处理转炉钒铬渣的系统和方法与流程

本发明涉及金属冶炼领域，具体而言，本发明涉及处理转炉钒铬渣的系统和方法。

背景技术：

我国是一个贫铬的国家，97％的铬矿都依赖于进口。值得注意的是，攀枝花红格地区的高铬型钒钛磁铁矿中铬含量高达900万吨，铬与钒在原矿中的含量相当。国内对这种红格钒钛磁铁矿的处理方法为首先经过高炉冶炼成含钒铬铁水，然后在转炉中氧化吹炼出转炉钒铬渣(简称钒铬渣)。转炉钒铬渣为钒、铬含量相当或低钒高铬的高铬型钒渣，其铬含量约为5～13％，是普通钒渣的近10倍，具有较大的应用价值。现有技术直接对该钒铬渣进行高温氧化钠化焙烧-水浸处理，得到低钒高铬溶液，其中含有较多的硅、铁、铝、磷等杂质，后续沉钒所得产品的纯度不高，且得到的高铬溶液中含有的少量钒难以去除，采用现有技术无法获得合格的铬产品。

因此，现有的处理转炉钒铬渣的手段仍有待改进。

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处理转炉钒铬渣的系统和方法。采用该系统可以实现转炉钒铬渣中铁、钒和铬元素的综合回收利用，分别获得高品质的铁产品、五氧化二钒和重铬酸钠产品，且工艺流程短，适合工业化推广。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种处理转炉钒铬渣的系统。根据本发明的实施例，该系统包括：直接还原装置，所述直接还原装置具有转炉钒铬渣入口、还原煤入口和还原焙砂出口；分离装置，所述分离装置具有还原焙砂入口、铁出口和除铁钒铬渣出口，所述还原焙砂入口与所述还原焙砂出口相连；第一氧化钠化焙烧装置，所述第一氧化钠化焙烧装置具有除铁钒铬渣入口、第一钠盐入口、第一空气入口和水溶性钒酸钠熟料出口，所述除铁钒铬渣入口与所述除铁钒铬渣出口相连；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、第一水入口、酸度调节剂入口、铵盐入口、五氧化二钒出口和铬渣出口，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；第二氧化钠化焙烧装置，所述第二氧化钠化焙烧装置具有铬渣入口、第二钠盐入口、第二空气入口和水溶性铬酸钠熟料出口，所述铬渣入口与所述铬渣出口相连；水浸提铬装置，所述水浸提铬装置具有水溶性铬酸钠熟料入口、第二水入口、硫酸入口和重铬酸钠出口，所述水溶性铬酸钠熟料入口与所述水溶性铬酸钠熟料出口相连。

由此，根据本发明实施例的处理转炉钒铬渣的系统通过将转炉钒铬渣供给至直接还原装置中进行直接还原处理，以便使铁被还原而钒、铬不被还原，得到还原焙砂，进而将还原焙砂供给至分离装置中进行分离处理，将还原焙砂中的铁分离，得到铁和除铁钒铬渣；进一步地，通过第一氧化钠化焙烧装置将除铁钒铬渣与钠盐混合后进行第一氧化钠化焙烧处理，得到水溶性钒酸钠熟料，再将水溶性钒酸钠熟料供给至水浸提钒装置中进行水浸提钒处理，得到五氧化二钒产品和铬渣；后续采用第二氧化钠化焙烧装置将铬渣与钠盐混合后进行第二氧化钠化焙烧处理，以便得到水溶性铬酸钠熟料，并通过水浸提铬装置进行水浸提铬处理，得到重铬酸钠产品。由此，本发明实施例的处理转炉钒铬渣的系统通过将铁、钒、与铬分步还原，首先得铁产品，而进一步处理除铁钒铬渣，得到五氧化二钒产品和重铬酸钠产品，从而实现钒铬渣中铁、钒和铬元素的综合回收利用，且工艺流程短，适合工业化推广。

另外，根据本发明上述实施例的处理转炉钒铬渣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，所述直接还原装置为转底炉或气基竖炉；所述第一氧化钠化焙烧装置为转底炉、回转窑或多层焙烧炉，优选回转窑或多层焙烧炉；所述第二氧化钠化焙烧装置为转底炉、回转窑或多层焙烧炉，优选转底炉。

在本发明的第二方面，本发明提出了一种采用前面实施例的处理转炉钒铬渣的系统处理转炉钒铬渣的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：(1)将转炉钒铬渣在1100～1280℃下进行直接还原处理，以便使铁被还原而钒铬不被还原，得到还原焙砂；(2)将所述还原焙砂进行分离处理，以便得到铁和除铁钒铬渣；(3)将所述除铁钒铬渣与钠盐混合后在600～900℃下进行第一氧化钠化焙烧处理，以便得到水溶性钒酸钠熟料；(4)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铬渣；(5)将所述铬渣与钠盐混合后在1100～1200℃下进行第二氧化钠化焙烧处理，以便得到水溶性铬酸钠熟料；以及(6)将所述水溶性铬酸钠熟料进行水浸提铬处理，以便得到重铬酸钠。

由此，根据本发明实施例的处理转炉钒铬渣的方法通过将转炉钒铬渣供给至直接还原装置中在1100～1280℃下进行直接还原处理，以便使铁被还原而钒、铬不被还原，得到还原焙砂，进而将还原焙砂供给至分离装置中进行分离处理，将还原焙砂中的铁分离，得到铁和除铁钒铬渣；进一步地，通过将除铁钒铬渣与钠盐供给至第一氧化钠化焙烧装置中混合后在600～900℃下进行第一氧化钠化焙烧处理，得到水溶性钒酸钠熟料，再将水溶性钒酸钠熟料供给至水浸提钒装置中进行水浸提钒处理，得到五氧化二钒产品和铬渣；后续将铬渣与钠盐供给至第二氧化钠化焙烧装置中混合后在1100～1200℃下进行第二氧化钠化焙烧处理，以便得到水溶性铬酸钠熟料，并通过将水溶性铬酸钠熟料供给至水浸提铬装置中进行水浸提铬处理，得到重铬酸钠产品。由此，本发明实施例的处理转炉钒铬渣的方法通过将铁、钒和铬分步还原，首先得铁产品，而进一步处理除铁钒铬渣，得到五氧化二钒产品和重铬酸钠产品，从而实现钒铬渣中铁、钒和铬元素的综合回收利用，且工艺流程短，适合工业化推广。

另外，根据本发明上述实施例的处理转炉钒铬渣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，所述转炉钒铬渣中Cr₂O₃的含量为8～16wt％，V₂O₅的含量为8～16wt％，Fe的含量为20～35wt％。

在本发明的一些实施例中，步骤(2)中，所述除铁钒铬渣中铁质量分数不大于8％。

在本发明的一些实施例中，步骤(3)中，所述除铁钒铬渣与所述钠盐按照100:(5～15)的质量比进行混合。由此，可以进一步提高除铁钒铬渣中钒的转化率。

在本发明的一些实施例中，步骤(4)中，所述水浸提钒处理包括：将所述水溶性钒酸钠熟料进行水浸，以便得到含钒水浸液和铬渣；将所述含钒水浸液进行酸性铵盐沉钒处理，以便得到多聚钒酸铵沉淀；将所述多聚钒酸铵沉淀进行煅烧处理，以便得到五氧化二钒。由此，可以进一步提高制备得到的五氧化二钒产品的钒品位。

在本发明的一些实施例中，步骤(5)中，所述铬渣与所述钠盐按照100:(10～25)的质量比进行混合。由此，可以进一步提高铬渣中铬的转化率。

在本发明的一些实施例中，步骤(3)和步骤(5)中，所述钠盐包括选自碳酸钠、氯化钠和硫酸钠中的至少之一。由此，可以进一步提高钒和铬的回收率。

在本发明的一些实施例中，步骤(6)中，所述水浸提铬处理包括：将所述水溶性铬酸钠熟料进行水浸，以便得到含铬溶液；对所述含铬溶液依次进行中和、硫酸酸化、蒸发除硫酸钠和冷却结晶处理，以便得到重铬酸钠。由此，可以进一步提高制备得到的重铬酸钠产品的铬品位。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的处理转炉钒铬渣的系统结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的处理转炉钒铬渣的方法流程示意图；

图3是根据本发明再一个实施例的处理转炉钒铬渣的方法流程示意图。

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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“相连”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，除非另有明确的限定。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。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种处理转炉钒铬渣的系统。根据本发明的实施例，参考图1，该系统包括：直接还原装置100、分离装置200、第一氧化钠化焙烧装置300、水浸提钒装置400、第二氧化钠化焙烧装置500和水浸提铬装置600。其中，直接还原装置100具有转炉钒铬渣入口101、还原煤入口102和还原焙砂出口103；分离装置200具有还原焙砂入口201、铁出口202和除铁钒铬渣出口203，还原焙砂入口201与还原焙砂出口103相连；第一氧化钠化焙烧装置300具有除铁钒铬渣入口301、第一钠盐入口302、第一空气入口303和水溶性钒酸钠熟料出口304，除铁钒铬渣入口301与除铁钒铬渣出口203相连；水浸提钒装置400具有水溶性钒酸钠熟料入口401、第一水入口402、酸度调节剂入口403、铵盐入口404、五氧化二钒出口405和铬渣出口406，水溶性钒酸钠熟料入口401与水溶性钒酸钠熟料出口304相连；第二氧化钠化焙烧装置500具有铬渣入口501、第二钠盐入口502、第二空气入口503和水溶性铬酸钠熟料出口504，铬渣入口501与铬渣出口406相连；水浸提铬装置600具有水溶性铬酸钠熟料入口601、第二水入口602、硫酸入口603和重铬酸钠出口604，水溶性铬酸钠熟料入口601与水溶性铬酸钠熟料出口504相连。

下面参考图1对根据本发明实施例的处理转炉钒铬渣的系统进行详细描述：

根据本发明的实施例，直接还原装置100具有转炉钒铬渣入口101、还原煤入口102和还原焙砂出口103，直接还原装置100适于采用还原煤将转炉钒铬渣在1100～1280℃下进行直接还原处理，以便使铁被还原而钒铬不被还原，得到还原焙砂。具体地，钒铬渣是红格钒钛磁铁矿经高炉冶炼和转炉氧化吹炼后得到的尾矿，其主要物相为FeO·(Cr,V,Ti)₂O₃和2FeO·SiO₂，钒、铬和部分铁主要以钒铁和铬铁尖晶石的形式存在，还有一部分铁以铁橄榄石的形式存在。

根据本发明的实施例，转炉钒铬渣中Cr₂O₃质量分数为8～16％，Fe质量分数为20～35％，V₂O₅的质量分数为8～16％，具有较大的回收利用价值。根据不同金属的活泼程度不同，可以实现不同金属的分步还原。而通过将转炉钒铬渣在1100～1280℃下进行直接还原处理，可以使铁被还原而钒铬不被还原，得到还原焙砂，其中，对铁化合物的还原主要包括如下反应：

2FeO·SiO₂+2C+CaO＝2Fe+CaO+SiO₂+2CO

2FeO·SiO₂+2CO+CaO＝2Fe+CaO+SiO₂+2CO₂

FeO·(Cr,V,Ti)₂O₃+C＝(Cr,V,Ti)₂O₃+Fe+CO

FeO·(Cr,V,Ti)₂O₃+CO＝(Cr,V,Ti)₂O₃+Fe+CO₂

根据本发明的实施例，直接还原处理可以在1100～1280℃下进行，由此，可以进一步提高铁的回收率；同时，发明人发现，如果直接还原处理的温度过高，将会使转炉钒铬渣中的钒、铬与铁同时被还原，导致钒、铬无法与铁分离；如果直接还原处理的温度过低，铁的还原反应不能进行或进行效率低下。

根据本发明的一个具体实施例，直接还原处理可以为煤基直接还原处理或气基直接还原处理。

根据本发明的一个具体实施例，直接还原处理得到的还原焙砂的金属化率不低于80％，由此，可以显著提高铁的回收率。

根据本发明的实施例，直接还原装置100的种类并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，直接还原装置100可以为转底炉或气基竖炉。

根据本发明的实施例，分离装置200具有还原焙砂入口201、铁出口202和除铁钒铬渣出口203，还原焙砂入口201与还原焙砂出口103相连，分离装置200适于将还原焙砂进行分离处理，以便得到铁和除铁钒铬渣。经检测，分离得到的铁产品中铁的质量分数不小于95％，铁的回收率不小于85％，而除铁钒铬渣中铁的质量分数不大于8％。

根据本发明的实施例，分离装置的种类并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，分离装置可以为磨矿磁选装置或熔分装置。具体地，当采用磨矿磁选装置对还原焙砂进行分离处理时，可以直接得到铁粉产品和除铁钒铬渣；当采用熔分装置对还原焙砂进行分离处理时，可以在1500～1650摄氏度下的非还原性气氛中对还原焙砂进行熔分，得到铁水和高温液态除铁钒铬渣，进而将高温液态除铁钒铬渣进行水淬处理，即可得到除铁钒铬渣细粒，以便进行后续第一氧化钠化焙烧处理。

根据本发明的一个具体实施例，所述非还原性气氛优选气氛中含O₂体积浓度3～25％，由此可以保证在熔分过程中金属更好的分离。

根据本发明的实施例，第一氧化钠化焙烧装置300具有除铁钒铬渣入口301、第一钠盐入口302、第一空气入口303和水溶性钒酸钠熟料出口304，除铁钒铬渣入口301与除铁钒铬渣出口203相连，第一氧化钠化焙烧装置300适于将除铁钒铬渣与钠盐混合后在空气氛围中进行第一氧化钠化焙烧处理，以便得到水溶性钒酸钠熟料。具体地，第一氧化钠化焙烧处理主要包括如下反应：

Na₂O+V₂O₃+O₂＝2NaVO₃。

根据本发明的一个具体实施例，第一氧化钠化焙烧处理优选在850～950℃下进行，由此，可以进一步提高钒的回收率。

根据本发明的实施例，除铁钒铬渣与钠盐的配比并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，除铁钒铬渣与钠盐可以按照100:(5～15)的质量比进行混合，由此，可以进一步提高钒的回收率，从而进一步提高得到的五氧化二钒产品中钒的品位。

根据本发明的实施例，第一氧化钠化焙烧装置300的种类并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，第一氧化钠化焙烧装置300可以为转底炉、回转窑或多层焙烧炉，优选回转窑或多层焙烧炉，由此，可以进一步提高钒的回收率，从而进一步提高五氧化二钒产品中钒的品位。

根据本发明的实施例，水浸提钒装置400具有水溶性钒酸钠熟料入口401、第一水入口402、酸度调节剂入口403、铵盐入口404、五氧化二钒出口405和铬渣出口406，水溶性钒酸钠熟料入口401与水溶性钒酸钠熟料出口304相连，水浸提钒装置400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铬渣。具体地，水浸提钒处理进一步包括：

(1)水浸

根据本发明的实施例，通过对水溶性钒酸钠熟料进行水浸，水浸条件为：浸出温度80～95摄氏度，液固质量比为(3～10):1，浸出时间为3～15min，水浸结束后固液分离可以得到含钒水浸液和铬渣。

(2)沉钒

将含钒水浸液净化除杂后再进行酸性铵盐沉钒处理，得到多聚钒酸铵沉淀。

其中，上述沉钒过程中发生的主要反应为：

调酸度：10VO₃^-+6H⁺＝H₂V₁₀O₂₈^4-+2H₂O

铵盐沉钒：3H₂V₁₀O₂₈^4-+10NH₄⁺+2H⁺＝5(NH₄)₂V₆O₁₆↓+4H₂O

(3)煅烧

将沉钒处理得到的多聚钒酸铵沉淀进行煅烧处理，控制煅烧温度在550摄氏度下反应2h进行脱氨，以便得到五氧化二钒产品。

其中，上述煅烧过程中发生的主要反应为：

(NH₄)₂V₆O₁₆＝3V₂O₅+2NH₃↑+H₂O。

根据本发明的实施例，第二氧化钠化焙烧装置500具有铬渣入口501、第二钠盐入口502、第二空气入口503和水溶性铬酸钠熟料出口504，铬渣入口501与铬渣出口406相连，第二氧化钠化焙烧装置500适于将铬渣与钠盐混合后在1100～1200℃下空气氛围中进行第二氧化钠化焙烧处理，以便得到水溶性铬酸钠熟料。具体地，氧化钠化焙烧处理中的主要反应为

4Na₂O+2Cr₂O₃+3O₂＝4Na₂CrO₄

根据本发明的实施例，铬渣与钠盐的配比并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，铬渣和钠盐可以按照100:(10～25)的质量比进行混合。由此，可以显著提高铬的回收率，从而提高重铬酸钠产品中铬的品位。

根据本发明的实施例，上述钠盐的种类并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，钠盐可以包括选自碳酸钠、氯化钠和硫酸钠中的至少之一。由此，可以进一步提高铬的回收率，从而进一步提高重铬酸钠产品中铬的品位。

根据本发明的实施例，第二氧化钠化焙烧装置500的种类并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，第二氧化钠化焙烧装置500可以为转底炉、回转窑或多层焙烧炉，优选转底炉，由此，可以进一步提高铬的回收率，从而进一步提高重铬酸钠产品中铬的品位。

根据本发明的实施例，水浸提铬装置600具有水溶性铬酸钠熟料入口601、第二水入口602、硫酸入口603和重铬酸钠出口604，水溶性铬酸钠熟料入口601与水溶性铬酸钠熟料出口504相连，水浸提铬装置600适于将水溶性铬酸钠熟料进行水浸提铬处理，以便得到重铬酸钠。具体地，水浸提铬处理进一步包括：

(a)水浸

根据本发明的实施例，将水溶性铬酸钠熟料进行水浸，以便将铬转移至水相中，得到含铬溶液。

(b)结晶

根据本发明的实施例，将含铬溶液依次进行中和、硫酸酸化、蒸发除硫酸钠和冷却结晶处理，以便得到重铬酸钠，总反应式为：

2Na₂CrO₄+H₂SO₄＝Na₂Cr₂O₇+Na₂SO₄+H₂O

由此，根据本发明实施例的处理转炉钒铬渣的系统通过将转炉钒铬渣供给至直接还原装置中进行直接还原处理，以便使铁被还原而钒、铬不被还原，得到还原焙砂，进而将还原焙砂供给至分离装置中进行分离处理，将还原焙砂中的铁分离，得到铁和除铁钒铬渣，其中铁产品中铁的质量分数不小于85％；进一步地，通过第一氧化钠化焙烧装置将除铁钒铬渣与钠盐混合后进行第一氧化钠化焙烧处理，得到水溶性钒酸钠熟料，再将水溶性钒酸钠熟料供给至水浸提钒装置中进行水浸提钒处理，得到五氧化二钒产品和铬渣；后续采用第二氧化钠化焙烧装置将铬渣与钠盐混合后进行第二氧化钠化焙烧处理，以便得到水溶性铬酸钠熟料，并通过水浸提铬装置进行水浸提铬处理将铬转移至水相，得到含铬溶液，并对含铬溶液依次进行中和、硫酸酸化、蒸发除硫酸钠和冷却结晶处理，得到重铬酸钠产品。经检测，铁的回收率在85％以上，钒的回收率在88％以上，铬的回收率在86％以上。由此，本发明实施例的处理转炉钒铬渣的系统通过将铁、钒和铬分步还原，首先得铁产品，而进一步处理除铁钒铬渣，得到五氧化二钒产品和重铬酸钠产品，从而实现钒铬渣中铁、钒和铬元素的综合回收利用，且工艺流程短，适合工业化推广。

在本发明的第二方面，本发明提出了一种采用前面实施例的处理钒铬渣的系统处理转炉钒铬渣的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：(1)将转炉钒铬渣在1100～1280℃下进行直接还原处理，以便使铁被还原而钒铬不被还原，得到还原焙砂；(2)将还原焙砂进行分离处理，以便得到铁和除铁钒铬渣；(3)将除铁钒铬渣与钠盐混合后在600～900℃下进行第一氧化钠化焙烧处理，以便得到水溶性钒酸钠熟料；(4)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铬渣；(5)将铬渣与钠盐混合后在1100～1200℃下进行第二氧化钠化焙烧处理，以便得到水溶性铬酸钠熟料；以及(6)将水溶性铬酸钠熟料进行水浸提铬处理，以便得到重铬酸钠。

下面参考图2～3对根据本发明实施例的处理转炉钒铬渣的方法进行详细描述。根据本发明的实施例，该方法包括：

S100：直接还原处理

该步骤中，采用还原煤将转炉钒铬渣供给至直接还原装置中在1100～1280℃下进行直接还原处理，以便使铁被还原而钒铬不被还原，得到还原焙砂。具体地，钒铬渣是红格钒钛磁铁矿经高炉冶炼和转炉氧化吹炼后得到的尾矿，其主要物相为FeO·(Cr,V,Ti)₂O₃和2FeO·SiO₂，钒、铬和部分铁主要以钒铁和铬铁尖晶石的形式存在，还有一部分铁以铁橄榄石的形式存在。

根据本发明的实施例，转炉钒铬渣中Cr₂O₃质量分数为8～16％，Fe质量分数为20～35％，V₂O₅的质量分数为8～16％，具有较大的回收利用价值。根据不同金属的活泼程度不同，可以实现不同金属的分步还原。而通过将转炉钒铬渣在1100～1280℃下进行直接还原处理，可以使铁被还原而钒铬不被还原，得到还原焙砂，其中，对铁化合物的还原主要包括如下反应：

2FeO·SiO₂+2C+CaO＝2Fe+CaO+SiO₂+2CO

2FeO·SiO₂+2CO+CaO＝2Fe+CaO+SiO₂+2CO₂

FeO·(Cr,V,Ti)₂O₃+C＝(Cr,V,Ti)₂O₃+Fe+CO

FeO·(Cr,V,Ti)₂O₃+CO＝(Cr,V,Ti)₂O₃+Fe+CO₂

根据本发明的实施例，直接还原处理可以在1100～1280℃下进行，由此，可以进一步提高铁的回收率；同时，发明人发现，如果直接还原处理的温度过高，将会使转炉钒铬渣中的钒、铬与铁同时被还原，导致钒、铬无法与铁分离；如果直接还原处理的温度过低，铁的还原反应不能进行或进行效率低下。

根据本发明的一个具体实施例，直接还原处理可以为煤基直接还原处理或气基直接还原处理。

根据本发明的一个具体实施例，直接还原处理得到的还原焙砂的金属化率不低于80％，由此，可以显著提高铁的回收率。

S200：分离处理

该步骤中，将还原焙砂供给至分离装置中进行分离处理，以便得到铁和除铁钒铬渣。经检测，分离得到的铁产品中铁的质量分数不小于95％，铁的回收率不小于85％，而除铁钒铬渣中铁的质量分数不大于8％。

根据本发明的实施例，分离处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，分离处理可以为磨矿磁选处理或熔分处理。具体地，当采用磨矿磁选装置对还原焙砂进行磨矿磁选处理时，可以直接得到铁粉产品和除铁钒铬渣；当采用熔分装置对还原焙砂进行熔分处理时，可以在1500～1650摄氏度下的非还原性气氛中对还原焙砂进行熔分，得到铁水和高温液态除铁钒铬渣，进而将高温液态除铁钒铬渣进行水淬处理，即可得到除铁钒铬渣细粒，以便进行后续第一氧化钠化焙烧处理。

根据本发明的一个具体实施例，所述非还原性气氛优选气氛中含O₂体积浓度3～25％，由此可以保证在熔分过程中金属更好的分离。

S300：第一氧化钠化焙烧处理

该步骤中，将除铁钒铬渣与钠盐供给至第一氧化钠化焙烧装置中混合后在600～900℃下空气氛围中进行第一氧化钠化焙烧处理，以便得到水溶性钒酸钠熟料。具体地，第一氧化钠化焙烧处理主要包括如下反应：

Na₂O+V₂O₃+O₂＝2NaVO₃。

根据本发明的一个具体实施例，第一氧化钠化焙烧处理优选在850～950℃下进行，由此，可以进一步提高钒的回收率。

根据本发明的实施例，除铁钒铬渣与钠盐的配比并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，除铁钒铬渣与钠盐可以按照100:(5～15)的质量比进行混合，由此，可以进一步提高钒的回收率，从而进一步提高得到的五氧化二钒产品中钒的品位。

S400：水浸提钒处理

该步骤中，将水溶性钒酸钠熟料供给至水浸提钒装置中进行水浸提钒处理，以便得到五氧化二钒和铬渣。具体地，水浸提钒处理进一步包括：

S410：第一水浸

根据本发明的实施例，通过对水溶性钒酸钠熟料进行水浸，水浸条件为：浸出温度80～95摄氏度，液固质量比为(3～10):1，浸出时间为3～15min，水浸结束后固液分离可以得到含钒水浸液和铬渣。

S420：沉钒

将含钒水浸液净化除杂后再进行酸性铵盐沉钒处理，得到多聚钒酸铵沉淀。

其中，上述沉钒过程中发生的主要反应为：

调酸度：10VO₃^-+6H⁺＝H₂V₁₀O₂₈^4-+2H₂O

铵盐沉钒：3H₂V₁₀O₂₈^4-+10NH₄⁺+2H⁺＝5(NH₄)₂V₆O₁₆↓+4H₂O。

S430：煅烧

将沉钒处理得到的多聚钒酸铵沉淀进行煅烧处理，控制煅烧温度在550摄氏度下反应2h进行脱氨，以便得到五氧化二钒产品。

其中，上述煅烧过程中发生的主要反应为：

(NH₄)₂V₆O₁₆＝3V₂O₅+2NH₃↑+H₂O

S500：第二氧化钠化焙烧处理

该步骤中，将铬渣与钠盐供给至第二氧化钠化焙烧装置中混合后在1100～1200℃下空气氛围中进行第二氧化钠化焙烧处理，以便得到水溶性铬酸钠熟料。具体地，氧化钠化焙烧处理中的主要反应为

4Na₂O+2Cr₂O₃+3O₂＝4Na₂CrO₄

根据本发明的实施例，铬渣与钠盐的配比并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，铬渣和钠盐可以按照100:(10～25)的质量比进行混合。由此，可以显著提高铬的回收率，从而提高重铬酸钠产品中铬的品位。

根据本发明的实施例，上述钠盐的种类并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，钠盐可以包括选自碳酸钠、氯化钠和硫酸钠中的至少之一。由此，可以进一步提高铬的回收率，从而进一步提高重铬酸钠产品中铬的品位。

S600：水浸提铬处理

该步骤中，将水溶性铬酸钠熟料供给至水浸提铬装置中进行水浸提铬处理，以便得到重铬酸钠。具体地，水浸提铬处理进一步包括：

S610：第二水浸

根据本发明的实施例，将水溶性铬酸钠熟料进行水浸，以便将铬转移至水相中，得到含铬溶液。

S620：结晶

根据本发明的实施例，将含铬溶液依次进行中和、硫酸酸化、蒸发除硫酸钠和冷却结晶处理，以便得到重铬酸钠，总反应式为：

2Na₂CrO₄+H₂SO₄＝Na₂Cr₂O₇+Na₂SO₄+H₂O

由此，根据本发明实施例的处理转炉钒铬渣的方法通过将转炉钒铬渣供给至直接还原装置中在1100～1280℃下进行直接还原处理，以便使铁被还原而钒、铬不被还原，得到还原焙砂，进而将还原焙砂供给至分离装置中进行分离处理，将还原焙砂中的铁分离，得到铁和除铁钒铬渣，其中铁产品中铁的质量分数不小于85％；进一步地，通过将除铁钒铬渣与钠盐供给至第一氧化钠化焙烧装置中混合后在600～900℃下进行第一氧化钠化焙烧处理，得到水溶性钒酸钠熟料，再将水溶性钒酸钠熟料进行水浸，将得到的水浸液净化除杂后，采用酸性铵盐进行沉钒处理得到多聚钒酸铵沉淀，再将多钒酸铵沉淀沉淀进行煅烧，以便得到五氧化二钒产品和铬渣；后续将铬渣与钠盐供给至第二氧化钠化焙烧装置中混合后在1100～1200℃下进行第二氧化钠化焙烧处理，以便得到水溶性铬酸钠熟料，并将水溶性铬酸钠熟料供给至水浸提铬装置中，通过水浸提铬处理将铬转移至水相，得到含铬溶液，并对含铬溶液依次进行中和、硫酸酸化、蒸发除硫酸钠和冷却结晶处理，得到重铬酸钠产品。经检测，铁的回收率在85％以上，钒的回收率在88％以上，铬的回收率在86％以上。由此，本发明实施例的处理转炉钒铬渣的方法通过将铁、钒与铬分步还原，首先得铁产品，而进一步处理除铁钒铬渣，得到五氧化二钒产品和重铬酸钠产品，从而实现钒铬渣中铁、钒和铬元素的综合回收利用，且工艺流程短，适合工业化推广。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例1

将国内某公司转炉钒铬渣(Cr₂O₃质量分数为8％，V₂O₅质量分数为8％，Fe质量分数为20％)在转底炉里1100℃进行煤基直接还原处理，得到还原焙砂，铁金属化率80％。将还原焙烧进行磨矿磁选处理得到除铁钒铬渣(Fe质量分数7.9％)和铁粉(Fe质量分数88％)，铁粉可以作为炼钢的优质原料。将除铁钒铬渣与钠盐按质量比100:5混合后在回转窑内600℃氧化钠化焙烧1h得到水溶性钒酸钠熟料，将水溶性钒酸钠熟料进行水浸提钒处理得到五氧化二钒和铬渣。将铬渣与钠盐按质量比100:10混合后在转底炉内1100℃氧化钠化焙烧1h得到水溶性铬酸钠熟料，将水溶性铬酸钠熟料进行水浸提铬处理得到重铬酸钠。整个工艺铁回收率87％，钒回收率90％，铬回收率88％。

实施例2

将国内某公司转炉钒铬渣(Cr₂O₃质量分数为10％，V₂O₅质量分数为10％，Fe质量分数为24％)在气基竖炉里1150℃进行气基直接还原处理，得到还原焙砂，铁金属化率83％。将还原焙烧进行磨矿磁选处理得到除铁钒铬渣(Fe质量分数7.5％)和铁粉(Fe质量分数89％)，铁粉可以作为炼钢的优质原料。将除铁钒铬渣与钠盐按质量比100:10混合后在回转窑内700℃氧化钠化焙烧1.5h得到水溶性钒酸钠熟料，将水溶性钒酸钠熟料进行水浸提钒处理得到五氧化二钒和铬渣。将铬渣与钠盐按质量比100:15混合后在转底炉内1150℃氧化钠化焙烧1.5h得到水溶性铬酸钠熟料，将水溶性铬酸钠熟料进行水浸提铬处理得到重铬酸钠。整个工艺铁回收率89％，钒回收率92％，铬回收率89％。

实施例3

将国内某公司转炉钒铬渣(Cr₂O₃质量分数为12％，V₂O₅质量分数为12％，Fe质量分数为30％)在转底炉里1200℃进行煤基直接还原处理，得到还原焙砂，铁金属化率85％。将还原焙烧进行磨矿磁选处理得到除铁钒铬渣(Fe质量分数6.9％)和铁粉(Fe质量分数91％)，铁粉可以作为炼钢的优质原料。将除铁钒铬渣与钠盐按质量比100:12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，将水溶性钒酸钠熟料进行水浸提钒处理得到五氧化二钒和铬渣。将铬渣与钠盐按质量比100:20混合后在转底炉内1175℃氧化钠化焙烧2h得到水溶性铬酸钠熟料，将水溶性铬酸钠熟料进行水浸提铬处理得到重铬酸钠。整个工艺铁回收率90％，钒回收率94％，铬回收率90％。

实施例4

将国内某公司转炉钒铬渣(Cr₂O₃质量分数为16％，V₂O₅质量分数为16％，Fe质量分数为35％)在气基竖炉里1280℃进行气基直接还原处理，得到还原焙砂，铁金属化率87％。将还原焙烧进行磨矿磁选处理得到除铁钒铬渣(Fe质量分数6.5％)和铁粉(Fe质量分数93％)，铁粉可以作为炼钢的优质原料。将除铁钒铬渣与钠盐按质量比100:15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，将水溶性钒酸钠熟料进行水浸提钒处理得到五氧化二钒和铬渣。将铬渣与钠盐按质量比100:25混合后在转底炉内1200℃氧化钠化焙烧2h得到水溶性铬酸钠熟料，将水溶性铬酸钠熟料进行水浸提铬处理得到重铬酸钠。整个工艺铁回收率88％，钒回收率95％，铬回收率92％。

实施例5

将国内某公司转炉钒铬渣(Cr₂O₃质量分数为8％，V₂O₅质量分数为8％，Fe质量分数为20％)在转底炉里1100℃进行煤基直接还原处理，得到还原焙砂，铁金属化率80％。将还原焙烧在燃气熔分炉内1500℃非还原气氛下进行熔分处理得到高温液态除铁钒铬渣(Fe质量分数5.9％)和铁水(Fe质量分数95.5％)，铁水可以作为炼钢的优质原料。将高温液态除铁钒铬渣进行水淬处理，得到粒度小于3mm的除铁钒铬渣细粒。将除铁钒铬渣细粒与钠盐按质量比100:5混合后在回转窑内600℃氧化钠化焙烧1h得到水溶性钒酸钠熟料，将水溶性钒酸钠熟料进行水浸提钒处理得到多聚钒酸铵和铬渣。将铬渣与钠盐按质量比100:10混合后在转底炉内1100℃氧化钠化焙烧1h得到水溶性铬酸钠熟料，将水溶性铬酸钠熟料进行水浸提铬处理得到重铬酸钠。整个工艺铁回收率87％，钒回收率90％，铬回收率88％。

实施例6

将国内某公司转炉钒铬渣(Cr₂O₃质量分数为10％，V₂O₅质量分数为10％，Fe质量分数为24％)在气基竖炉里1150℃进行气基直接还原处理，得到还原焙砂，铁金属化率83％。将还原焙烧在燃气熔分炉内1550℃非还原气氛下进行熔分处理得到高温液态除铁钒铬渣(Fe质量分数5.7％)和铁水(Fe质量分数96％)，铁水可以作为炼钢的优质原料。将高温液态除铁钒铬渣进行水淬处理，得到粒度小于3mm的除铁钒铬渣细粒。将除铁钒铬渣与钠盐按质量比100:10混合后在回转窑内700℃氧化钠化焙烧1.5h得到水溶性钒酸钠熟料，将水溶性钒酸钠熟料进行水浸提钒处理得到多聚钒酸铵和铬渣。将铬渣与钠盐按质量比100:15混合后在转底炉内1150℃氧化钠化焙烧1.5h得到水溶性铬酸钠熟料，将水溶性铬酸钠熟料进行水浸提铬处理得到重铬酸钠。整个工艺铁回收率89％，钒回收率92％，铬回收率89％。

实施例7

将国内某公司转炉钒铬渣(Cr₂O₃质量分数为12％，V₂O₅质量分数为12％，Fe质量分数为30％)在转底炉里1200℃进行煤基直接还原处理，得到还原焙砂，铁金属化率85％。将还原焙烧在燃气熔分炉内1600℃非还原气氛下进行熔分处理得到高温液态除铁钒铬渣(Fe质量分数5.3％)和铁水(Fe质量分数96.8％)，铁水可以作为炼钢的优质原料。将高温液态除铁钒铬渣进行水淬处理，得到粒度小于3mm的除铁钒铬渣细粒。将除铁钒铬渣细粒与钠盐按质量比100:12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，将水溶性钒酸钠熟料进行水浸提钒处理得到多聚钒酸铵和铬渣。将铬渣与钠盐按质量比100:20混合后在转底炉内1175℃氧化钠化焙烧2h得到水溶性铬酸钠熟料，将水溶性铬酸钠熟料进行水浸提铬处理得到重铬酸钠。整个工艺铁回收率90％，钒回收率94％，铬回收率90％。

实施例8

将国内某公司转炉钒铬渣(Cr₂O₃质量分数为16％，V₂O₅质量分数为16％，Fe质量分数为35％)在气基竖炉里1280℃进行气基直接还原处理，得到还原焙砂，铁金属化率87％。将还原焙烧在燃气熔分炉内1650℃非还原气氛下进行熔分处理得到高温液态除铁钒铬渣(Fe质量分数4.9％)和铁水(Fe质量分数97.5％)，铁水可以作为炼钢的优质原料。将高温液态除铁钒铬渣进行水淬处理，得到粒度小于3mm的除铁钒铬渣细粒。将除铁钒铬渣细粒与钠盐按质量比100:15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，将水溶性钒酸钠熟料进行水浸提钒处理得到多聚钒酸铵和铬渣。将铬渣与钠盐按质量比100:25混合后在转底炉内1200℃氧化钠化焙烧2h得到水溶性铬酸钠熟料，将水溶性铬酸钠熟料进行水浸提铬处理得到重铬酸钠。整个工艺铁回收率88％，钒回收率95％，铬回收率92％。

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须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。