材料与高铝镁质骨料复合制备耐火材料。专利公开号CN 102145996A公开了一种含有钒铁渣的耐火火泥的制备方法，该方法将质量百分比计的50% 80%的细骨料和20% 50%的由钒铁渣细粉形成的凝胶材料混合制成耐火火泥。在使用过程中，可将配制好的耐火火泥加入适量的水搅拌成耐火泥浆，然后用于耐火砖的砌筑。其中，由高铝质细骨料形成的耐火火泥适合于高铝砖和粘土砖等的砌筑，由铝镁质细骨料形成的耐火火泥适合于镁碳砖、铝镁碳砖等的砌筑。专利公开号CN 102145997A公开了含有钒铁渣的耐火浇注料的制备方法，该方法的耐火浇注料包含按重量百分比计的30% 50%的粗骨料，20% 40%的粗骨料和10% 30% 的钒铁渣细粉形成的结合剂，其中的粗骨料和细骨料因在耐火浇注料中堆积密实而可以很好的起到耐火浇注料骨架的作用。专利公开号CN 102134165A提供了一种钒铁冶炼炉炉衬的制备方法，该炉衬由镁砂、钒铁渣及水玻璃和/或工业卤水混合制成。该炉衬结构强度高,炉衬密度大,透气性好,生产成本低。第二种将高钒铁炉渣作为含钒原料，冶炼钒铁。专利公开号CN 1197846A公开了高钒铁炉渣冶炼高硅低钒铁的工艺。该方法采用大剂量的石灰和镁砂作熔剂调渣，用硅铁作还原剂，还原提取高钒铁炉渣中的钒元素，制得含钒和硅量较高的高硅低钒铁产品。专利公开号CN 102146527A提供了低铝高钒铁的冶炼方法，该方法结合铝热法和电硅热法冶炼于一体，充分利用五氧化二钒和铝的反应热，并在三相电弧炉内对对含钒高的炉渣进行贫化还原、精炼，得到闻I凡低招合格闻I凡铁。第三种是对钒铁炉渣中的有价元素进行提取。专利公开号CN 1824607A公开了采用碳酸钠作焙烧添加剂，并添加硫酸镁为转化剂，对高铝渣进行氧化钠化焙烧的方法，该方法有效地解决了焙烧过程中CaO同V2O5结合生成不溶性Ca(VO3)2,在浸出工序中不被浸出使得钒回收率降低的问题。综上所述，现有工艺均无法实现高钒铁炉渣中钒，铝，镁等有价金属元素的综合性应用；元素利用率低，能耗普遍较高，经济效益差。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种能实现有价金属元素的综合性应用、能耗低的。为解决上述技术问题，本专利技术采用下述工艺步骤(1)硫酸化焙烧所述的钒铁炉渣与硫酸混合，搅拌，然后进行硫酸化焙烧，得到焙烧渣；(2)浸出所述的焙烧渣与水或稀酸混合，搅拌浸出；然后过滤得到浸出液；(3)钒富集所述的浸出液加入硫酸铵，加热溶解；然后冷却结晶、过滤，得到硫酸铝铵晶体和结晶后液；(4)氧化沉钒 向结晶后液中加入氧化剂进行氧化，使结晶后液中V3+和V4+全部转化为 V5+ ;然后滴加氨水、搅拌，滤得到多钒酸铵沉淀和滤液；所述的的多钒酸铵焙烧，得到五氧化二钒；(5)析镁反应对滤液进行蒸馏浓缩，冷却，过滤得到硫酸镁晶体。本专利技术所述步骤(I)的硫酸化焙烧为钒铁炉渣与硫酸先在100 200°C下预焙烧 I 24h ;然后在200 60(TC下焙烧I 6h。所述硫酸化焙烧产生的烟气经硫酸吸收，得到浓硫酸；得到的浓硫酸用于本专利技术所述的硫酸化焙烧。本专利技术所述步骤(I)中的钒铁炉渣先经破碎、研磨筛分至粒径为-80目，再与硫酸混合；所述钒铁炉渣与硫酸按质量比1:2. 5 1:10混合，所述硫酸的浓度为40wt%以上。 所述步骤(I)中，搅拌转速为50 400r/min，搅拌时间为0. 4 Ih。本专利技术所述步骤(2)中所述的焙烧渣与水或稀酸的质量比为100:200 400 ;所述的稀酸为稀硫酸；所述的搅拌浸出温度为60 100°C，搅拌浸出时间为0. 4 lh。本专利技术所述步骤(3)中，以浸出中铝的物质的量计，硫酸铵铝=5:1 1:2 ;所述的冷却结晶温度为0 10°C，冷却结晶时间为0. 4 6h ;所述步骤(3)中的结晶后液直接返回步骤(2)，用于浸取焙烧渣；然后步骤(3)得到的结晶后液再次浸取返回步骤(2);直至结晶后液中钒浓度> 10g/L。本专利技术所述步骤(4)中的氧化剂为氯酸钠、次氯酸钠、过氧化钠、双氧水和氧气中的一种或几种；氧化剂量以结晶后液中钒的物质的量计，钒氧化剂=1:1 1:30 ;所述的氧化温度为30 100°C。所述步骤(4)中滴加氨水将氧化后的结晶后液pH值调制I. 9 2.I ;所述的搅拌温度为90 100°C，搅拌时间为0. 4 Ih ;所述的多钒酸铵沉淀在400 600°C下焙烧I 3. 5h，得到粉剂五氧化二钒。本专利技术所述步骤(5)中，滤液蒸懼浓缩至滤液中单质镁浓度达到50 80g/L。本专利技术构思通过对80钒铁炉渣的全分析可知，98%的成份是碱金属氧化物及两性金属氧化物，与硫酸作用均可生成可溶性的硫酸盐。硫酸化焙烧指的是金属矿物与硫酸混合经焙烧过程生成硫酸盐，然后用水浸出的分离的工艺操作。其是复杂的多相反应过程， 特点是化学反应发生在两相界面上，因此焙烧过程中不仅存在着气一固、固一固、液一固等多相化学反应，同时还存在着吸附、解吸、扩散以及晶校产生、新相成长等一系列复杂的相转变和接触催化等过程。目前该工艺主要应用于稀土矿及有色金属有价元素的提取。本专利技术通过将硫酸化焙烧+水浸、硫酸铝铵结晶、铵盐沉钒、浓缩结晶镁盐等单元操作引入钒铁炉渣处理工艺中实现钒、铝、镁等有价元素的回收利用。有效地解决现有工艺存在的资源浪费，能耗较大，钒的回收率较低，铝镁元素未得到有效利用的问题。本专利技术硫酸化焙烧的化学原理如下式所示Al2O3 + SH2SO4 ======= Al2(SO4)3 + SH2OMgO + H2SO4 ...................................... MgSOj + H2O V2O3 + IH2SO4 + = 2VOSO4 + 4H20 VO2 + H2SO4 = VOSO4 + H2O CaO + H2SO4 ............................................................................. CaSO4 ^ + H2O上述反应的共同特征是产物一种是可溶性硫酸盐(除硫酸钙外)，另一种是水。文献介绍，钠化焙烧工艺中，氧化钙是一种极为有害的物质，生成不溶于水的副产物钒酸钙无法浸出，极大地降低钒的回收率。硫酸化焙烧-水浸工艺，使氧化钙生成不溶于水的硫酸钙进入渣相，很好的抑制钒酸钙的生成。焙烧过程可提高反应温度，促进硫酸向贫渣晶格内部渗透，同时将水从体系中带出，促进反应平衡向生成物方向移动。采用上述技术方案所产生的有益效果在于本专利技术应用硫酸化焙烧-水浸的工艺方法回收钒铁贫渣有价金属，钒、铝浸出率均可达到90%以上，基本没有尾渣。直接焙烧工艺省去了硫酸浸出法中酸渣分离的步骤，简化了生产工艺步骤。本专利技术工艺过程中产生的废酸能得到有效地循环利用，无废酸，废气，废液，废渣排放。本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：祁健，陈东辉，石立新，高明磊，周冰晶，
申请(专利权)人：河北钢铁股份有限公司承德分公司，
类型：发明
国别省市：