专利名称：从高钒钠铝硅渣中提取钒的方法
技术领域：
本发明涉及一种废渣的处理方法，尤其是一种从高钒钠铝硅渣中提取钒的方法。
背景技术：
“高钒钠铝硅渣”是常规钒渣钠化焙烧提钒工艺中含钒浸出液用铝盐除硅除磷时所产生的固体废料，其主要成分为Na=6%、Al=8%、Si=12%、V=10%。高钒钠铝硅渣如堆放或填埋必然造成资源的浪费和环境的不良影响。目前处理钠硅渣主要有以下两种方式1、应用化学方法提取钠硅渣中的钠、铝中国专利公开号CN101054629A公开了一种氯化法处理钠硅渣的方法，该工艺在钠硅渣中加入还原剂，连续加入到沸腾氯化炉内进行氯化，实现钠硅渣中钠元素的一段选择氯化，经过水洗、焙烧、冷凝分离等步骤，实现有价元素分离。中国专利申请公开号CN1597525A公开了一种氧化铝生产过程中的脱硅渣处理方法，该工艺将固液分离后的钠硅渣与碱液、石灰乳在混搅拌均匀后在溶出罐中加热至120 200°C保温 溶出45-150min，固液分离溶出液送至氧化铝生产流程中赤泥洗涤系统。中国专利申请公开号CN101343076A公开了一种用钠娃洛生产微粉氢氧化招的方法，用浓硫酸处理钠娃洛得酸渣，然后将酸渣用水溶出，得到硫酸铝溶液及硅胶，继而生产氢氧化铝微粉。2、以钠硅渣为起始原料制备分子筛中国专利公开号CN1562748A公开了一种钠硅渣生产洗涤用4A沸石的方法，该方法将钠硅渣净化预处理后，经过配料、烧结、溶出、晶化等工序制得洗涤用4A沸石产品。中国专利公开号CNl01139099A介绍了另一种利用钠硅渣生产4A沸石的工艺，该工艺先利用酸性调节液对钠硅渣进行浸出反应，滤渣加入到碱性调节液中进行反应，加入导晶助剂，进行合成、晶化、烘干得到4A沸石产品。上述钠硅渣的处理方法主要针对氧化铝工业副产的钠硅渣，而钒制品厂钒液净化除硅得到的高钒钠铝硅渣较上述氧化铝工业副产的钠硅渣有下述不同之处1、高钒钠铝硅渣中的含钒量较高，含单质钒约为10% ;2、高钒钠铝硅渣中的钙铁含量相对较高。因此。如按上述方法处理高钒钠铝硅渣，除造成钒的浪费外，杂质含量的增高会对浸出液中各元素的分离及分子筛的质量造成不利的影响。目前，钒制品厂的高钒钠铝硅渣主要是用水洗或酸浸回收钒，但是存在钒的回收率低，耗酸量大，对后续提钒工艺也造成了极大困难的问题；并且所得尾渣中残钒较高，也不能资源化利用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种钒回收率高的从高钒钠铝硅渣中提取钒的方法。为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是将高钒钠铝硅渣与氢氧化钠溶液混合进行转浸反应，反应完毕后将反应浆料稀释，得到稀释浆料；然后对稀释浆料进行保温过滤，得到浸出渣和含钒的钠盐碱溶液，所述含钒的钠盐碱溶液进行钒酸钠结晶，得到钒酸钠。本发明进一步的采用下述工艺步骤(I)配料将NaOH与高钒钠铝硅渣按重量比O. 25 2:1的比例混合均匀；
(2)转浸在混合的NaOH与高钒钠铝硅渣中按固液重量比I:I 4加入水，然后在50 200°C下常压转浸O. 5 2h，得到反应浆料；
(3)稀释过滤用水或者NaOH溶液将反应浆料稀释成稀释浆料，然后固液分离，得到浸出渣和含钒的钠盐碱溶液；
(4)结晶含钒的钠盐碱溶液进行钒酸钠结晶，得到钒酸钠。本发明所述步骤(3)中NaOH溶液的质量分数为I 15%。本发明所述步骤(3)中的固液分离是在70 90°C对稀释浆料进行保温过滤。本发明所述步骤(3)得到的浸出渣用水洗涤后得到高钒钠铝硅渣的提钒尾渣；所 述的高钒钠铝硅渣的提钒尾渣与常规钒渣的提钒尾渣混合后进行焙烧处理。所述的钒渣是炼钢过程中得到常规钒渣，是对含钒铁水在提钒过程中经氧化吹炼得到的或含钒铁精矿经湿法提钒所得到的含氧化钒的渣子的统称。所述的焙烧处理为(1)混料将高钒钠铝硅渣的提钒尾渣与钒渣的提钒尾渣按重量比1:5 1:100混合，得到混合渣；
(2)焙烧混合渣在700 900°C焙烧I IOh，冷却，得到焙烧渣；
(3)固液分离焙烧渣水浸过滤，得到含钒清液和终渣；所述的含钒清液作为母液，可用于钒渣提钒工艺；所述的终渣可作为黑瓷制备颜料或太阳能板吸热涂料。本发明所述步骤(4)中含钒的钠盐碱溶液在O 40°C下进行钒酸钠结晶。本发明所述步骤(4)钒酸钠结晶得到的结晶后液用于替代步骤(2)中所述的水。采用上述技术方案所产生的有益效果在于本发明反应温度低，钒溶出率高，使高钒钠铝硅渣工艺可以在湿法条件下进行，不需要高温焙烧，低温常压下就可以进行，缩短反应时间，易于操作且安全性好，实现钒的高效提取。另外，在浸出过程中，产生的液相返回浸出工序循环利用，有效降低了废水的产生量和排出量；产生的尾渣含Na约为12%，用于钒渣提钒尾渣混合焙烧提钒，与传统工艺相比，钒渣提钒尾渣的钒回收率提高了 10%以上；最后的尾渣可以作为黑瓷制备颜料及太阳能板涂料外售，无弃渣产生，环境友好。本方法克服了传统(高钒钠铝硅渣)提钒工艺钒回收率低，废水废渣排放等问题，实现了钒的清洁回收利用。
图I是本发明的工艺流程图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。实施例I :图I所示，本从高钒钠铝硅渣中提取钒的方法采用下述工艺步骤。I、配料NaOH与高钒钠铝硅渣按重量比为1:1的比例混合，搅拌均匀。2、浸出将混合的NaOH与高钒钠铝硅渣投入到反应器中，按液固比1:2，加入水，在1101下常压转浸2.01!(图I中的液相氧化、浸出)，得到反应浆料。3、稀释过滤用500mL水将反应浆料稀释成稀释浆料，在80°C下对稀释浆料进行保温过滤，得到浸出渣和含钒的钠盐碱溶液(图I中的含钒溶液);含钒的钠盐碱溶液的碱度为 48g/L。4、洗涤浸出渣用80°C的水洗涤，得到高钒钠铝硅渣的提钒尾渣(图I中钒泥提钒尾渣)；该尾渣中含钒为O. 35wt% (以钒计)，所得钒的浸出率为97. 06%。5、结晶含钒的钠盐碱溶液在40°C下进行钒酸钠结晶，结晶后液返回下一次的步骤2，代替其中的水；钒酸钠结晶即可进入钒渣提钒工艺的净化钒液中进行铵化沉钒。6、尾渣处理
(O混料将高钒钠铝硅渣的提钒尾渣和钒渣的提钒尾渣(图I中的二次渣)按重量比1:10，投入搅拌机中搅拌lOmin，得到混合渣。(2)焙烧混合渣在800°C下焙烧4h，取出后，自然冷却至室温，得到焙烧渣。
(3)浸出按固液比1:5，将焙烧渣与定量水混合，90°C搅拌浸出Ih。(4)固液分离浸出混合液用带式滤机过滤，得到含钒清液和终渣；含钒清液作为母液并入钒渣的提钒流程；终洛可作为黑瓷制备颜料或太阳能板吸热涂料出售。将高钒钠铝硅渣的提钒尾渣和钒渣的提钒尾渣混合焙烧后，钒渣提钒尾渣的钒回收率为58. 2%。实施例2 :本从高钒钠铝硅渣中提取钒的方法采用下述工艺步骤。I、配料NaOH (含返回的结晶后液中的NaOH)与高钒钠铝硅渣按重量比为2:1的比例混合，搅拌均匀。2、浸出将NaOH与高钒钠铝硅渣投入到反应器中，按液固比1:3加入结晶后液，在130°C下常压转浸I. 5h，得到反应浆料。3、稀释过滤用500mL质量分数为5%的NaOH溶液对反应浆料进行稀释，在85°C下对稀释浆料进行保温过滤，得到浸出渣和含钒的钠盐碱溶液；含钒的钠盐碱溶液的碱度为 105g/L。4、洗涤浸出渣用90°C的水洗涤，得到高钒钠铝硅渣的提钒尾渣；该尾渣中含钒为O. 41wt% (以钒计)，所得钒的浸出率为96. 58%。5、结晶含钒的钠盐碱溶液在30°C下进行钒酸钠结晶，结晶后液返回下一次的步骤2，代替其中的水；钒酸钠结晶可进行铵化沉钒。6、尾渣处理
Cl)混料将高钒钠铝硅渣的提钒尾渣和钒渣的提钒尾渣按重量比1:20，投入搅拌机中搅拌lOmin，得到混合渣。(2)焙烧混合渣在750°C下焙烧10h，取出后，自然冷却至室温，得到焙烧渣。(3)浸出按固液比1:1，将焙烧渣与定量水混合，100°C搅拌浸出2h。(4)固液分离浸出混合液用带式滤机过滤，得到含钒清液和终渣；含钒清液作为母液并入钒渣的提钒流程；终渣可作为黑瓷制备颜料或太阳能板吸热涂料出售。将高钒钠铝硅渣的提钒尾渣和钒渣的提钒尾渣混合焙烧后，钒渣提钒尾渣的钒回收率为56. 6%。实施例3 :本从高钒钠铝硅渣中提取钒的方法采用下述工艺步骤。I、配料NaOH (含返回的结晶后液中的NaOH)与高钒钠铝硅渣按重量比为O. 25:1的比例混合，搅拌均匀。2、浸出将NaOH与高钒钠铝硅渣投入到反应器中，按液固比I: I加入结晶后液，在200°C下常压转浸O. 5h，得到反应浆料。3、稀释过滤用IOOOmL质量分数为1%的NaOH溶液对反应浆料进行稀释，在90°C下对稀释浆料进行保温过滤，得到浸出渣和含钒的钠盐碱溶液；含钒的钠盐碱溶液的碱度为 22g/L。4、洗涤浸出渣用70°C的水洗涤，得到高钒钠铝硅渣的提钒尾渣；该尾渣中含钒为O. 51wt% (以钒计)，所得钒的浸出率为95. 62%。5、结晶含钒的钠盐碱溶液在25°C下进行钒酸钠结晶；钒酸钠结晶即可进行铵化沉钒。6、尾渣处理
Cl)混料将高钒钠铝硅渣的提钒尾渣和钒渣的提钒尾渣按重量比3:20，投入搅拌机中搅拌lOmin，得到混合渣。 (2)焙烧混合渣在850°C下焙烧2h，取出后，自然冷却至室温，得到焙烧渣。(3)浸出按固液比1:3，将焙烧渣与定量水混合，95°C搅拌浸出5h。(4)固液分离浸出混合液用带式滤机过滤，得到含钒清液和终渣。将高钒钠铝硅渣的提钒尾渣和钒渣的提钒尾渣混合焙烧后，钒渣提钒尾渣的钒回收率为59. 1%。实施例4 :本从高钒钠铝硅渣中提取钒的方法采用下述工艺步骤。I、配料NaOH (含返回的结晶后液中的NaOH)与高钒钠铝硅渣按重量比为I. 5:1的比例混合，搅拌均匀。2、浸出将NaOH与高钒钠铝硅渣投入到反应器中，按液固比1:4加入结晶后液，在50°C下常压转浸I. Oh，得到反应浆料。3、稀释过滤用IOOmL质量分数为15%的NaOH溶液对反应浆料进行稀释，在70°C下对稀释浆料进行保温过滤，得到浸出渣和含钒的钠盐碱溶液；含钒的钠盐碱溶液的碱度为 67g/L。4、洗涤浸出渣用90°C的水洗涤，得到高钒钠铝硅渣的提钒尾渣；该尾渣中含钒为O. 47wt% (以钒计)，所得钒的浸出率为96. 81%。5、结晶含钒的钠盐碱溶液在0°C下进行钒酸钠结晶，结晶后液返回下一次的步骤2，代替其中的水；钒酸钠结晶可进行铵化沉钒。6、尾渣处理
Cl)混料将高钒钠铝硅渣的提钒尾渣和钒渣的提钒尾渣按重量比1:5，投入搅拌机中搅拌5min,得到混合洛。(2)焙烧混合渣在900°C下焙烧lh，取出后，自然冷却至室温，得到焙烧渣。(3)浸出按固液比1:8，将焙烧渣与定量水混合，50°C搅拌浸出4h。(4)固液分离浸出混合液用带式滤机过滤，得到含钒清液和终渣；含钒清液作为母液并入钒渣的提钒流程；终渣可作为黑瓷制备颜料或太阳能板吸热涂料出售。将高钒钠铝硅渣的提钒尾渣和钒渣的提钒尾渣混合焙烧后，钒渣提钒尾渣的钒回收率为57. 8%。实施例5 :本从高钒钠铝硅渣中提取钒的方法采用下述工艺步骤。I、配料NaOH与高钒钠铝硅渣按重量比为O. 75:1的比例混合，搅拌均匀。
2、浸出将NaOH与高钒钠铝硅渣投入到反应器中，按液固比1:2. 5加入水，在150°C下常压转浸I. 5h，得到反应浆料。3、稀释过滤用SOOmL水对反应浆料进行稀释，在75°C下对稀释浆料进行保温过滤，得到浸出渣和含钒的钠盐碱溶液；含钒的钠盐碱溶液的碱度为71g/L。4、洗涤浸出渣用75°C的水洗涤，得到高钒钠铝硅渣的提钒尾渣；该尾渣中含钒为O. 43wt% (以钒计)，所得钒的浸出率为95. 98%。5、结晶含钒的钠盐碱溶液 在10°C下进行钒酸钠结晶，结晶后液返回下一次的步骤2，代替其中的水；钒酸钠结晶可进行铵化沉钒。6、尾渣处理
(O混料将高钒钠铝硅渣的提钒尾渣和钒渣的提钒尾渣按重量比1:10，投入搅拌机中搅拌20min，得到混合渣。(2)焙烧混合渣在700°C下焙烧8h，取出后，自然冷却至室温，得到焙烧渣。(3)浸出按固液比1:10，将焙烧渣与定量水混合，80°C搅拌浸出O. 5h。(4)固液分离浸出混合液用带式滤机过滤，得到含钒清液和终渣；含钒清液作为母液并入钒渣的提钒流程；终渣可作为黑瓷制备颜料或太阳能板吸热涂料出售。将高钒钠铝硅渣的提钒尾渣和钒渣的提钒尾渣混合焙烧后，钒渣提钒尾渣的钒回收率为58. 4%。图I所示，本从高钒钠铝硅渣中提取钒的方法将常规钒渣提钒工艺、钒渣提钒尾渣(二次渣)的焙烧工艺与本方法有机结合，可以提高钒渣提钒尾渣的钒回收率，使上述工艺中的产物均能得到有效地综合利用，从而有效地节省资源、减少废弃物的排放，具有节能环保的特点。
权利要求
1.一种从高钒钠铝硅渣中提取钒的方法，其特征在于将高钒钠铝硅渣与氢氧化钠溶液混合进行转浸反应，反应完毕后将反应浆料稀释，得到稀释浆料；然后对稀释浆料进行保温过滤，得到浸出渣和含钒的钠盐碱溶液，所述含钒的钠盐碱溶液进行钒酸钠结晶，得到钒酸钠。
2.根据权利要求I所述的从高钒钠铝硅渣中提取钒的方法，其特征在于，该方法采用下述工艺步骤(I)配料将NaOH与高钒钠铝硅渣按重量比O. 25 2:1的比例混合均匀； (2)转浸在混合的NaOH与高钒钠铝硅渣中按固液重量比I:I 4加入水，然后在50 200°C下常压转浸O. 5 2h，得到反应浆料； (3)稀释过滤用水或者NaOH溶液将反应浆料稀释成稀释浆料，然后固液分离，得到浸出渣和含钒的钠盐碱溶液； (4)结晶含钒的钠盐碱溶液进行钒酸钠结晶，得到钒酸钠。
3.根据权利要求2所述的从高钒钠铝硅渣中提取钒的方法，其特征在于所述步骤(3)中NaOH溶液的质量分数为I 15%。
4.根据权利要求2所述的从高钒钠铝硅渣中提取钒的方法，其特征在于所述步骤(3)中的固液分离是在70 90°C对稀释浆料进行保温过滤。
5.根据权利要求2所述的从高钒钠铝硅渣中提取钒的方法，其特征在于所述步骤(3)得到的浸出渣用水洗涤后得到高钒钠铝硅渣的提钒尾渣；所述的高钒钠铝硅渣的提钒尾渣与常规钒渣的提钒尾渣混合后进行焙烧处理。
6.根据权利要求5所述的从高钒钠铝硅渣中提取钒的方法，其特征在于，所述的焙烧处理为(I)混料将高钒钠铝硅渣的提钒尾渣与钒渣的提钒尾渣按重量比1:5 1:100混合，得到混合渣； (2)焙烧混合渣在700 900°C焙烧I IOh，冷却，得到焙烧渣； (3)固液分离焙烧渣水浸过滤，得到含钒清液和终渣；所述的含钒清液作为母液，可用于钒渣提钒工艺；所述的终渣可作为黑瓷制备颜料或太阳能板吸热涂料。
7.根据权利要求2所述的从高钒钠铝硅渣中提取钒的方法，其特征在于所述步骤(4)中含钒的钠盐碱溶液在O 40°C下进行钒酸钠结晶。
8.根据权利要求2— 7所述的任意一种从高钒钠铝硅渣中提取钒的方法，其特征在于所述步骤(4)钒酸钠结晶得到的结晶后液用于替代步骤(2)中所述的水。
全文摘要
本发明公开了一种从高钒钠铝硅渣中提取钒的方法，其将高钒钠铝硅渣与氢氧化钠溶液混合进行转浸反应，反应完毕后将反应浆料稀释，得到混合浆料；然后对混合浆料进行保温过滤，得到浸出渣和含钒的钠盐碱溶液，所述含钒的钠盐碱溶液进行钒酸钠结晶，得到钒酸钠。本方法反应温度低，溶出率高，使高钒钠铝硅渣处理工艺可以在湿法条件下进行，不需要高温焙烧，低温常压下就可以进行，缩短反应时间，易于操作，工艺简单且安全性好，实现钒的高效提取。本方法从根本上解决了传统高钒钠铝硅渣提钒工艺反应温度高，钒回收率低，废水、废渣排放量大等问题，实现了钒的清洁利用。
文档编号C22B7/00GK102732727SQ20121016096
公开日2012年10月17日 申请日期2012年5月23日 优先权日2012年5月23日
发明者周冰晶, 石立新, 祁健, 陈东辉, 高明磊 申请人:河北钢铁股份有限公司承德分公司