钠化钒渣流态化提钒的方法
【专利摘要】本发明属于提钒化工技术领域，具体涉及一种钠化钒渣流态化提钒的方法。针对钠化钒渣中硅、钠含量高，提钒时在固相中的絮状物或胶状物过多，引起过滤、洗涤困难，洗涤后残渣总钒含量和可溶性钒含量均较高，钒浸出率低等问题，本发明提供一种钠化钒渣流态化提钒的方法。本发明方法将钠化钒渣加入反应柱中，通入90～100℃的热水和空气进行浸提反应，浸提后静置，从而将絮状物、浸出液和钒渣进行有效分离。本发明的方法有效分离溶液中絮状物或胶状物，解决浸出残渣TV与SV含量较高、过滤时间较长、浸出钒液浓度受限等生产问题，浸出率高，工艺简单、容易操作，节约生产成本。
【专利说明】
钠化钒渣流态化提钒的方法
技术领域
[0001 ]本发明属于提钒化工技术领域，涉及一种钠化钒渣流态化提钒的方法。
【背景技术】
[0002] 目前，从钒渣中提钒的方法主要有:钠化焙烧-水浸或碱浸;妈化焙烧-酸浸;直接 酸浸等工艺，其宗旨均为改变固相中的钒存在状态，以使其从尖晶石相中释放出来并进一 步氧化，转化为可溶于酸液、碱液或水溶液中的钒酸盐，以实现钒与钒渣体系杂质的分离。 钒渣钠化焙烧过程中，因其温度较高，钠盐添加量较多，钒渣中的硅、铬、磷、铁等杂质也主 要以钠盐形式进入到溶液中；浸出过程中，溶液pH较高，一般pH为10左右，浸出液中钒浓度 提升的过程中，钠离子浓度以一定比例同步提升，溶液黏度增大，同时形成的以硅酸盐为主 的絮状物或胶状物增加，主要分散于渣相之中，过滤时，容易堵塞滤饼过滤层微孔与滤布 孔，致使过滤性能、洗涤性能变差;此外，由于钒酸盐的溶解随温度升高而增加，工业上需要 采用90°C左右热水进行浸出、洗涤作业，高温进一步加大了溶液黏度系数，从而进一步恶化 了溶液过滤、洗涤性能，致使熟料浸出效果、残渣洗涤效果变差。在采用传统槽式浸出、洗涤 设备时，料层厚，作业周期过长，仅洗涤就需60min左右，残渣中TV含量和SV含量均较高，分 别为1.20%和0.20%左右;采用带式过滤机进行浸出、洗涤作业时，作业周期较短，残渣洗 涤效果仍有限，残渣中TV含量处于1.30 %左右，SV含量处于0.30 %左右。
[0003] 钒渣经钠化焙烧后，熟料中硅、钠含量均较高，提钒时在固相中的絮状物或胶状物 过多，不容易过滤和洗涤，洗涤残渣总钒含量和可溶性钒含量均较高，钒浸出率低。
[0004] 本发明拟提供一种钠化钒渣提钒方法，通过流态化技术进行提钒，来解决上述问 题。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是钠化钒渣中硅、钠含量高，提钒时在固相中的絮状物 或胶状物过多，不容易过滤和洗涤，洗涤后残渣总钒含量和可溶性钒含量均较高，钒浸出率 低。
[0006] 本发明解决技术问题的技术方案为提供一种钠化钒渣流态化提钒的方法，包括以 下步骤：
[0007] a、将钠化钒渣加入反应柱中；
[0008] b、从反应柱下端进液口通入90~100 °C的水；
[0009] c、待b步骤结束后，从反应柱下端进气口通入空气；
[0010] d、待c步骤结束后，静置，虹吸得到絮状物和浸出液，分别过滤絮状物和浸出液；
[0011] e、待d步骤结束后，倒出反应柱内料浆，与步骤d中过滤后的滤渣混合，洗涤、过滤， 得到浸提后的钒渣。
[0012]其中，上述流态化提钒的方法中，步骤a所述钒渣为SiO2含量13~20wt% ,Na2O含量 6~10wt%的f凡渣。
[0013] 其中，上述流态化提钒的方法中，步骤a所述钒渣加入量为钒渣高度占反应柱高度 的5~15% 〇
[0014] 其中，上述流态化提钒的方法中，步骤a所述钒渣粒度为2 40目筛下物占7 0~ 90wt%。
[0015] 其中，上述流态化提钒的方法中，步骤b所述通入水的体积以灌满反应柱为准。
[0016] 其中，上述流态化提钒的方法中，步骤b所述通入水时缓慢通入，通入水的流速为 0·18~0.50m/s〇
[0017] 其中，上述流态化提f凡的方法中，步骤a与步骤b同时进行。
[0018] 其中，上述流态化提钒的方法中，步骤c通入反应柱的空气温度多90°C，使空气温 度多90 °C的方法为：将反应柱的空气先通过一个三口烧瓶，烧瓶内装有2/3体积的沸腾热 水。
[0019] 其中，上述流态化提钒的方法中，步骤C通入反应柱的空气流速为21.37~28.49m/ s，通入空气时间5~IOmin。
[0020]其中，上述流态化提f凡的方法中，步骤d所述静置时间为0.5~3min。
[0021] 其中，上述流态化提钒的方法中，在步骤e之前先通入90~100°C水进行洗涤，通入 水流速为〇. 57~1.78m/s，通入水的体积以灌满反应柱为准。
[0022] 其中，上述流态化提钒的方法中，步骤e中所述过滤与洗涤后的液体返回步骤b中 循环使用。
[0023] 其中，上述流态化提钒的方法中，可以多个反应柱串联实施。
[0024]本发明的有益效果为:本发明采用流态化原理，将钒渣钠化熟料浸出、过滤、洗涤， 利用气体携带作用、絮状物或胶状物与物料比重差异、絮状物或胶状物之间的吸附、团聚等 原理，有效分离溶液中絮状物或胶状物，解决浸出残渣TV与SV含量较高、过滤时间较长、浸 出钒液浓度受限等生产问题。本发明方法提钒浓度高，钒渣浸出后的钠化钒液中钒浓度> 30g/L时也可适用。且浸出时间短，无需机械搅拌;过滤速度快，残渣洗涤比较彻底，残渣中 TV彡1.00%，SV彡0.10%;浸出率高，钒浸出率达到98%以上;本发明方法工艺简单、容易操 作，洗涤液可以在体系内循环使用，降低用水量。
【具体实施方式】
[0025] 本发明提供一种钠化钒渣流态化提钒的方法，包括以下步骤：
[0026] a、将钠化钒渣加入反应柱中；
[0027] b、从反应柱下端进液口通入90~100°C的水；
[0028] c、待b步骤结束后，从反应柱下端进气口通入空气；
[0029] d、待c步骤结束后，静置，虹吸得到絮状物和浸出液，分别过滤絮状物和浸出液； [0030] e、待d步骤结束后，倒出反应柱内料浆，与步骤d中过滤后的滤渣混合，洗涤、过滤， 得到浸提后的钒渣。
[0031]本发明通过将钠化熟料浸出、过滤、洗涤，利用气体携带作用、絮状物或胶状物与 物料比重差异、絮状物或胶状物之间的吸附、团聚，有效分离溶液中絮状物或胶状物，解决 浸出残渣TV与SV含量较高、过滤时间较长、浸出钒液浓度受限等生产问题。
[0032] 本发明的方法适用于SiO2含量13~20wt% ,Na2O含量6~10wt%的钒渣，为了使浸 出率提高，钒渣的粒度要求较细，发明人经过大量试验发现，当钒渣240目筛下物占70~ 90%时，浸提率最高。同时，钒渣的加入量也影响到浸提效果，钒渣在浸提时加入量不宜过 多，加入量过多时，水和空气不能有效的对其进行搅动，形成固液相三相流，浸出效果不好， 为此，发明人将钒渣加入量设置为反应柱内的钒渣高度占反应柱高度的5~15%。
[0033] 本发明在钒渣中通入水和空气，且要求水和空气的温度都在90°C以上，物料需要 与水溶液充分均匀混合，并保证一定的搅拌条件，才能实现浸出化学反应。浸出反应需要一 定的温度，用90°C以上的热水有效的提供了反应热源，通入90°C以上空气一方面提供反应 热源，一方面还可以加强搅拌，使浸出反应更彻底。为避免出现沟流、物料床层整体上移等， 热水和空气的通入都要求控制速度，步骤b中通入水的流速为0.18~0.50m/s，步骤c通入反 应柱的空气流速为21.37~28.49m/s，在步骤e之前进行洗涤时，通入水的流速为0.57~ 1.78m/s;通入水和空气的流量根据反应柱大小不同而不同，通入水和空气的流量等于流速 与反应柱截面积的乘积。
[0034] 通入热水和空气进行浸出反应后，需要静置一段时间，静置过程中，残渣密度大， 约1.4g/cm3,会首先沉降在底部；絮状物密度小，经一段时间互相团聚、吸附后形成片状或 团状絮状物，密度约〇.2g/cm 3,然后沉降在残渣表面;如此，最下部为残渣，中部为絮状物， 上部为浸出液，从而将絮状物、残渣和浸提液进行了有效的分离，采用虹吸排出絮状物和浸 出液，单独过滤絮状物和浸出液，从而过滤洗涤残渣和浸出液滤渣时避免了絮状物对残渣 的过滤和洗涤造成影响，节省了过滤洗涤时间，节约了经济成本。
[0035] 下面结合实施例对本发明的【具体实施方式】做进一步的描述，并不因此将本发明限 制在所述的示例范围之中。
[0036] 实施例和对比例所用熟料为钒渣经钠化焙烧后的产物，其成分含量和粒径见下表 1;实施例中所用分离器为常规的液固流态化反应器，反应柱内径为4.0~4. lcm。
[0037] 表1熟料的成分和含量和粒径
[0039] 实施例1用本发明技术方案进行流态化提钒
[0040] 取250g熟料加入反应柱内，5min内通入400mL温度彡90 °C热水，鼓气5min，控制空 气流量7L/min左右;静置Imin，采用虹吸方式得到絮状物、浸出液，分别过滤;2min内向反应 柱内通入500mL温度多90°C热水;反应柱内料浆与浸出液过滤渣混合后进行过滤，采用热水 进行洗涤，水温控制在90 °C左右，洗水量400mL。
[0041 ] 提钒结束后，获得浸出液350mL，TV为29.28g/L，残渣(干重）215g，TV为0.85%，SV 为0.086%，絮状物(干重)0.0978，17为1.52%，计算浸出率为98.21%。
[0042]实施例2用本发明技术方案进行流态化提钒
[0043] 取250g熟料加入反应柱内，3min内通入400mL温度彡90°C混合钒液(取实施例1中 的残渣洗涤液与浸出液混合，TV为25 . OOg/L)，鼓气8min，控制空气流量7L/min左右;静置 30s，采用虹吸方式得到絮状物、浸出液，分别过滤；2min内向反应柱内通入500mL温度多90 °C热水;反应柱内料浆与浸出液过滤渣混合后进行过滤，采用热水进行洗涤，水温控制在90 °C左右，洗水量400mL。
[0044] 提钒结束后，获得浸出液345mL，TV为56.69g/L，残渣(干重）220g，TV为0.89 %，SV 为0.091%，絮状物(干重)0.1218，17为2.03%，计算浸出率为99.02%。
[0045] 实施例3用本发明技术方案进行流态化提钒
[0046] 取250g熟料加入反应柱内，5min内通入400mL温度彡90 °C热水，鼓气7min，控制空 气流量7L/min左右;静置55s，采用虹吸方式得到絮状物;反应柱内料浆外排后进行过滤，采 用热水进行洗涤，水温控制在90°C左右，洗水量400mL。
[0047] 提钒结束后，获得浸出液362mL，TV为28.30g/L，残渣(干重）209g，TV为0.91 %，SV 为0.088%，絮状物(干重)0.1(^，17为1.61%，计算浸出率为98.22%。
[0048] 对比例4不用流态化方法进行钒渣提钒
[0049] 取250g熟料放入烧杯中，加入400mL温度多90°C热水，进行搅拌浸出，控制水温稳 定彡90 °C，浸出30min，用500mL温度彡90 °C热水多次浸泡洗涤，获得浸出液355mL，TV为 28.31g/L，残渣(干重)212g，TV为 1 · 13%，SV为0· 120%，计算浸出率为97.54%。
[0050] 效果验证
[0051 ] 为对比过滤浸出液与过滤洗涤液的时间差异，实施例1~3虹吸出絮状物后进行过 滤、洗涤，与对比例4进行比较，保证渣层厚均为I. IOcm，浸出液体积均为300mL，洗涤液体积 均为400mL，通过气体分流器，控制抽滤机压力均为-0.05MPa，对比结果见表2。
[0052] 表2过滤浸出液和洗涤液的时间表
[0054]由实施例1~3和对比例4可知，用本发明技术方案进行钒渣的流态化提钒，提钒浸 出率高，能达到99%左右，而采用传统的方法提钒，浸出率低于本发明；同时，由于常规浸出 为搅拌浸出，浸出过程中产生的絮状物分散在浸出液与残渣中，容易堵塞过滤层微孔与滤 纸微孔，过滤、洗涤效果差，过滤时间长，本发明可以预先分离絮状物，然后再过滤、洗涤，过 滤时间大幅减少，提高了生产效率，极大的节约了生产成本。
【主权项】
1. 钠化钒渣流态化提钒的方法，其特征在于，包括以下步骤： a、 将钠化钒渣加入反应柱中； b、 从反应柱下端进液口通入90~100 °C的水； c、 待b步骤结束后，从反应柱下端进气口通入空气； d、 待c步骤结束后，静置，虹吸得到絮状物和浸出液，分别过滤絮状物和浸出液； e、 待d步骤结束后，倒出反应柱内料浆，与步骤d中过滤后的滤渣混合，洗涤、过滤，得到 浸提后的钒渣。2. 根据权利要求1所述的钠化钒渣流态化提钒的方法，其特征在于：步骤a所述钒渣为 Si〇2含量13~20wt%，Na20含量6~10wt%的钒渣。3. 根据权利要求1或2所述的钠化钒渣流态化提钒的方法，其特征在于:步骤a所述钒渣 加入量为钒渣高度占反应柱高度的5~15%。4. 根据权利要求1~3任一项所述的钠化钒渣流态化提钒的方法，其特征在于:步骤a所 述钒渣粒度为240目筛下物占70~90wt %。5. 根据权利要求1~4任一项所述的钠化钒渣流态化提钒的方法，其特征在于:步骤b所 述通入水的体积以灌满反应柱为准，通入水的流速为0.18~0.50m/s。6. 根据权利要求1~5任一项所述的钠化钒渣流态化提钒的方法，其特征在于:步骤dl 入反应柱的空气温度彡90°C，通入空气流速为21.37~28.49m/s，通入空气时间5~1 Omin。7. 根据权利要求1~6任一项所述的钠化钒渣流态化提钒的方法，其特征在于:步骤d所 述静置时间为〇. 5~3min。8. 根据权利要求1~7任一项所述的钠化钒渣流态化提钒的方法，其特征在于:在步骤e 之前先从下端进液口通入90~100°C水进行洗涤，通入水的流速为0.57~1.78m/s，通入水 的体积以灌满反应柱为准。9. 根据权利要求1~8任一项所述的钠化钒渣流态化提钒的方法，其特征在于:步骤e所 述料浆洗涤时采用90~100 °C水洗涤，洗水量同步骤b所用水量。10. 根据权利要求1~9任一项所述的钠化钒渣流态化提钒的方法，其特征在于：步骤e 中所述过滤与洗涤后的液体返回步骤b中循环使用。
【文档编号】C22B7/04GK106086441SQ201610659452
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月12日 公开号201610659452.X, CN 106086441 A, CN 106086441A, CN 201610659452, CN-A-106086441, CN106086441 A, CN106086441A, CN201610659452, CN201610659452.X
【发明人】郭继科, 付自碧, 殷兆迁, 李明
【申请人】攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司