一种酸性分解钒渣的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化工冶金技术领域，具体涉一种酸性分解钒渣的方法。
【背景技术】
[0002]钒是一种重要的战略金属，广泛应用于冶金、航天和化工等领域。目前，提钒的主要原料是钒钛磁铁矿，钒钛磁铁矿在高炉或直接还原流程生产含钒铁水，含钒铁水氧化吹钒过程中钒氧化进入炉渣，得到含钒量较高的钒渣。由于钒钛磁铁矿中含有钒、钛，还有部分的铬，因此在吹钒过程中，大部分钒、钛、铬一并氧化进入渣中，且渣中夹杂大量的铁。
[0003]钒渣钠化焙烧提钒工艺为钒渣提钒传统工艺，基本原理为以食盐或苏打为添加剂，通过高温氧化钠化焙烧(700-900°C )，钒渣中低价态的钒转化为水溶性五价钒的钠盐，再对钠化产物直接水浸，得到含钒的浸出液。该工艺的主要不足有:(1)采用食盐作添加剂，在高温钠化焙烧过程中产生有害气体HC1、Cl2，污染环境；(2)钒回收率低，经两次焙烧后钒的回收率仅为80%左右；(3)焙烧温度较高(700-900°C )，且须二次焙烧，能耗高、效率低；(4)钒渣中伴生的铁、钛、铬不能回收利用。
[0004]最近研宄报道的钙化焙烧钒渣工艺是将钙化合物作为溶剂添加到钒渣中造球、高温焙烧(700-1000°C )，使钒氧化物生成不溶于水的钒的钙盐，再用稀硫酸将其浸出，进而制取钒氧化物。但钙化焙烧仅解决了钠化焙烧工艺的环境污染问题，其他问题依然突出。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种一种酸性分解钒渣的方法，该方法流程短、清洁环保、低耗高效，克服现有钒渣钠化焙烧提钒生产方法中存在的钒回收率低、钒渣伴生元素铁、铬、钛不能同步回收利用，且在生产过程中产生含氯等有害气体污染环境，以及焙烧过程能耗高、效率低的不足。本方法采用一种较低的温度，利用液相分解钒渣的方法，为实现后续同步回收钒、铬、钛、铁提供了条件，该方法在常压下操作，安全性好，实现了钒渣资源的高效清洁利用。
[0006]本发明提供的酸性分解钒渣的方法，按以下步骤进行:
1)首先将钒渣置于酸式反应器中，缓缓加入98wt%的硫酸，硫酸按如下比例加入:钒渣中Cr、Fe、Mn、T1、V元素物质的量之和与硫酸物质的量比为1:1.5-2.5 ；
2)在压缩空气搅拌下，缓缓加入水，调整最终硫酸浓度至80-90wt%，维持反应
0.5-2h，得到酸解钒渣；
3)在酸解钒渣固化后，停止空气搅拌，并维持反应温度0.5-4h，得到酸解钒渣固化物；
4)反应物浸出:向反应器内加入适量的水，水的加入质量为步骤I)所述钒渣质量的
2-10倍，在温度50-95°C、压缩空气搅拌下，浸出l_4h，得到酸解钒渣混合浆液；
5)过滤分离:将步骤4)获得的酸解钒渣混合浆液进行过滤分离，得到固形物尾渣和含有钒、钛、铁、铬、锰的浸出液。
[0007]本发明步骤I)所述钒渣为由钒钛磁铁矿经高炉或直接还原流程生产的含钒和/或钛、铬的铁水，再经氧化提钒生产半钢过程中获得的钒渣。
[0008]本发明步骤2)所述的压缩空气流量为0.5-5L/min。
[0009]本发明步骤3)所述的酸解钒渣固化后停止空气搅拌，维持反应温度为保持固化停气时温度。
[0010]本发明步骤4)所述的压缩空气流量为l-10L/min。
[0011]本发明步骤5)所述的过滤分离温度为20-60°C，过滤方式为抽滤或压滤。
[0012]本发明步骤I)所述的酸式反应器为耐酸密闭保温容器。
[0013]本发明步骤2)所述的反应温度为100_220°C，无需外部加热。
[0014]本发明步骤4)所述的反应温度为60_80°C。
[0015]本发明所述的水为工业生产用水。
[0016]X元素浸出率％=(浸出液中X元素含量/钒渣中X元素含量)*100%
采用上述处理工艺所产生的有益效果在于:
1.本发明采用硫酸体系酸性分解钒渣的方法，其反应由硫酸稀释热引发，酸解过程无需外部能源供热，浸出过程为常压低温浸出，因此大大节约了能耗。
[0017]2.本发明的方法对钒钛磁铁矿资源综合利用率高，钒的浸出率达到98%以上，铬的浸出率达到97%以上，钛的浸出率达到94%以上，铁的浸出率达到92%以上，钒渣经酸性分解后，尾渣中钒含量为0.30-0.50wt% (以V计，下同)，铬含量为0.1-0.2wt%,钛含量为
1.0-2.0wt%，铁含量为 8-10wt%。
[0018]3.本发明的方法在常压下操作，易于实现工业化。
[0019]4.本方法原料来源丰富，成本较低。
【具体实施方式】
[0020]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0021]实施例1
本发明所述酸性分解钒渣的方法，按以下步骤进行:
1)取承钢钒渣20g置于酸式反应器中，缓慢加入98%硫酸，硫酸按如下比例加入:钒渣中Cr、Fe、Mn、T1、V元素物质的量之和与硫酸物质的量比为1:2.5 ；
2)在压缩空气搅拌下，控制气流量为lL/min，缓缓加入水，调整最终硫酸浓度至80wt%，维持反应0.5h，得到酸解钒渣；
3)在酸解钒渣固化后，停止空气搅拌，并维持反应温度lh，得到酸解钒渣固化物；
4)反应物浸出:向反应器内加入质量为钒渣质量5倍的水，在温度80°C、压缩空气流量5L/min搅拌下，浸出2h，得到酸解钒渣混合浆液；
5)过滤分离:60°C，将步骤4)获得的酸解钒渣混合浆液进行抽滤分离，得到固形物尾渣和含有钒、钛、铬、锰的浸出液。
[0022]浸出率:钒为98.6% ;铬为97.8% ;钛为94.7% ;锰为83.3% ;铁为92.8% ;尾渣主要成分为硅、部分镁铝等元素，钒含量为0.31% (以V计，下同)，铬含量为0.16%，钛含量为
1.18%，铁含量为8.9%ο
[0023]实施例2 本发明所述酸性分解钒渣的方法，按以下步骤进行:
1)取承钢钒渣20g置于酸式反应器中，缓慢加入98%硫酸，硫酸按如下比例加入:钒渣中Cr、Fe、Mn、T1、V元素物质的量之和与硫酸物质的量比为1:1.5 ;
2)在压缩空气搅拌下，控制气流量为0.5L/min，缓缓加入水，调整最终硫酸浓度至85wt%，维持反应0.5h，得到酸解钒渣；
3)在酸解钒渣固化后，停止空气搅拌，并维持反应温度2h，得到酸解钒渣固化物；
4)反应物浸出:向反应器内加入质量为钒渣质量2.5倍的水，在温度60°C、压缩空气流量2L/min搅拌下，浸出4h，得到酸解钒渣混合浆液；
5)过滤分离:20°C，将步骤4)获得的酸解钒渣混合浆液进行压滤分离，得到固形物尾渣和含有钒、钛、铬、锰的浸出液。
[0024]浸出率:银为97.3% ;络为97.5% ;钛为94.4% ;猛为84.3% ;铁为92.1% ;尾渣钒含量为0.50%，铬含量为0.20%，钛含量为1.84%，铁含量为7.64%。
[0025]实施例3
本发明所述酸性分解钒渣的方法，按以下步骤进行:
1)取承钢钒渣20g置于酸式反应器中，缓慢加入98%硫酸，硫酸按如下比例加入:钒渣中Cr、Fe、Mn、T1、V元素物质的量之和与硫酸物质的量比为1:2 ；
2)在压缩空气搅拌下，控制气流量为5L/min，缓缓加入水，调整最终硫酸浓度至90wt%，维持反应2h，得到酸解钒渣；
3)在酸解钒渣固化后，停止空气搅拌，并维持反应温度4h，得到酸解钒渣固化物；
4)反应物浸出:向反应器内加入质量为钒渣质量2倍的水，在温度50°C、压缩空气流量lL/min搅拌下，浸出lh，得到酸解钒渣混合浆液；
5)过滤分离:25°C，将步骤4)获得的酸解钒渣混合浆液进行抽滤分离，得到固形物尾渣和含有钒、钛、铬、锰的浸出液。
[0026]浸出率:银为98.9% ;络为98.4% ;钛为95.1% ;猛为85.2% ;铁为93.6% ;尾渣主要成分为硅、部分镁铝等元素，钒含量为0.43%，铬含量为0.15%，钛含量为1.07%，铁含量为
8.10% ο
[0027]实施例4
本发明所述酸性分解钒渣的方法，按以下步骤进行:
1)取承钢钒渣20g置于酸式反应器中，缓慢加入98%硫酸，硫酸按如下比例加入:钒渣中Cr、Fe、Mn、T1、V元素物质的量之和与硫酸物质的量比为1:1.5 ;
2)在压缩空气搅拌下，控制气流量为0.5L/min，缓缓加入水，调整最终硫酸浓度至85wt%，维持反应0.5h，得到酸解钒渣；
3)在酸解钒渣固化后，停止空气搅拌，并维持反应温度2h，得到酸解钒渣固化物；
4)反应物浸出:向反应器内加入质量为钒渣质量2.5倍的水，在温度60°C、压缩空气流量2L/min搅拌下，浸出4h，得到酸解钒渣混合浆液；
5)过滤分离:20°C，将步骤4)获得的酸解钒渣混合浆液进行压滤分离，得到固形物尾渣和含有钒、钛、铬、锰的浸出液。
[0028]浸出率:银为98.7% ;络为98.0% ;钛为95.8% ;猛为84.3% ;铁为93.0% ;尾渣钒含量为0.35%，铬含量为0.13%，钛含量为1.52%，铁含量为8.86%。
【主权项】
1.一种酸性分解钒渣的方法，其特征在于:按以下步骤进行: 1)首先将钒渣置于酸式反应器中，缓缓加入98wt%的硫酸，硫酸按如下比例加入:钒渣中Cr、Fe、Mn、T1、V元素物质的量之和与硫酸物质的量比为1:1.5-2.5 ； 2)在压缩空气搅拌下，缓缓加入水，调整最终硫酸浓度至80-90wt%，维持反应0.5-2h，得到酸解钒渣； 3)在酸解钒渣固化后，停止空气搅拌，并维持反应温度0.5-4h，得到酸解钒渣固化物； 4)反应物浸出:向反应器内加入适量的水，水的加入质量为步骤I)所述钒渣质量的2-10倍，在温度50-95°C、压缩空气搅拌下，浸出l_4h，得到酸解钒渣混合浆液； 5)过滤分离:将步骤4)获得的酸解钒渣混合浆液进行过滤分离，得到固形物尾渣和含有钒、钛、铁、铬、锰的浸出液。
2.根据权利要求1所述的酸性分解钒渣的方法，其特征在于:步骤I)所述钒渣为由钒钛磁铁矿经高炉或直接还原流程生产的含钒和/或钛、铬的铁水，再经氧化提钒生产半钢过程中获得的钒渣。
3.根据权利要求1所述的酸性分解钒渣的方法，其特征在于:步骤2)所述的压缩空气流量为 0.5-5L/min。
4.根据权利要求1所述的酸性分解钒渣的方法，其特征在于:步骤2)所述的反应温度为100-220°C，无需外部加热。
5.根据权利要求1所述的酸性分解钒渣的方法，其特征在于:步骤5)所述的过滤分离温度为20-60°C，过滤方式为抽滤或压滤。
6.根据权利要求1所述的酸性分解钒渣的方法，其特征在于:步骤4)所述的压缩空气流量为 l-10L/min。
7.根据权利要求1所述的酸性分解钒渣的方法，其特征在于:步骤4)所述的反应温度为 60-80。。。
8.根据权利要求1所述的酸性分解钒渣的方法，其特征在于:步骤I)所述的酸式反应器为耐酸密闭保温容器。
9.根据权利要求1所述的酸性分解钒渣的方法，其特征在于:步骤3)所述的酸解钒渣固化后停止空气搅拌，维持反应温度为保持固化停气时温度。
【专利摘要】本发明提供了一种酸性分解钒渣的方法，包括称取一定量的钒渣置于酸式反应器中，缓缓加入98%的工业硫酸，在压缩空气搅拌下，加入定量工业水，维持反应0.5-2h，在酸解钒渣固化后停止空气搅拌，并维持反应温度0.5-4h，向反应器内加入适量的水，在温度50-95℃、压缩空气搅拌下，浸出1-4h后得到酸解钒渣混合浆液，进行过滤分离，得到尾渣和含有钒、钛、铁、铬、锰的浸出液。本方法节能高效、原料丰富、成本较低、常压操作、易于实现，且资源综合利用率高，钒的溶出率达到98%以上，铬的溶出率达到97%以上。
【IPC分类】C22B34-22, C22B7-04, C22B34-32, C22B34-12, C22B47-00
【公开号】CN104762482
【申请号】CN201510120453
【发明人】常福增, 王素杰, 陈东辉
【申请人】河北钢铁股份有限公司承德分公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月19日