专利名称：低品位高钙含钒钢渣的提钒工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种冶金化工技术领域，具体为一种低品位高钙含钒钢渣的提钒工艺。
背景技术：
钒作为一种重要的金属，已在特殊钢、低合金、微合金钢中得到了广泛的应用，有着明显的技术和经济优势。同时，随着经济技术的飞速发展，钒在汽车、航空航天、铁路、电子技术、国防工业等领域也有着广泛的应用前景，因此钒的低成本生产技术成为很多科研机构的主要研究课题，目前钒主要来源于钒钛磁铁矿。钒钛磁铁矿在含钒资源中所占的比例很大，从钒钛磁铁矿回收钒的主要方法是将原矿冶炼为含钒生铁，再从含钒生铁中回收钒。例如，采用转炉提钒，以获低钙高品位含钒炉渣，然后再通过传统的钠盐焙烧-钠化法提钒。但这种提钒方法要占用两个转炉，即转炉双联法提钒，严重影响钢的产量和质量。同时，钠化法提钒技术，在生产过程中会造成了严重的三废污染，钒的回收率也不高，并且对钒渣成分要求苛刻，尤其是对钒渣中钙的含量。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种低品位高钙含钒钢渣的提钒工艺，解决了低品位高钙含钒钢渣中的钒不易提取的问题，使钒钛磁铁矿中的钒资源得到了有效地回收、利用。为解决以上技术问题，本发明的技术方案是，一种低品位高钙含钒钢渣的提钒工艺，包括a、低品位高钙含钒钢渣的预处理；b、低品位高钙含钒钢渣的氧化钙化焙烧；C、焙烧后含钒钢渣通过碳酸化浸出处理，可得到含钒的浸出液；d、含钒浸出液中加酸进行沉钒， 并过滤获取粗钒；e、所得粗钒进行碱溶处理，过滤碱溶溶液获得含有V5+的滤液；f、在含有 V5+的滤液中加入NH4Cl反应生成NH4VO3，经过脱氨处理，最终得到V205。具体步骤如下(1)用含钒铁水直接炼钢，炼钢过程中使钒进入钢渣，得到低品位高钙含钒钢渣； 将低品位高钙含钒钢渣中加入含钙化和物并混磨至-200目士 10目，经过磁化除铁后得到钒渣；(2)对钒渣进行氧化钙化焙烧，使钒渣中的钒氧化生成Ca (VO3) 2 ；(3)将Ca (VO3) 2与碳酸盐水溶液进行混合，使得Ca (VO3) 2中的钒浸出，得到含有钒的浸出液；(4)向浸出液中加入硫酸至PH彡2，在100°C 士5°C条件下水解沉钒2h±0. 5h，通过过滤得到粗钒；(5)将粗钒加入碱溶液中进行行碱溶，碱溶完成后过滤可得到含有V5+的滤液；(6)向含有V5+的滤液中按照NH4Cl V2O5 = 1. 8 2. 2 1的质量比加入NH4Cl 进行反应，沉淀大约1 ! 士 0.证，最终将反应得到的NH4VO3在550°C 士 50°C的条件下脱氨， 得到V2O50
所述低品位高钙含钒钢渣先通过鄂式破碎，再与石灰石混磨。所述含钙化合物可以是石灰，其中，石灰所含有的CaO与所述低品位高钙含钒钢渣的质量比为7% 士 1%。所述钒渣可制粒，粒度为IOmm士 1mm，以便后续加工。所述除铁后钒渣中的铁含量< 5%，防止后续焙烧过程中铁放热使炉料粘结。所述氧化钙化焙烧的温度在950°C 士50°C，时长为2-池。所述碳酸盐水溶液为浓度5% 10%的碳酸氢铵水溶液，按照液固比1.8 2.2 1的比例与Ca(VO3)2混合。所述碱溶液为NaOH。所述对粗钒碱溶过滤后会得到的残渣，该残渣可送再次返回进行氧化钙化焙烧。与现有技术相比，本发明在提钒的原料上降低了对钙含量的要求，可利用低品位高钙含钒钢渣生产出高纯度的五氧化二钒，使钒钛磁铁矿中的钒资源得到了有效地回收、 利用。同时，本发明为转炉单联法提钒提供条件，将含钒铁水直接炼钢让钒进入低品位高钙的钢渣内，无需另设转炉提钒，这样就避免了因提钒而新增的提钒转炉给炼钢带来的干扰和影响。
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施例方式本发明工艺的整体思路如下首先将低品位高钙含钒钢渣通过鄂式破碎，加入石灰石、石灰或其他含钙化合物与钢渣进行混合、造粒。将粒料进行氧化钙化焙烧，焙烧后的熟料在碳酸盐水溶液中进行碳酸化浸出。所得浸出液中加酸水解沉钒，通过过滤得到粗钒， 将粗钒进行碱溶处理，从碱溶溶液中过滤得到含有V5+的滤液，在该滤液中加入NH4Cl可反应生成NH4VO3, NH4VO3在高温下经过脱氨，最终得到高品位的粉状V205。为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。参见图1，对各工艺进行说明。实施例一S1-1、钢渣的取得用含钒铁水直接炼钢，炼钢过程中钒会进入钢渣，得到低品位高钙含钒钢渣。将低品位高钙含钒钢渣先通过鄂式破碎，按照与其质量比为7% 士的 CaO添加石灰，将混合物料进行混磨至-200目士 10目。经过磁选除铁后得到钒渣，该钒渣中含的金属铁< 5 %，主要是为了防止在后续焙烧过程中铁放热使炉料粘结。最后将钒渣进行制粒，粒度为IOmm士 1mm。S1-2、对Sl-I中粒状的钒渣进行氧化钙化焙烧，回转窑中焙烧的温度在 9500C 士50°C，时长为2-汕。通过焙烧，钒渣中的钒氧化生成Ca (VO3) 2。S1-3、碳酸化浸出是指将S1-2中焙烧好的熟料，即氧化生成的Ca (VO3)2，与浓度在 5% 10%的碳酸氢铵水溶液按照液固比1.8 2. 2 1的比例进行混合，使得Ca (VO3)2中的钒浸出，得到含有钒的浸出液。
S1-4、向S1-3中的浸出液加入浓硫酸至浸出液PH彡2，在100°C 士5°C条件下水解沉钒池士 ο.证，通过过滤得到粗钒；S1-5、将S1-4中的粗钒中加入NaOH溶液进行碱溶，碱溶完成后过滤，可得到残渣和含有V5+的滤液。残渣可再次进行氧化钙化焙烧。S1-6、向S1-7中含有V5+的滤液按照NH4Cl V2O5 = 1. 8 2. 2 1的质量比加入 NH4Cl,在室温下沉淀大约12h士0. 5h生成NH4VO3，最终将反应得到的NH4VO3在550°〇士50°C 的条件下脱氨，得到粉状V2O5，该V2O5的纯度可达到99%。实施例二 S2-1、用含钒铁水直接炼钢，炼钢过程中钒会进入钢渣，得到低品位高钙含钒钢渣，实现钢渣的预处理。将低品位高钙含钒钢渣先通过鄂式破碎，按照与其质量比为7%的 CaO添加石灰，将混合物料进行混磨至-200目。经过磁选除铁后得到钒渣，该钒渣中含的金属铁< 5%，主要是为了防止在后续焙烧过程中铁放热使炉料粘结。最后将钒渣进行制粒， 粒度为IOmm0S2-2、对S2-1中粒状的钒渣进行氧化钙化焙烧，回转窑中焙烧的温度在950°C，时长为2.釙。通过焙烧，钒渣中的钒氧化生成Ca (VO3) 2。S2-3、碳酸化浸出是指将S2-2中焙烧好的熟料，即氧化生成的Ca(VO3)2，与浓度在 7. 5%的碳酸氢铵水溶液按照液固比2 1的比例进行混合，使得Ca (VO3)2中的钒浸出，得到含有钒的浸出液。S2-4、向S2-3中的浸出液加入浓硫酸至浸出液PH = 2，在100°C条件下水解沉钒池，通过过滤得到粗钒；S2-5、将S2-4中的粗钒中加入NaOH溶液进行碱溶，碱溶完成后过滤，可得到残渣和含有V5+的滤液。残渣可再次进行氧化钙化焙烧。S2-6、向S2-5中含有V5+的滤液按照NH4Cl V2O5 = 2:1的质量比加入NH4Cl, 在室温下沉淀12h生成NH4VO3，最终将反应得到的NH4VO3在550°C的条件下脱氨，得到高纯度的粉状V2O50实施例三本实施例与实施例一的工艺步骤相同，不同点在于个步骤所需参数，具体如下S3-1、按照石灰与低品位高钙含钒钢渣质量比为6%添加石灰，将混合物料混磨至-210目；所得钒渣制粒，粒度为9mm ；S3-2、钒渣进行氧化钙化焙烧的温度在900°C，时长为池；S3_3、Ca (VO3) 2与浓度在5 %的碳酸氢铵水溶液按照液固比1. 8 1的比例进行混合；S3-4、在95 °C条件下水解沉钒1. 5h ；S3-5、与 S1-5 相同;S3-6,NH4Cl V2O5 =1.8 1，室温下沉淀 11. 5h ；所得 NH4 VO3 在 500°C 的条件下脱氨。实施例四本实施例与实施例一的工艺步骤相同，不同点在于个步骤所需参数，具体如下S4-1、按照石灰与低品位高钙含钒钢渣质量比为8%添加石灰，将混合物料混磨
5至-190目；所得钒渣制粒，粒度为Ilmm;S4-2、钒渣进行氧化钙化焙烧的温度在1000°C，时长为池；S4-3、Ca(VO3)2与浓度在10%的碳酸氢铵水溶液按照液固比2. 2 1的比例进行混合；S4-4、在105°C条件下水解沉钒2. 5h ；S4-5、与 S1-5 相同；S4-6、NH4Cl V2O5 = 2. 2 1，室温下沉淀 12. 5h ；所得 NH4VO3 在 600 °C 的条件下脱氨。本发明列举的实施例中所用的参数，均能够满足发明效果，达到发明目的。本发明工艺中的工作原理是将低品位高钙含钒钢渣中的钒首先通过钙化焙烧生成Ca(VO3)2再通过碳酸盐浸出、加酸水解以及铵盐沉钒得到高品位的V2O5，其纯度可达到 99%。上述加工过程中所涉及的化学反应式分别是1、钙化焙烧将石灰、石灰石或其它钙化合物按一定比例添加到钒矿中混料，再进行氧化钙化焙烧，使矿中的钒氧化并生成Ca (VO3) 2V203+02 = V2O5 ；V205+CaC03 = Ca (VO3) 2+C02 个。2、碳酸盐浸出对于难溶的Ca(VO3)2采用碳酸盐溶液浸出，使钙化焙烧后生成的难溶Ca(VO3)2较容易地转化为溶解度小的CaCO3，使钒发再溶解而游离出来Ca (VO3) 2+C0: = CaCO3 I +2V02-3、铵盐沉钒得到的粗钒经碱溶后，在加入氯化铵溶液在室温下得到偏钒酸铵NaV03+NH4Cl = NH4VO3 I +NaCl以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种低品位高钙含钒钢渣的提钒工艺，其特征在于，包括a、低品位高钙含钒钢渣的预处理；b、低品位高钙含钒钢渣的氧化钙化焙烧；C、焙烧后含钒钢渣通过碳酸化浸出处理，可得到含钒的浸出液；d、含钒浸出液中加酸进行沉钒，并过滤获取粗钒；e、所得粗钒进行碱溶处理，过滤碱溶溶液获得含有V5+的滤液；f、在含有V5+的滤液中加入NH4Cl反应生成 NH4VO3,经过脱氨处理，最终得到V205。
2.如权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，具体步骤如下(1)用含钒铁水直接炼钢，炼钢过程中使钒进入钢渣，得到低品位高钙含钒钢渣；将低品位高钙含钒钢渣中加入含钙化和物并混磨至-200目士 10目，经过磁化除铁后得到钒渣；(2)对钒渣进行氧化钙化焙烧，使钒渣中的钒氧化生成Ca(VO3)2；(3)将Ca(VO3) 2与碳酸盐水溶液进行混合，使得Ca (VO3) 2中的钒浸出，得到含有钒的浸出液；(4)向浸出液中加入硫酸至PH彡2，在100°C士5°C条件下水解沉钒池士0.证，通过过滤得到粗钒；(5)将粗钒加入碱溶液中进行碱溶，碱溶完成后过滤可得到含有V5+的滤液；(6)向含有V5+的滤液中按照NH4Cl V2O5 = 1. 8 2. 2 1的质量比加入NH4Cl进行反应，沉淀大约1 !士0. 5h，最终将反应得到的NH4VO3在550°C 士50°C的条件下脱氨，得到V2O5。
3.如权利要求2所述的工艺方法，其特征在于，所述低品位高钙含钒钢渣先通过鄂式破碎，再与石灰石混磨。
4.如权利要求2所述的工艺方法，其特征在于，所述含钙化合物可以是石灰，其中，石灰所含有的CaO与所述低品位高钙含钒钢渣的质量比为7% 士 1%。
5.如权利要求2所述的工艺方法，其特征在于，所述钒渣可制粒，粒度为IOmm士1mm，以便后续加工。
6.如权利要求2所述的工艺方法，其特征在于，所述除铁后钒渣中的铁含量<5%，防止后续焙烧过程中铁放热使炉料粘结。
7.如权利要求2所述的工艺方法，其特征在于，所述氧化钙化焙烧的温度在 9500C 士50°C，时长为 2-3h。
8.如权利要求2所述的工艺方法，其特征在于，所述碳酸盐水溶液为浓度5% 10%的碳酸氢铵水溶液，按照液固比1. 8 2. 2 1的比例与Ca (VO3) 2混合。
9.如权利要求2所述的工艺方法，其特征在于，所述碱溶液为NaOH。
10.如权利要求2-9中任意一项所述的工艺方法，其特征在于，对粗钒碱溶过滤后会得到的残渣，该残渣可送再次返回进行氧化钙化焙烧。
全文摘要
本发明公开了一种低品位高钙含钒钢渣的提钒工艺，包括a、低品位高钙含钒钢渣的预处理；b、低品位高钙含钒钢渣的氧化钙化焙烧；c、焙烧后含钒钢渣通过碳酸化浸出处理得到含钒的浸出液；d、含钒浸出液中加酸进行沉钒，过滤获取粗钒；e、粗钒进行行碱溶处理，过滤获得含有V5+的滤液；f、在含有V5+的滤液中加入NH4Cl反应生成NH4VO3，脱氨处理，最终得到V2O5。本发明提钒降低了对钙含量的要求，用低品位高钙含钒钢渣生产出高纯度的五氧化二钒，钒钛磁铁矿中的钒资源得到了有效地回收、利用。本发明为转炉单联法提钒提供条件，将含钒铁水直接炼钢让钒进入低品位高钙的钢渣内，无需另设转炉提钒，这样就避免了因提钒而新增的提钒转炉给炼钢带来的干扰和影响。
文档编号C22B7/04GK102534233SQ20121003021
公开日2012年7月4日 申请日期2012年2月10日 优先权日2012年2月10日
发明者喻春亮, 宋龙江, 张琦, 杨海波, 王皎月, 袁见 , 龚波 申请人:四川省达州钢铁集团有限责任公司