一种从转炉钒铬渣中提取钒和铬的方法技术

本发明专利技术公开了一种从转炉钒铬渣中提取钒和铬的方法，1）向钒铬渣中加入Na2CO3并混合均匀后进行氧化焙烧，Na2CO3添加量按钒铬渣中V2O3/Na2CO3摩尔比为0.1~0.4控制，焙烧熟料磨细后用水浸出，得到一次焙烧浸出液和残渣；2）将残渣烘干磨细后作为第二步提取钒和铬的原料，向该残渣中加入Na2CO3并混合均匀后进行氧化焙烧，Na2CO3添加量按残渣中(V2O3+Cr2O3)/Na2CO3摩尔比为0.1~0.4控制，焙烧熟料磨细后用水浸出，得到二次焙烧浸出液；3）从两次焙烧浸出液中分别分离和提取出钒和铬。本发明专利技术工艺简单，钒和铬转浸率高、且便于钒和铬后续分离。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种冶金炉渣资源化利用的方法，具体涉及一种从转炉钒铬渣中有效提取和分离钒和铬的方法，属于钒和铬资源的提取和回收领域。
技术介绍
中国攀西地区蕴藏着丰富的钒钛磁铁矿，是重要的钒、钛、铁资源。典型的钒钛磁铁矿冶炼工艺是预先在高炉、熔融还原炉或转底炉中将其还原，得到含钒铁水。然后将其倒入专用提钒转炉中吹入氧气使含钒铬铁水中的绝大部分S1、T1、Mn和大部分V、Cr以及部分C发生氧化反应，进入到渣相中(C的氧化产物进入炉气)，形成含钒的炉渣，一般称为转炉钒渣。转炉钒渣一般含5~20wt%的V2O3,是后续钠化焙烧或钙化焙烧提钒的重要原料。由于一般的转炉钒渣中Cr2O3含量较低，低于4wt%，所以目前绝大多数的研究和提取工艺均是针对转炉钒渣中钒资源的直接回收利用，对铬资源的回收则是当其在沉钒废水浓度富集后中进行回收。采用现行转炉提钒工艺或类似地火法工艺冶炼高铬型钒钛磁铁矿，例如红格矿其含Cr2O3含量为0.2^0.8wt%，得到的含钒铁水中铬含量将明显增加，相应地，转炉钒渣中Cr2O3含量也将明显增加，此时可将这种转炉钒渣称为转炉钒铬渣，其中V2O3含量为5~20wt%、Cr2O3含量可达5~15wt%。由于红格矿中Cr2O3总量达900万吨，占全国总铬资源的一半以上，是我国重要的铬资源，所以这种转炉钒铬渣将是一种非常重要的提取钒和铬的中间产物。针对转炉钒渣 中钒的提取，冶金工作者开发了多种提钒方法。传统的提钒方法是将钒渣与NaCUNa2SO4和Na2CO3中的一种或多种钠盐混合焙烧使低价钒转化成高价的钒酸盐，焙烧后用水浸出。但使用NaCl和Na2SO4作为添加剂进行焙烧时将产生Cl2、HCl和SO2等污染性气体，危害环境。因此，新兴的清洁提钒方法是将钒渣与CaCO3或CaO混合焙烧，用酸性或碱性浸出剂将钒浸出。然而，若采用CaCO3或CaO等钙盐作为添加剂与转炉钒铬渣进行焙烧，将不可避免地产生CaCrO4等有毒物质，对环境也构成巨大的危害。目前工业生产中以铬铁矿为原料的铬盐生产均逐步实现了纯钠盐焙烧，取消了钙盐的添加。对于转炉钒铬渣的资源利用，目前可见的研究较少。尽管中国科学院过程工程研究所提出了一种采用NaOH-NaNO3熔盐来处理钒铬渣可实现钒和铬的同时转化，但是在此工艺中需要大量的熔盐以及熔盐的循环利用还有待进一步研究。另外，钒和铬的同步转化也将增大后续分离钒和铬的难度。
技术实现思路
针对现有工艺方法难以有效地从转炉钒铬渣中分离提取钒和铬的不足，本专利技术的目的是提供一种工艺简单，钒和铬转浸率高、且便于钒和铬后续分离的从转炉钒铬渣中提取钒和铬的方法。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下: ，其步骤为: 1)向钒铬渣中加入Na2CO3并混合均匀后进行氧化焙烧，Na2CO3添加量按钒铬渣中V2O3/Na2CO3摩尔比为0.r0.4控制，焙烧熟料磨细后用水浸出，得到一次焙烧浸出液和残渣； 2)将残渣烘干磨细后作为第二步提取钒和铬的原料，向该残渣中加入Na2CO3并混合均匀后进行氧化焙烧，Na2CO3添加量按残渣中(V203+Cr203)/Na2CO3摩尔比为0.f 0.4控制，焙烧熟料磨细后用水浸出，得到二次焙烧浸出液； 3)从一次焙烧浸 出液和二次焙烧浸出液中分别分离和提取出钒和铬。第I)步中焙烧温度70(T850°C，焙烧时间0.5~2h ;水浸出时，控制液固比I~5g/ml，浸出温度2(T90°C，浸出时间l(T60min。第2)步中焙烧温度80(Tl05(TC，焙烧时间0.5~2h ;水浸出时，控制液固比I~5g/ml，浸出温度2(T90°C，浸出时间l(T60min。两步中焙烧熟料磨细筛分后的粒径小于0.18mm的占60%以上。本专利技术通过分步氧化焙烧一浸出将转炉钒铬渣中的钒和铬初步浸出到溶液中，由于第一步通过参数控制可以确保钒最大化地浸出而铬尽量不被浸出，第二步再将残渣中的钒和铬最大化地浸出到溶液中，因此一次焙烧浸出液中钒的浓度比较高，铬的浓度比较低，二次焙烧浸出液中钒的浓度比较低，铬的浓度比较高，相当于实现了钒和铬的初步分离，而现有方法得到的焙烧浸出液需要初步分离才能达到这样的效果。对于钒和铬浓度差异比较大的焙烧浸出液，直接按现有方法(如沉钒法、湿法处理)即可方便分离和提取。同时本方法钒和铬转浸率高，若不计过程物料损失，钒和铬的综合提取率分别可达 98.9% 和 95.7%o另外，本方法还不产生污染环境的物质，最终的浸出残渣富含铁、钛等氧化物，可在钢铁生产流程内部循环，降低了危害环境的风险。本专利技术为公众提供了一种有效的从钒铬渣中分步提取钒和铬的思路，本方法具有对设备要求低，工艺简单，钒和铬转浸率高等优点。【具体实施方式】转炉钒铬渣中的钒和铬主要以(Fe，Mn，Mg) (V，Cr)204尖晶石固溶体中，具有较高的稳定性。在钒铬渣的冷却结晶过程中，由于铬尖晶石(Fe，Mn，Mg) (Cr)2O4结晶能力最强，最先在熔渣中析出，形成尖晶石的核心；而钒尖晶石(Fe，Mn，Mg) (V)2O4的结晶能力稍弱，后于铬尖晶石析出；最后是钛尖晶石(Fe，Mg)2Ti04析出。结合晶体结构衍射分析和元素微区成分分析可知钒铬渣中钒和铬只赋存于尖晶石相中，且铬趋于分布在尖晶石核心，钒次之，钛在尖晶石外部。为了从钒铬渣中有效提取钒和铬同时避免产生环境危害，采用氧化焙烧处理钒铬渣时选用的添加剂便是Na2CO3, —方面不产生Cl2、SO2等污染性气体，另一方面也不生成CaCrO4等有毒物质。热力学分析表明钒尖晶石与钠盐的反应能力明显比铬尖晶石与其的反应能力大，使得分步焙烧一浸出提取钒和铬成为了可能，并且可达到一步焙烧一浸出提钒，二步焙烧一浸出提取剩余的钒和铬。其总体实现思路为:根据转炉钒铬渣中元素分布规律以及含钒相和含铬相与钠盐反应能力的差异，以Na2CO3为添加剂，采用分步焙烧一水浸的方法将钒和铬分别浸出提取到溶液中。第一步将钒铬渣和一定量的Na2CO3混合后进行氧化焙烧，焙烧熟料磨细后用水进行浸出，确保钒最大化地浸出而铬尽量不被浸出。浸出后的残渣烘干磨细后作为第二步提取钒和铬的原料，添加Na2CO3进行二步焙烧一水浸，将残渣中的钒和铬最大化地浸出到溶液中。以下对本专利技术进行详细说明。一步氧化焙烧一浸出 根据钒铬渣中元素分布规律以及含钒相和含铬相与钠盐反应能力的差异，以Na2CO3为添加剂，其添加量按渣中V203/Na2C03摩尔比为0.r0.4控制，在70(T850°C焙烧0.5^2h,使钒铬渣中的钒尖晶石发生钠化氧化反应生成水溶性的钒酸钠。而此时铬由于分布在尖晶石核心未发生转化便被新生成的物相所包裹，而未被进一步氧化成铬酸钠。焙烧熟料取出空冷后，磨细至粒径小于0.18mm的占60%以上,与水混合进行浸出，控制液固比5g/ml,浸出温度2(T90°C，浸出时间l(T60min。浸出结束后，采用孔径为0.4 y m的滤膜将浆液过滤，确保滤液不含固体杂质，过滤过程中用少量水洗涤滤渣广3次。得到的浸出液中钒浓度达到沉钒工艺所需的浓度条件。最后收集浸出残渣烘干作为下一步提取钒和铬的原料。Na2CO3的添加量是根据分析钒铬渣中钒发生转化反应所需的过量钠盐，同时在焙烧过程中不发生过度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从转炉钒铬渣中提取钒和铬的方法，其特征在于：其步骤为：1）向钒铬渣中加入Na2CO3并混合均匀后进行氧化焙烧，Na2CO3添加量按钒铬渣中V2O3/Na2CO3摩尔比为0.1~0.4控制，焙烧熟料磨细后用水浸出，得到一次焙烧浸出液和残渣；2）将残渣烘干磨细后作为第二步提取钒和铬的原料，向该残渣中加入Na2CO3并混合均匀后进行氧化焙烧，Na2CO3添加量按残渣中(V2O3+Cr2O3)/Na2CO3摩尔比为0.1~0.4控制，焙烧熟料磨细后用水浸出，得到二次焙烧浸出液；3）从一次焙烧浸出液和二次焙烧浸出液中分别分离和提取出钒和铬。

【技术特征摘要】
1.一种从转炉钒铬渣中提取钒和铬的方法，其特征在于:其步骤为: 1)向钒铬渣中加入Na2CO3并混合均匀后进行氧化焙烧，Na2CO3添加量按钒铬渣中V2O3/Na2CO3摩尔比为0.r0.4控制，焙烧熟料磨细后用水浸出，得到一次焙烧浸出液和残渣； 2)将残渣烘干磨细后作为第二步提取钒和铬的原料，向该残渣中加入Na2CO3并混合均匀后进行氧化焙烧，Na2CO3添加量按残渣中(V203+Cr203)/Na2CO3摩尔比为0.f 0.4控制，焙烧熟料磨细后用水浸出，得到二次焙烧浸出液； 3)从一次焙烧浸出液和二次焙烧浸出液中分别分离和提取出钒和铬。2.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鸿乂，方海星，张涛，李翠，王宁，刁江，谢兵，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：