高钙高磷钒渣脱磷提钒的方法和系统与流程

本发明属于冶金技术领域，具体而言，本发明涉及高钙高磷钒渣脱磷提钒的方法和系统。

背景技术：

钒渣是指含钒铁水经转炉吹炼氧化成为富含钒氧化物以及铁氧化物的一种炉渣，其主要成分有MFe、FeO、SiO₂、V₂O₃、TiO₂、CaO、Al₂O₃、MgO和Cr₂O₃。世界上约有60％的钒是从钒渣中提取的，现行钒渣的提钒方法是与添加剂混匀后放入回转窑或多膛炉内进行氧化焙烧，得到可溶性的钒酸盐，通过湿法浸出手段将钒从固相转移到液相后再进行沉钒，将沉钒产物煅烧得到V₂O₅产品。磷是含钒浸出液沉淀中的有害元素，它会与钒在酸性介质中形成稳定而又复杂的络合物磷钒系杂多酸以及它们的盐，此外，还会与溶液中的铁离子和铝离子形成FePO₄、AlPO₄沉淀，这些都会污染钒酸铵沉淀，严重影响酸性铵盐沉钒的进行。常用的脱磷手段为调节溶液pH在9.5-11.0之间，然后加入适量的钙盐或镁盐形成磷酸盐沉淀，一般要求脱磷后的浸出液P浓度<0.015g/L。

普通钒渣中CaO质量分数一般小于3％，P₂O₅质量分数一般小于0.2％。为了减轻半钢脱磷的负担，含钒铁水吹炼钒渣同时可以加入钙盐进行预脱磷，得到低磷半钢和高钙高磷的特殊钒渣。这种高钙高磷钒渣因自身CaO含量高，钠化焙烧时CaO会与V₂O₅生成不溶于水的钒酸钙CaO·V₂O₅或含有钙的钒青钙CaV₁₂O₃₀，CaO的质量分数每增加1％就要带来4.7-9.0％的V₂O₅损失，因此不宜采用钠化焙烧-水浸提钒工艺；如果采用钙化焙烧-酸浸提钒工艺，会使大量的钙和磷伴随着钒一同进入到浸出液中，由于溶液中有大量钙离子的存在，调节溶液pH在9.5-11.0之间会重新形成钒酸钙沉淀，所以不能采用传统的碱性条件下的脱磷方法，而酸性体系下的脱磷问题尚未攻克。

因此，对高钙高磷钒渣脱磷提钒的技术还有待进一步发展。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种高钙高磷钒渣脱磷提钒的方法和系统，其中高钙高磷钒渣脱磷提钒的方法可以在高钙高磷钒渣提钒前进行有效脱磷，并且可以有效回收获得高品质的铁和钒，同时还可以进一步提高铁和钒的回收率。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种高钙高磷钒渣脱磷提钒的方法，包括：

(1)将高钙高磷钒渣与硅石和还原煤进行混合处理，以便得到混合物料；

(2)将所述混合物料进行还原焙烧脱磷处理，以便得到脱磷焙烧产物；

(3)将所述脱磷焙烧产物进行磨矿磁选处理，以便得到铁粉和低磷钒渣；

(4)将所述低磷钒渣与钠盐混合并进行氧化钠化焙烧处理，以便得到水溶性钒酸钠熟料；

(5)将所述水溶性钒酸钠熟料进行水浸提钒处理，以便得到五氧化二钒产品。

由此，本发明实施例的高钙高磷钒渣脱磷提钒的方法，不仅可以有效脱除高钙高磷钒渣中的磷，避免钒酸钠熟料在水浸提钒时磷进入含钒浸出液中从而严重影响沉钒效果，还可以对高钙高磷钒渣中的铁资源进行回收再利用，最终获得含磷量低的优质铁资源和五氧化二钒产品。

根据本发明上述实施例的高钙高磷钒渣脱磷提钒的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，步骤(1)中，所述高钙高磷钒渣中CaO的含量为3-25重量％，P₂O₅的含量为0.2-1重量％，V₂O₅的含量为5-20重量％，Fe的含量为20-35重量％。由此本发明实施例的高钙高磷钒渣脱磷提钒的方法可以有效针对高钙高磷类钒渣进行处理，进而提高该方法的适用范围。

在本发明的一些实施例中，所述高钙高磷钒渣中CaO的含量为5-15重量％，P₂O₅的含量为0.2-0.6重量％，V₂O₅的含量为5-10重量％，Fe的含量为20-30重量％。由此本发明实施例的高钙高磷钒渣脱磷提钒的方法可以有效针对高钙高磷类钒渣进行处理，进而提高该方法的适用范围。

在本发明的一些实施例中，步骤(1)中，将所述高钙高磷钒渣与所述硅石和所述还原煤按照质量比为100:(5～15):(8～15)进行所述混合处理。由此可以进一步提高后续还原铁和还原脱磷效果。

在本发明的一些实施例中，步骤(2)中，所述还原焙烧脱磷处理的温度为1200-1400℃。由此，进一步提高还原铁和还原脱磷效果。

在本发明的一些实施例中，步骤(2)中，所述脱磷焙烧产物的金属化率不低于75％。由此，可以进一步提高铁的回收率。

在本发明的一些实施例中，步骤(3)中，所述低磷钒渣中P₂O₅的含量不大于0.1重量％。由此，可以提高后续水浸提钒处理中钒的品质。

在本发明的一些实施例中，所述低磷钒渣中P₂O₅的含量不大于0.05重量％。由此，可以提高后续水浸提钒处理中钒的品质。

在本发明的一些实施例中，步骤(3)中，所述低磷钒渣中Fe含量不大于5重量％，所述高钙高磷钒渣中铁的回收率不低于80重量％。

在本发明的一些实施例中，步骤(4)中，所述低磷钒渣与钠盐的质量比100:(10～30)。

在本发明的一些实施例中，步骤(4)中，所述氧化钠化焙烧处理的温度为600-900℃，时间为1-2h。由此，可以进一步提高水溶性钒酸钠熟料的产率，进而提高钒的回收率。

根据本发明的另一个方面，本发明还提出了一种实施上述实施例的高钙高磷钒渣脱磷提钒的方法的系统，该系统包括：

混合装置，所述混合装置具有高钙高磷钒渣入口、硅石入口、还原煤入口和混合物料出口，所述混合装置适于将高钙高磷钒渣与硅石和还原煤进行混合处理，以便得到混合物料；

还原焙烧脱磷装置，所述还原焙烧脱磷装置具有混合物料入口和脱磷焙烧产物出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连，所述还原焙烧脱磷装置适于将所述混合物料进行还原焙烧脱磷处理，以便得到脱磷焙烧产物；

磨矿磁选装置，所述磨矿磁选装置具有脱磷焙烧产物入口、铁粉出口和低磷钒渣出口，所述脱磷焙烧产物入口与所述脱磷焙烧产物出口相连，所述磨矿磁选装置适于将所述脱磷焙烧产物进行磨矿磁选处理，以便得到铁粉和低磷钒渣；

氧化钠化焙烧装置，所述氧化焙烧装置具有低磷钒渣入口、钠盐入口、空气入口和水溶性钒酸钠熟料出口，所述低磷钒渣入口与所述低磷钒渣出口相连，所述氧化焙烧装置适于将所述低磷钒渣进行氧化钠化焙烧处理，以便得到水溶性钒酸钠熟料；

水浸提钒装置，所述水浸提钒装置具有水溶性钒酸钠熟料入口、五氧化二钒出口和尾渣出口，所述水溶性钒酸钠熟料入口与所述水溶性钒酸钠熟料出口相连，所述水浸提钒装置适于将所述水溶性钒酸钠熟料进行水浸提钒处理，以便得到五氧化二钒和尾渣。

由此，通过采用本发明上述实施例的高钙高磷钒渣脱磷提钒的系统，不仅可以有效脱除高钙高磷钒渣中的磷，避免钒酸钠熟料在水浸提钒时磷进入含钒浸出液中从而严重影响沉钒效果，还可以对高钙高磷钒渣中的铁资源进行回收再利用，最终获得含磷量低的优质铁资源和五氧化二钒产品。

根据本发明上述实施例的高钙高磷钒渣脱磷提钒的系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述还原焙烧脱磷装置为隧道窑，所述磨矿磁选装置包括联动设置的球磨机和磁选机，所述氧化钠化焙烧装置为多层焙烧炉。由此，可以进一步提高高钙高磷钒渣脱磷提钒的效率。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的高钙高磷钒渣脱磷提钒的方法的流程图。

图2是根据本发明一个实施例的高钙高磷钒渣脱磷提钒的系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

根据本发明的一个方面，本发明提出了高钙高磷钒渣脱磷提钒的方法，根据本发明实施例的高钙高磷钒渣脱磷提钒的方法包括：(1)将高钙高磷钒渣与硅石和还原煤进行混合处理，以便得到混合物料；(2)将混合物料进行还原焙烧脱磷处理，以便得到脱磷焙烧产物；(3)将脱磷焙烧产物进行磨矿磁选处理，以便得到铁粉和低磷钒渣；(4)将低磷钒渣与钠盐混合并进行氧化钠化焙烧处理，以便得到水溶性钒酸钠熟料；(5)将水溶性钒酸钠熟料进行水浸提钒处理，以便得到五氧化二钒产品。

根据本发明上述实施例的高钙高磷钒渣脱磷提钒的方法，首先将高钙高磷钒渣、硅石和还原煤进行混合处理得到混合物料；然后将混合物料进行还原焙烧脱磷处理，得到脱磷焙烧产物，实现脱磷的目的；接着对脱磷焙烧产物进行磨矿磁选处理，将铁粉从脱磷焙烧产物中分离出来，得到铁粉和低磷钒渣，再对低磷钒渣与钠盐混合进行氧化钠化焙烧处理，得到水溶性钒酸钠熟料，最后对水溶性钒酸钠熟料进行水浸提钒处理，最终得到五氧化二钒产品。由此，本发明实施例的高钙高磷钒渣脱磷提钒的方法不仅可以有效脱除高钙高磷钒渣中的磷，避免钒酸钠熟料在水浸提钒时磷进入含钒浸出液中从而严重影响沉钒效果，还可以对高钙高磷钒渣中的铁资源进行回收再利用，最终获得含磷量低的优质铁资源和五氧化二钒产品。此外，该方法还具有高钙高磷钒渣脱磷率高，铁和钒回收率高，产品品质好的优点。

下面参考图1对本发明上述实施例的高钙高磷钒渣脱磷提钒的方法进行详细描述。

S100：混合处理

根据本发明的实施例，将高钙高磷钒渣与硅石和还原煤进行混合处理，以便得到混合物料。

根据本发明的具体实施例，高钙高磷钒渣中CaO的含量为3-25重量％，P₂O₅的含量为0.2-1重量％，V₂O₅的含量为5-20重量％，Fe的含量为20-35重量％。由此，本发明实施例的高钙高磷钒渣脱磷提钒的方法可以有效针对CaO含量高于3重量％、P₂O₅含量高于0.2重量％的高钙高磷钒渣进行处理，并且可以获得高品质的铁和五氧化二钒产品。

根据本发明的具体实施例，高钙高磷钒渣中CaO的含量为5-15重量％，P₂O₅的含量为0.2-0.6重量％，V₂O₅的含量为5-10重量％，Fe的含量为20-30重量％。由此，本发明实施例的高钙高磷钒渣脱磷提钒的方法可以有效针对CaO含量为5-15重量％、P₂O₅含量为0.2-0.6重量％的高钙高磷钒渣进行处理，并且可以获得高品质的铁和五氧化二钒产品。

根据本发明的具体实施例，可以将高钙高磷钒渣与硅石和还原煤按照质量比为100:

(5～15):(8～15)进行混合处理。由此可以进一步提高后续还原铁和还原脱磷效果。根据本发明的具体示例，发明人发现，向高钙高磷除铁钒渣中配入上述比例的硅石和还原煤，可以有效提高高钙高磷除铁钒渣中磷酸钙的还原率以及铁的还原率，进而提高脱磷效果以及铁的回收率。

S200：还原焙烧脱磷处理

根据本发明的实施例，将混合物料进行还原焙烧脱磷处理，以便得到脱磷焙烧产物。由此，通过对混合物料进行还原焙烧脱磷处理，可以使混合物料中的磷酸钙被还原成磷单质，并以蒸气的形式进入烟气中，由此，实现脱磷的效果；同时还可以对混合物料中的铁进行还原得到单质铁。

根据本发明的具体实施例，向高钙高磷除铁钒渣配入硅石和还原煤后进行还原焙烧脱磷处理以便进行脱磷和提铁。具体地，脱磷和提铁反应可以按照下列反应式进行：

脱磷反应：Ca₃PO₄+5C+SiO₂＝P₂↑+5CO↑+3CaSiO₃

提铁反应：FeO·V₂O₃+C＝V₂O₃+Fe+CO

FeO·V₂O₃+CO＝V₂O₃+Fe+CO₂

根据本发明的具体实施例，还原焙烧脱磷处理的温度可以为1200-1400℃。发明人发现，在该还原焙烧脱磷处理条件下，可以进一步提高磷脱除率以及铁还原率。

根据本发明的具体实施例，通过采用上述还原焙烧脱磷处理条件，得到的脱磷焙烧产物的金属化率不低于75％，进而可以有效地对高钙高磷钒渣中的铁进行回收。

S300：磨矿磁选处理

根据本发明的实施例，将脱磷焙烧产物进行磨矿磁选处理，以便得到铁粉和低磷钒渣。由此，对脱磷焙烧产物进行磨矿处理后再进行磁选处理，可以将脱磷焙烧产物中的铁粉和低磷钒渣进行有效地分离，实现对铁的回收。根据本发明的具体示例，分离得到的低磷钒渣中Fe含量不大于5重量％；铁的回收率不低于80重量％。

根据本发明的具体实施例，磁选处理得到的低磷钒渣中P₂O₅的含量不大于0.1重量％。由此，可以有效避免后续钒酸钠熟料在水浸提钒时磷进入含钒浸出液中严重影响沉钒效果，最终获得优质五氧化二钒产品。

根据本发明的具体实施例，低磷钒渣中P₂O₅的含量不大于0.05重量％。由此，可以有效避免后续钒酸钠熟料在水浸提钒时磷进入含钒浸出液中严重影响沉钒效果，最终获得优质五氧化二钒产品。

S400：氧化钠化焙烧处理

根据本发明的实施例，将低磷钒渣与钠盐混合并进行氧化钠化焙烧处理，以便得到水溶性钒酸钠熟料。由此，脱磷之后的脱磷焙烧产物再经过氧化钠化焙烧处理得到水溶性钒酸钠熟料，利用现有的水浸提钒技术可以得到五氧化二钒产品。

根据本发明的具体实施例，氧化钠化焙烧处理的温度可以为600-900℃，时间为1-2h。发明人发现，脱磷之后的脱磷焙烧产物进行氧化钠化焙烧处理，可以使脱磷焙烧产物中的钒被氧化为正五价的钒，并以水溶性钒酸钠的形式存在，尤其在该氧化钠化焙烧处理条件下，钒的氧化率较高。由此，本发明通过控制氧化钠化焙烧处理的温度和时间可以进一步提高水溶性钒酸钠熟料的产率，进而提高钒的回收率。

根据本发明的具体实施例，在上述反应条件下进行的氧化钠化焙烧处理过程中，脱磷焙烧产物具体发生的反应如下：

Na₂O+V₂O₃+O₂＝2NaVO₃偏钒酸钠(4)

2Na₂O+V₂O₃+O₂＝Na₄V₂O₇焦钒酸钠(5)

3Na₂O+V₂O₃+O₂＝Na₃VO₄正钒酸钠(6)

根据本发明的具体实施例，经过氧化钠化焙烧处理得到的水溶性的钒酸钠熟料中的钒酸钠可以包括正钒酸钠、焦钒酸钠和偏钒酸钠的至少一种。至少90％的钒为化合价为正五价的钒酸钠。发明人发现，正五价的钒酸钠水溶性较好，由此，可以进一步提高后续水浸提钒处理时钒的产率。由此，可以进一步提高水溶性钒酸钠的产率，进而提高钒的产率。

根据本发明的具体实施例，脱磷焙烧产物与钠盐可以按照质量比为100:(10-30)进行混合。由此，发明人发现，通过添加上述配比的钠盐，并在通入空气的条件下，可以进一步提高钒酸钠的产率，进而提高钒的回收率。

S500：水浸提钒处理

根据本发明的实施例，将水溶性钒酸钠熟料进行水浸提钒处理，以便得到五氧化二钒产品。

根据本发明的具体实施例，水浸提钒处理具体可以按照下列步骤进行：首先将水溶性的钒酸钠熟料进行水浸得到含钒溶液和水浸渣，然后将含钒溶液进行净化除杂，再对含钒溶液进行酸性铵盐沉钒处理得到多钒酸铵沉淀，最后将多钒酸铵进行煅烧处理得到五氧化二钒。由此，通过对水溶性钒酸钠熟料进行水浸提钒处理可以有效回收获得五氧化二钒产品。

根据本发明的另一个方面，本发明还提出了一种实施上述高钙高磷钒渣脱磷提钒的方法的系统，参考图2，包括：混合装置100、还原焙烧脱磷装置200、磨矿磁选装置300、氧化钠化焙烧装置400和水浸提钒装置500。

利用上述高钙高磷钒渣脱磷提钒的系统，首先通过混合装置100对高钙高磷钒渣、硅石和还原煤进行混合处理，得到混合物料，接着将混合物料在还原焙烧脱磷装置200进行还原焙烧脱磷处理，得到脱磷焙烧产物，由此实现脱磷的目的，再在磨矿磁选装置300对脱磷焙烧产物进行磨矿磁选处理，将脱磷焙烧产物中的铁粉分离出来，得到铁粉和低磷钒渣，再在氧化钠化焙烧装置400中对低磷钒渣进行氧化钠化焙烧处理，得到水溶性钒酸钠熟料，最后在水浸提钒装置500中对水溶性钒酸钠熟料进行水浸提钒处理，最终得到五氧化二钒产品。

由此，本发明通过采用上述实施例的高钙高磷钒渣脱磷提钒的系统，可以进一步提高高钙高磷钒渣中的铁资源的回收率，并有效脱除高钙高磷钒渣中的磷，避免钒酸钠熟料在水浸提钒时磷进入含钒浸出液中从而严重影响沉钒效果，进而进一步改善高钙高磷钒渣的脱磷效果，并提高铁和钒的回收率和品质。

下面参考图2对本发明上述实施例的高钙高磷钒渣脱磷提钒的系统进行详细描述。

混合装置100

根据本发明的实施例，混合装置100具有高钙高磷钒渣入口110、硅石入口120、还原煤入口130和混合物料出口140，混合装置100适于将高钙高磷钒渣与硅石和还原煤进行混合处理，以便得到混合物料。

根据本发明的具体实施例，高钙高磷钒渣中CaO的含量为3-25重量％，P₂O₅的含量为0.2-1重量％，V₂O₅的含量为5-20重量％，Fe的含量为20-35重量％。由此，本发明实施例的高钙高磷钒渣脱磷提钒的系统可以有效针对CaO含量高于3重量％、P₂O₅含量高于0.2重量％的高钙高磷钒渣进行处理，并且可以获得高品质的铁和五氧化二钒产品。

根据本发明的具体实施例，高钙高磷钒渣中CaO的含量为5-15重量％，P₂O₅的含量为0.2-0.6重量％，V₂O₅的含量为5-10重量％，Fe的含量为20-30重量％。由此，本发明实施例的高钙高磷钒渣脱磷提钒的系统可以有效针对CaO含量为5-15重量％、P₂O₅含量为0.2-0.6重量％的高钙高磷钒渣进行处理，并且可以获得高品质的铁和五氧化二钒产品。

根据本发明的具体实施例，可以将高钙高磷钒渣与硅石和还原煤按照质量比为100:(5～15):(8～15)进行混合处理。由此可以进一步提高后续还原铁和还原脱磷效果。根据本发明的具体示例，发明人发现，向高钙高磷除铁钒渣中配入上述比例的硅石和还原煤，可以有效提高高钙高磷除铁钒渣中磷酸钙的还原率以及铁的还原率，进而提高脱磷效果以及铁的回收率。

还原焙烧脱磷装置200

根据本发明的实施例，还原焙烧脱磷装置200具有混合物料入口210和脱磷焙烧产物出口220，混合物料入口210与混合物料出口140相连，还原焙烧脱磷装置适于将混合物料进行还原焙烧脱磷处理，以便得到脱磷焙烧产物。

由此，通过利用还原焙烧脱磷装置200对混合物料进行还原焙烧脱磷处理，可以使混合物料中的磷酸钙被还原成磷单质，并以蒸气的形式进入烟气中，由此，实现脱磷的效果；同时还可以对混合物料中的铁进行还原得到单质铁。

根据本发明的具体实施例，向高钙高磷除铁钒渣配入硅石和还原煤后进行还原焙烧脱磷处理以便进行脱磷和提铁。具体地，脱磷和提铁反应可以按照下列反应式进行：

脱磷反应：Ca₃PO₄+5C+SiO₂＝P₂↑+5CO↑+3CaSiO₃

提铁反应：FeO·V₂O₃+C＝V₂O₃+Fe+CO

FeO·V₂O₃+CO＝V₂O₃+Fe+CO₂

根据本发明的具体实施例，还原焙烧脱磷处理的温度可以为1200-1400℃。发明人发现，在该还原焙烧脱磷处理条件下，可以进一步提高磷脱除率以及铁还原率。

根据本发明的具体实施例，通过采用上述还原焙烧脱磷处理条件，得到的脱磷焙烧产物的金属化率不低于75％，进而可以有效地对高钙高磷钒渣中的铁进行回收。

根据本发明的具体实施例，还原焙烧脱磷装置为隧道窑，由此，可以进一步提高还原焙烧脱磷处理的效率。

磨矿磁选装置300

根据本发明的实施例，磨矿磁选装置300具有脱磷焙烧产物入口310、铁粉出口320和低磷钒渣出口330，脱磷焙烧产物入口310与脱磷焙烧产物出口220相连，磨矿磁选装置300适于将脱磷焙烧产物进行磨矿磁选处理，以便得到铁粉和低磷钒渣。

由此，利用磨矿磁选装置300对脱磷焙烧产物进行磨矿处理后再进行磁选处理，可以将脱磷焙烧产物中的铁粉和低磷钒渣进行有效地分离，实现对铁的回收。根据本发明的具体示例，分离得到的低磷钒渣中Fe含量不大于5重量％；铁的回收率不低于80重量％。

根据本发明的具体实施例，磁选处理得到的低磷钒渣中P₂O₅的含量不大于0.1重量％。由此，可以有效避免后续钒酸钠熟料在水浸提钒时磷进入含钒浸出液中严重影响沉钒效果，最终获得优质五氧化二钒产品。

根据本发明的具体实施例，低磷钒渣中P₂O₅的含量不大于0.05重量％。由此，可以有效避免后续钒酸钠熟料在水浸提钒时磷进入含钒浸出液中严重影响沉钒效果，最终获得优质五氧化二钒产品。

根据本发明的具体实施例，磨矿磁选装置包括联动设置的球磨机和磁选机。由此可以进一步提高磨矿磁选效率。

氧化钠化焙烧装置400

根据本发明的实施例，氧化焙烧装置400具有低磷钒渣入口410、钠盐入口420、空气入口430和水溶性钒酸钠熟料出口440，低磷钒渣入口410与低磷钒渣出口330相连，氧化焙烧装置400适于将低磷钒渣进行氧化钠化焙烧处理，以便得到水溶性钒酸钠熟料。由此，脱磷之后的脱磷焙烧产物再经过氧化钠化焙烧处理得到水溶性钒酸钠熟料，利用现有的水浸提钒技术可以得到五氧化二钒产品。

根据本发明的具体实施例，氧化钠化焙烧处理的温度可以为600-900℃，时间为1-2h。发明人发现，脱磷之后的脱磷焙烧产物进行氧化钠化焙烧处理，可以使脱磷焙烧产物中的钒被氧化为正五价的钒，并以水溶性钒酸钠的形式存在，尤其在该氧化钠化焙烧处理条件下，钒的氧化率较高。由此，本发明通过控制氧化钠化焙烧处理的温度和时间可以进一步提高水溶性钒酸钠熟料的产率，进而提高钒的回收率。

根据本发明的具体实施例，在上述反应条件下进行的氧化钠化焙烧处理过程中，脱磷焙烧产物具体发生的反应如下：

Na₂O+V₂O₃+O₂＝2NaVO₃偏钒酸钠(4)

2Na₂O+V₂O₃+O₂＝Na₄V₂O₇焦钒酸钠(5)

3Na₂O+V₂O₃+O₂＝Na₃VO₄正钒酸钠(6)

根据本发明的具体实施例，经过氧化钠化焙烧处理得到的水溶性的钒酸钠熟料中的钒酸钠可以包括正钒酸钠、焦钒酸钠和偏钒酸钠的至少一种。至少90％的钒为化合价为正五价的钒酸钠。发明人发现，正五价的钒酸钠水溶性较好，由此，可以进一步提高后续水浸提钒处理时钒的产率。由此，可以进一步提高水溶性钒酸钠的产率，进而提高钒的产率。

根据本发明的具体实施例，脱磷焙烧产物与钠盐可以按照质量比为100:(10-30)进行混合。由此，发明人发现，通过添加上述配比的钠盐，并在通入空气的条件下，可以进一步提高钒酸钠的产率，进而提高钒的回收率。

根据本发明的具体实施例，氧化钠化焙烧装置为多层焙烧炉。由此，可以进一步提高氧化钠化焙烧处理的效率。

水浸提钒装置500

根据本发明的实施例，水浸提钒装置500具有水溶性钒酸钠熟料入口510、五氧化二钒出口520和尾渣出口530，水溶性钒酸钠熟料入口510与水溶性钒酸钠熟料出口440相连，水浸提钒装置500适于将水溶性钒酸钠熟料进行水浸提钒处理，以便得到五氧化二钒和尾渣。

根据本发明的具体实施例，在水浸提钒装置500中对水溶性钒酸钠熟料进行水浸提钒处理，最终得到五氧化二钒产品。

根据本发明的具体实施例，水浸提钒装置500进一步包括水浸装置、净化装置、沉钒装置和煅烧装置。其中，水浸装置适于将水溶性的钒酸钠熟料进行水浸处理，以便得到含钒溶液和水浸渣；净化装置适于将含钒溶液进行净化除杂，以便得到净化后的含钒溶液；沉钒装置适于对净化后的含钒溶液进行酸性铵盐沉钒处理，以便得到多钒酸铵沉淀；煅烧装置适于对多钒酸铵进行煅烧处理，以便得到五氧化二钒产品。由此，通过对水溶性钒酸钠熟料进行水浸提钒处理可以有效回收获得五氧化二钒产品。

实施例1

将国内某公司高钙高磷钒渣(CaO质量分数为3％，P₂O₅质量分数为0.2％，V₂O₅质量分数为20％，Fe质量分数为35％)与硅石和还原煤按质量比100:5:15混合得到混合物料。将混合物料在隧道窑内在1200℃下进行还原焙烧，磷主要以磷蒸气的形式进入烟气中，反应结束后得到脱磷焙烧产物，脱磷焙烧产物的金属化率为80％。将脱磷焙烧产物在球磨机与磁选机的联动装置内进行磨矿磁选得到铁粉和低磷钒渣，铁粉可以送去炼钢，低磷钒渣中P₂O₅质量分数为0.09％，Fe质量分数为5％。将低磷钒渣与钠盐按质量比100:10混合后在多层焙烧炉内600℃氧化钠化焙烧1h得到水溶性钒酸钠熟料，其中五价钒占全钒的比例为92％。最后将水溶性钒酸钠熟料进行水浸提钒处理得到五氧化二钒(品位98.8％)和尾渣。整个流程的钒回收率95％，铁回收率85％。

实施例2

将国内某公司高钙高磷钒渣(CaO质量分数为25％，P₂O₅质量分数为1％，V₂O₅质量分数为5％，Fe质量分数为20％)与硅石和还原煤按质量比100:15:8混合得到混合物料。将混合物料在隧道窑内在1400℃下进行还原焙烧，磷主要以磷蒸气的形式进入烟气中，反应结束后得到脱磷焙烧产物，脱磷焙烧产物的金属化率为75％。将脱磷焙烧产物在球磨机与磁选机的联动装置内进行磨矿磁选得到铁粉和低磷钒渣，铁粉可以送去炼钢，低磷钒渣中P₂O₅质量分数为0.05％，Fe质量分数为3％。将低磷钒渣与钠盐按质量比100:30混合后在多层焙烧炉内900℃氧化钠化焙烧1.5h得到水溶性钒酸钠熟料，其中五价钒占全钒的比例为96％。最后将水溶性钒酸钠熟料进行水浸提钒处理得到五氧化二钒(品位99.2％)和尾渣。整个流程的钒回收率97％，铁回收率80％。

实施例3

将国内某公司高钙高磷钒渣(CaO质量分数为15％，P₂O₅质量分数为0.6％，V₂O₅质量分数为7％，Fe质量分数为30％)与硅石和还原煤按质量比100:10:10混合得到混合物料。将混合物料在隧道窑内在1300℃下进行还原焙烧，磷主要以磷蒸气的形式进入烟气中，反应结束后得到脱磷焙烧产物，脱磷焙烧产物的金属化率为82％。将脱磷焙烧产物在球磨机与磁选机的联动装置内进行磨矿磁选得到铁粉和低磷钒渣，铁粉可以送去炼钢，低磷钒渣中P₂O₅质量分数为0.04％，Fe质量分数为4％。将低磷钒渣与钠盐按质量比100:20混合后在多层焙烧炉内800℃氧化钠化焙烧2h得到水溶性钒酸钠熟料，其中五价钒占全钒的比例为95％。最后将水溶性钒酸钠熟料进行水浸提钒处理得到五氧化二钒(品位99.0％)和尾渣。整个流程的钒回收率96％，铁回收率87％。

实施例4

将国内某公司高钙高磷钒渣(CaO质量分数为5％，P₂O₅质量分数为0.2％，V₂O₅质量分数为10％，Fe质量分数为30％)与硅石和还原煤按质量比100:8:9混合得到混合物料。将混合物料在隧道窑内在1350℃下进行还原焙烧，磷主要以磷蒸气的形式进入烟气中，反应结束后得到脱磷焙烧产物，脱磷焙烧产物的金属化率为85％。将脱磷焙烧产物在球磨机与磁选机的联动装置内进行磨矿磁选得到铁粉和低磷钒渣，铁粉可以送去炼钢，低磷钒渣中P₂O₅质量分数为0.03％，Fe质量分数为2％。将低磷钒渣与钠盐按质量比100:25混合后在多层焙烧炉内750℃氧化钠化焙烧2h得到水溶性钒酸钠熟料，其中五价钒占全钒的比例为98％。最后将水溶性钒酸钠熟料进行水浸提钒处理得到五氧化二钒(品位99.4％)和尾渣。整个流程的钒回收率98％，铁回收率90％。

实施例5

将国内某公司高钙高磷钒渣(CaO质量分数为10％，P₂O₅质量分数为0.4％，V₂O₅质量分数为8％，Fe质量分数为25％)与硅石和还原煤按质量比100:11:12混合得到混合物料。将混合物料在隧道窑内在1250℃下进行还原焙烧，磷主要以磷蒸气的形式进入烟气中，反应结束后得到脱磷焙烧产物，脱磷焙烧产物的金属化率为77％。将脱磷焙烧产物在球磨机与磁选机的联动装置内进行磨矿磁选得到铁粉和低磷钒渣，铁粉可以送去炼钢，低磷钒渣中P₂O₅质量分数为0.01％，Fe质量分数为3％。将低磷钒渣与钠盐按质量比100:15混合后在多层焙烧炉内650℃氧化钠化焙烧2h得到水溶性钒酸钠熟料，其中五价钒占全钒的比例为91％。最后将水溶性钒酸钠熟料进行水浸提钒处理得到五氧化二钒(品位98.5％)和尾渣。整个流程的钒回收率94％，铁回收率82％。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。