提钒尾渣高效回收铁、钒和铬的方法
【专利摘要】本发明公开了一种提钒尾渣高效回收铁、钒和铬的方法，该方法的工艺步骤为：（1）物料混合：将提钒尾渣、还原剂、添加剂、粘结剂按如下重量比混匀，提钒尾渣:还原剂:添加剂:粘结剂=100:15～40:3～7:2～4；所述的添加剂为氧化铁、石灰、碳酸钠、萤石中的至少一种；（2）造球：将上述混匀的物料造球得到生球团；（3）还原：将生球团于1000～1400℃下一步还原，得到高温金属化球团；（4）分离：高温金属化球团经冷却、粉磨、磁选，得到钒铬海绵铁和含钛炉渣。本方法采用添加剂作为催化剂或成核剂，可改善还原条件，降低反应活化能，促进反应的进行，降低还原温度和时间，节能降耗效果明显；且一步还原即可达到理想金属化率的球团，满足磁选分离的效果。
【专利说明】提钒尾渣高效回收铁、钒和铬的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于冶金领域，尤其是一种提钒尾渣高效回收铁、钒和铬的方法。
【背景技术】
[0002]I凡钦磁铁矿提I凡的王流方法是将I凡钦磁铁精矿在闻炉中冶炼出含I凡铁水，通过选择性氧化生产钒渣；钒渣经氧化钠化焙烧水浸提取五氧化二钒，经提钒后得到的终渣即为提钒尾渣。提钒尾渣是非常宝贵的二次资源，其中TFe含量在25%~45%，V2O5含量在1%~3%，另外含有一定量的Cr、Mn、Ti等有价元素，然而由于其碱金属含量高，矿相及成分复杂，至今没有经济、环保、有效的处理方法，且提钒尾渣中含有高价钒和铬，对环境具有潜在危害。
[0003]为解决提钒尾渣大量堆存及环境污染难题，国内外开展了大量的研究工作，已有研究主要集中在以下三方面:(I)提钒尾渣再提钒:主要有钠化焙烧法和酸浸法，钠化焙烧法主要是对原钠化焙烧的改进，但未能在提钒效果上取得实质性突破；酸浸提钒过程是采用硫酸或氢氟酸在加压或常压条件下酸浸提钒，但浸取液成分复杂，分离难度较大，且对设备材质要求较高。(2)提钒尾渣提铁:目前采用的提铁方法主要有水洗脱钾钠-磁化焙烧-磁选、螺旋溜槽-磁选、浮选提铁、配料炼铁等。磁化焙烧法是将尾渣水洗脱碱后采用还原法将其磁化焙烧进行磁选后炼铁，可较好地回收其中的铁，但产生大量碱性废水，且工艺过程繁琐；螺旋溜槽-磁选法可选出52%的铁精矿，但回收率仅为20%;浮选提铁是通过药剂作用强化铁矿物的分离，但单体解离度低、分离效率差；尾渣配料炼铁会造成烧结性能差、高炉顺行困难等问题。(3)用作建筑材料及颜料涂料:如用作水泥铁质校正原料、黑色陶瓷颜料及太阳能集热涂料，但因尾渣中含碱高难以达到建筑材料使用标准，而颜料涂料市场容量相对有限，难以消纳数量巨大的含钒尾渣。
【发明内容】
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[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种收率高、工艺简单的提钒尾渣高效回收铁、钒和铬的方法。
[0005]为解决上述技术问题，本发明的工艺步骤为:(I)物料混合:将提钒尾渣、还原剂、添加剂、粘结剂按如下重量比混匀，提钒尾渣:还原剂:添加剂:粘结剂=100: 15~40: 3~7: 2~4 ;所述的添加剂为氧化铁、石灰、碳酸钠、萤石中的至少一种；
(2)造球:将上述混匀的物料造球得到生球团；
(3)还原:将生球团于1000~1400°C下一步还原,得到高温金属化球团；
(4)分离:高温金属化球团经冷却、粉磨、磁选，得到钒铬海绵铁和含钛炉渣。
[0006]本发明所述步骤(1)中优选的添加剂为氧化铁。所述步骤(1)中的还原剂为碳质还原剂，还原剂粒度D90 ( 120 μ m ;所述粘结剂为聚乙烯醇或羧甲基纤维素。
[0007]本发明所述步骤⑵中生球团的最大径向尺度为IOmm~40mm。优选生球团的最大径向尺度为20mm。[0008]本发明所述步骤(3)中的还原时间为30min~120min。优选还原时间为60min。
[0009]本发明所述步骤(4)中高温金属化球团直接进行水淬冷却至室温。所述步骤(4)中的粉磨采用湿式磨细，磨矿浓度为60~80wt%，磨矿粒度为D90小于74 μ m ;所述磁选的磁场强度为60~180KA / m。
[0010]本发明所述的提钒尾渣是指钒渣经过提钒工艺将钒氧化物提取出来后产生的固体废弃物，其中TFe含量为25~45wt %，V2O5含量为0.5~3wt %，钠和钾含量为2~5wt %。
[0011]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明采用氧化铁、石灰、碳酸钠、萤石中的一种或几种作为添加剂，可使提钒尾渣的还原条件大为改善，降低反应活化能，促进还原反应的进行，极大地降低了还原温度和还原时间，节能降耗效果明显。在添加剂的作用下一步还原即可达到理想金属化率的球团，满足磁选分离的效果，实现高品质含钒、铬海绵铁的回收，能耗大幅度减低。因此，本发明具有产品收率高、工艺简单、节能环保的特点。
[0012]本发明创造性的提出了高温金属化球团直接冷水强化冷却方法，有效解决了其他冷却方式所造成的金属化球团的二次氧化，间接提高了金属化率，提高了收率；且水淬冷却后的金属化球团质地紧密，铁明显聚合，分布均匀，更易于磁选分离；更为重要的是水淬能有效地去除还原产物中的有害元素S杂质。因此，本发明具有产品易于分离、分离效果好的特点，有效提高了产品适用性。
[0013]本发明产品可以直接用作提钒冷却料或炼钢原料，其中含铁85wt %以上，杂质满足炼钢要求；本发明工艺简单、工程投资小、生产成本低、过程容易控制；本发明解决了提钒尾渣因含钒和铬对环境的严重危害，缩短了提钒尾渣返回烧结或球团配料经高炉回收钒、铁的流程，实现了固体废弃物中的铁、钒、铬等资源综合利用。
[0014]下面结合具体实 施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0015]
【具体实施方式】
[0016]本提钒尾渣高效回收铁、钒和铬的方法下述实施例所用提钒尾渣是河北钢铁股份有限公司承德分公司所产钒渣经氧化钠化焙烧提钒后的废弃物，其中TFe含量为25~45wt %，V2O5含量为0.5~3wt %，钠和钾含量为2~6wt % ;其主要成分及其含量如表1所
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[0017]表1:提钒尾渣的主要成分及其含量
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本提钒尾渣高效回收铁、钒和铬的方法下述实施例选用的还原剂为无烟煤煤粉和烟煤煤粉，还可采用其他常规的碳质还原剂，例如焦炭粉、石墨粉；煤粉粒度D90 ( 120 μ m。实施例选用的粘结剂为聚乙烯醇、羧甲基纤维素等造球常用的粘结剂。
[0018]实施例1:本提钒尾渣高效回收铁、钒和铬的方法的具体工艺如下所述。
[0019]将提钒尾渣、无烟煤煤粉、氧化铁、聚乙烯醇按质量比100: 25: 5: 3混匀，其中提钥;尾洛粒度小于74 μ m占80wt %,煤粉粒度小于120 μ m占90wt %,氧化铁粒度小于120 μ m占90wt% ;将混合均匀的物料在20Mpa的成型压力下压制成生球团，生球团的大小为20mm(最大径向尺度)；生球团于1200°C下还原60min,还原完成后的高温金属化球团直接投入冷却水中进行冷却至室温；冷却后的球团经湿式磨细，磨矿浓度为80wt%，磨矿粒度为小于74μπι占90%以上；然后在磁场强度64kA / m条件下磁选，得到磁性产物-钒铬海绵铁和非磁性产物-含钛炉渣。经检测，钒铬海绵铁的铁品位达到85.6wt%，收率为90.8%，钒含量为1.9wt%，铬含量为5.lwt%，可以直接用作提钒冷却料或炼钢原料。[0020]实施例2:本提钒尾渣高效回收铁、钒和铬的方法的具体工艺如下所述。[0021]将提钒尾渣、烟煤煤粉、石灰粉、聚乙烯醇按质量比100: 35: 5: 3混匀，其中提钥;尾洛粒度小于74μηι占80wt%,煤粉粒度小于120μηι占90wt %,将混合均匀的物料在20Mpa的成型压力下压制成生球团，生球团的大小为30mm(最大径向尺度)；生球团于1300°C下还原80min，还原完成后的高温金属化球团直接投入冷却水中进行冷却至室温；冷却后的球团经湿式磨细，磨矿浓度为70wt%，磨矿粒度为小于74μπι占90%以上；然后在磁场强度80kA / m条件下磁选，得到磁性产物-钒铬海绵铁和非磁性产物-含钛炉渣。经检测，钒铬海绵铁的铁品位达到83.2wt%，收率为87.8%，钒含量为1.8wt%，铬含量为4.7wt%,可以直接用作提f凡冷却料或炼钢原料。[0022]实施例3:本提钒尾渣高效回收铁、钒和铬的方法的具体工艺如下所述。[0023]将提钒尾渣、无烟煤煤粉、碳酸钠、羧甲基纤维素按质量比100: 25: 3: 2混匀，其中提钥;尾洛粒度小于74μηι占80wt%,煤粉粒度小于120μηι占90wt%,将混合均匀的物料在20Mpa的成型压力下压制成生球团，生球团的大小为IOmm(最大径向尺度)；生球团于1100°C下还原120min，还原完成后的高温金属化球团直接投入冷却水中进行冷却至室温；冷却后的球团经湿式磨细，磨矿浓度为80wt%，磨矿粒度为小于74μπι占90%以上；然后在磁场强度144kA / m条件下磁选，得到磁性产物-钒铬海绵铁和非磁性产物-含钛炉渣。经检测，钒铬海绵铁的铁品位达到82.lwt%，收率为92.1%，钒含量为1.5wt%，铬含量为4.lwt%，可以直接用作提钒冷却料或炼钢原料。[0024]实施例4:本提钒尾渣高效回收铁、钒和铬的方法的具体工艺如下所述。[0025]将提钒尾洛、无烟煤煤粉、萤石粉、氧化铁、聚乙烯醇按质量比100: 15: 2: 2: 3混匀，其中提钒尾渣粒度小于74μπι占80wt%，煤粉粒度小于120 μ m占90wt% ;将混合均匀的物料在20Mpa的成型压力下压制成生球团，生球团的大小为25mm(最大径向尺度)；生球团于1250°C下还原30min,还原完成后的高温金属化球团直接投入冷却水中进行冷却至室温；冷却后的球团经湿式磨细，磨矿浓度为80wt%，磨矿粒度为小于74μπι占90%以上；然后在磁场强度64kA / m条件下磁选，得到磁性产物-钒铬海绵铁和非磁性产物-含钛炉渣。经检测，钒铬海绵铁的铁品位达到84.2wt%，收率为87.2%，钒含量为1.7wt%，铬含量为4.5wt%，可以直接用作提钒冷却料或炼钢原料。[0026]实施例5:本提钒尾渣高效回收铁、钒和铬的方法的具体工艺如下所述。[0027]将提钒尾渣、无烟煤煤粉、氧化铁、石灰粉、羧甲基纤维素按质量比100: 40: 3: 3: 4混匀，其中提钒尾渣粒度小于74μπι占80wt%，煤粉粒度小于120 μ m占90wt% ;将混合均匀的物料在20Mpa的成型压力下压制成生球团，生球团的大小为40mm(最大径向尺度)；生球团于1000°C下还原70min,还原完成后的高温金属化球团直接投入冷却水中进行冷却至室温；冷却后的球团经湿式磨细，磨矿浓度为60wt%，磨矿粒度为小于74μπι占90%以上；然后在磁场强度60kA / m条件下磁选，得到磁性产物-钒铬海绵铁和非磁性产物-含钛炉渣。经检测，钒铬海绵铁的铁品位达到84.7wt%，收率为86.3%，钒含量为1.2wt%，铬含量为3.9wt%，可以直接用作提钒冷却料或炼钢原料。
[0028]实施例6:本提钒尾渣高效回收铁、钒和铬的方法的具体工艺如下所述。
[0029]将提钒尾渣、无烟煤煤粉、氧化铁、石灰粉、碳酸钠、聚乙烯醇按质量比100: 35: 3: 2: 2: 2.5混匀，其中提钒尾渣粒度小于74“111占8(^七％，煤粉粒度小于120 μ m占90wt% ;将混合均匀的物料在20Mpa的成型压力下压制成生球团，生球团的大小为15mm(最大径向尺度)；生球团于1400°C下还原40min,还原完成后的高温金属化球团直接投入冷却水中进行冷却至室温；冷却后的球团经湿式磨细，磨矿浓度为65wt%，磨矿粒度为小于74μπι占90%以上；然后在磁场强度180kA / m条件下磁选，得到磁性产物-钒铬海绵铁和非磁性产物-含钛炉渣。经检测，钒铬海绵铁的铁品位达到83.5wt%，收率为93.4%，钒含量为1.7wt%，铬`含量为4.6wt%，可以直接用作提钒冷却料或炼钢原料。
【权利要求】
1.一种提钒尾渣高效回收铁、钒和铬的方法，其特征在于，工艺步骤为:(I)物料混合:将提钒尾渣、还原剂、添加剂、粘结剂按如下重量比混匀，提钒尾渣:还原剂:添加剂:粘结剂=100:15~40:3~7:2~4 ;所述的添加剂为氧化铁、石灰、碳酸钠、萤石中的至少一种； (2)造球:将上述混匀的物料造球得到生球团； (3)还原:将生球团于1000~1400°C下一步还原,得到高温金属化球团； (4)分离:高温金属化球团经冷却、粉磨、磁选，得到钒铬海绵铁和含钛炉渣。
2.根据权利要求1所述的提钒尾渣高效回收铁、钒和铬的方法，其特征在于:所述步骤(O中的添加剂为氧化铁。
3.根据权利要求1所述的提钒尾渣高效回收铁、钒和铬的方法，其特征在于:所述步骤(1)中的还原剂为碳质还原剂，还原剂粒度D90( 120 μ m ;所述粘结剂为聚乙烯醇或羧甲基纤维素。
4.根据权利要求1所述的提钒尾渣高效回收铁、钒和铬的方法，其特征在于:所述步骤(2)中生球团的最大径向尺度为IOmm~40mm。
5.根据权利要求4所述的提钒尾渣高效回收铁、钒和铬的方法，其特征在于:所述生球团的最大径向尺度为20mm。
6.根据权利要求1所述的提钒尾渣高效回收铁、钒和铬的方法，其特征在于:所述步骤(3)中的还原时间为30min~120min。
7.根据权利要求6所述的提钒尾渣高效回收铁、钒和铬的方法，其特征在于:所述还原时间为60min。
8.根据权利要求1所述的提钒尾渣高效回收铁、钒和铬的方法，其特征在于:所述步骤(4)中高温金属化球团直接进行水淬冷却至室温。
9.根据权利要求1所述的提钒尾渣高效回收铁、钒和铬的方法，其特征在于:所述步骤(4)中的粉磨采用湿式磨细，磨矿浓度为60~80wt%，磨矿粒度为D90小于74 μ m ;所述磁选的磁场强度为60~180KA/m。
10.根据权利要求1一 9任意一项所述的提钒尾渣高效回收铁、钒和铬的方法，其特征在于:所述的提钒尾渣是指钒渣经过提钒工艺将钒氧化物提取出来后产生的固体废弃物，其中TFe含量为25~45wt%，V2O5含量为0.5~3wt%，钠和钾含量为2~5wt%。
【文档编号】C22B7/04GK103602820SQ201310472042
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年10月11日 优先权日:2013年10月11日
【发明者】常福增, 陈东辉, 白瑞国, 王素杰 申请人:河北钢铁股份有限公司承德分公司