一种从钒铬渣中提取钒的方法
【专利摘要】本发明公开了一种从钒铬渣中提取钒的方法，其特征在于，该方法包括：在第一焙烧条件下，将钒铬渣与硫酸溶液和硫酸钠进行第一焙烧，在第二焙烧条件下，将第一焙烧后的产物进行第二焙烧；然后，将第二焙烧后的产物进行浸出；其中，所述第一焙烧的条件包括：焙烧的温度为100-500℃，焙烧的时间为20-120min；所述第二焙烧的条件包括：焙烧的温度为700-950℃，焙烧的时间为60-180min。通过采用本发明的方法，能够选择性地从钒铬渣中提取钒，其操作简单、步骤少，特别适合用于工业化生产。并且，能够使钒的浸出率达到91重量％以上。
【专利说明】一种从钒铬渣中提取钒的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种从钒铬渣中提取钒的方法。
【背景技术】
[0002]从钒铬渣中提取钒的方法主要有钠盐焙烧和亚熔盐法，通过将钒和铬同时溶解于溶液中，再从溶液中将钒和铬分离。然而同时从同一个溶液中分别分离出钒和铬的技术较为困难。
[0003]CN102329964B公开了一种从钒铬还原废渣中分离回收钒和铬的工艺方法，其中，该方法主要包括:(I)用水洗涤钒铬还原废渣中的水溶性盐，经过滤后分别得到滤饼(I)与洗涤液，洗涤液蒸发结晶后析出水溶性盐晶体；(2)将滤饼(I)置于碱性溶液中，并加入氧化剂进行钒的氧化浸出，浸出后得到的浆料经过滤后得到滤饼(II)及浸出液；(3)将步骤
(2)得到的滤饼(II)用水进行洗涤，经过滤后分别得到含钒洗涤液及滤饼(III) ；(4)对步骤(3)得到的含钒洗涤液进行蒸发浓缩，得到浓缩溶液；(5)将步骤(2)得到的浸出液及步骤(4)得到的浓缩溶液进行合并，冷却结晶获得正钒酸钠晶体；(6)对步骤(3)的滤饼
(III)在硫酸溶液中浸出以提取其中的铬，得到液固混合浆料；(7)向步骤(6)得到的浆料中加入氧化剂氧化其中的铁离子并调节PH值以沉淀杂质，进行过滤分离，分别得到酸性浸出液及终渣；(8)对步骤(7)得到的酸性浸出液进行蒸发结晶，析出物为碱式硫酸铬。该方法制得的正钒酸钠产品纯度在93%以上，碱式硫酸铬中Cr2O3含量可达到24%，Fe含量小于0.1 %，符合HG/T2678-2007中对于碱式硫酸铬I类产品的要求。然而，该方法处理的对象为钒铬还原废渣，钒铬还原废渣中钒以四价或三价态的氢氧化物或氧化物形式存在，可以在上述方法中的条件下氧化，然而上述方法步骤繁多较为复杂，不利于工业化生产。
[0004]综上所述，采用现有的方法从钒铬渣中提取钒，存在着操作困难、步骤繁多以及难以实现工业化生产的缺陷。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有的从钒铬渣中提取钒的方法中存在的操作困难、步骤繁多以及难以实现工业化生产的缺陷，提供一种操作简单、步骤少、利于工业化生产的从钒铬渣中提取钒的方法。
[0006]本发明的发明人经过深入的研究发现，将焙烧分两步进行，并使焙烧在本发明的特定条件下进行，能够通过控制焙烧来选择性地从钒铬渣中提取钒，从而完成了本发明。
[0007]为了实现上述目的，本发明提供一种从钒铬渣中提取钒的方法，其中，该方法包括:在第一焙烧条件下，将钒铬渣与硫酸溶液和硫酸钠进行第一焙烧，在第二焙烧条件下，将第一焙烧后的产物进行第二焙烧；然后，将第二焙烧后的产物进行浸出；
[0008]其中，所述第一焙烧的条件包括:焙烧的温度为100-500 °C，焙烧的时间为20-120min ;所述第二焙烧的条件包括:焙烧的温度为700-950°C，焙烧的时间为60_180mino
[0009]通过采用本发明的方法，能够通过控制焙烧来选择性地从钒铬渣中提取钒，其操作简单、步骤少，特别适合用于工业化生产。并且，能够使钒的浸出率达到91重量％以上。
[0010]本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0011]以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0012]本发明提供一种从钒铬渣中提取钒的方法，其中，该方法包括:在第一焙烧条件下，将钒铬渣与硫酸溶液和硫酸钠进行第一焙烧，在第二焙烧条件下，将第一焙烧后的产物进行第二焙烧；然后，将第二焙烧后的产物进行浸出；其中，所述第一焙烧的条件包括:焙烧的温度为100-500°c，焙烧的时间为20-120min ;所述第二焙烧的条件包括:焙烧的温度为700-950°C，焙烧的时间为60-180min。
[0013]根据本发明的方法可以适用于从本领域各种钒铬渣中提取钒，例如所述钒铬渣可以是含钒铬铁水吹炼的钒铬渣。并且，本发明的方法适用于对任何钒和铬含量的钒铬渣的处理，优选情况下，本发明的方法特别适用于处理的钒铬渣中钒元素的含量为3-15重量％，铬兀素的含量为1-30重量％。
[0014]根据本发明，该方法包括:在第一焙烧条件下，将所述钒铬渣与所述硫酸溶液和硫酸钠进行第一焙烧。其中，所述硫酸溶液可以在第一焙烧过程中，通过与所述钒铬渣反应，使得物料形成孔隙，从而促进硫酸钠与钒的反应，并有利于第二焙烧后的产物的浸出。
[0015]在本发明中，所述硫酸溶液中的硫酸的含量没有特别的限定，只要能够达到上述效果即可。通常的情况下，所述硫酸溶液中硫酸的含量为70重量％以上，优选所述硫酸溶液中的硫酸的含量为70-98重量％。
[0016]在本发明中，优选地，所述硫酸溶液为硫酸水溶液。
[0017]根据本发明，所述硫酸溶液和硫酸钠的用量可以在较宽的范围内变动，优选情况下，以100重量份的所述钒铬渣为基准，以硫酸计的所述硫酸溶液的用量为1-20重量份，所述硫酸钠的用量为10-100重量份。更优选地，以100重量份的所述钒铬渣为基准，以硫酸计的所述硫酸溶液的用量为1-10重量份，所述硫酸钠的用量为20-70重量份。更进一步优选地，以100重量份的所述钒铬渣为基准，以硫酸计的所述硫酸的用量为2.5-8重量份，所述硫酸钠的用量为25-50重量份。在此，“以硫酸计的所述硫酸溶液的用量”是指所述硫酸溶液中的硫酸的重量。
[0018]根据本发明，将所述钒铬渣与所述硫酸溶液和硫酸钠依次进行第一焙烧和第二焙烧，其中，所述第一焙烧的条件包括:焙烧的温度为100-500°C，焙烧的时间为20-120min ；所述第二焙烧的条件包括:焙烧的温度为700-950°C，焙烧的时间为60-180min。在本发明中，第一焙烧的温度较第二焙烧的温度低，在第一焙烧中主要对所述钒铬渣进行预处理，使得钒铬渣中形成孔隙并进行初步氧化，在第二焙烧中能够在较高的温度下充分氧化钒铬渣中的钒；并且，如果第一焙烧的温度小于100°C，使得钒铬渣在第一焙烧的预处理中结合的水没有完全干燥将会导致在较高温度下进行的第二焙烧中可能发生物料粘结的问题；如果第一焙烧的温度大于500°C，钒铬渣的预处理效果较差。如果第二焙烧的温度小于700°C，将会使得钒铬渣中钒不能够充分的氧化，从而导致提钒效果差；如果第二焙烧的温度大于950°C，将使得钒铬渣中钒在高温下熔融而形成难浸出的化合物，如钒青铜等。
[0019]优选情况下，所述第一焙烧的条件包括:焙烧的温度为200-300°C，焙烧的时间为30-60min ;所述第二焙烧的条件包括:焙烧的温度为700-800°C，焙烧的时间为90_120min。
[0020]根据本发明，在第一焙烧结束后，可以直接在第二焙烧温度下进行第二焙烧，或者将第一焙烧后物料从第一焙烧温度升至第二焙烧温度，再在第二焙烧的温度下进行第二焙烧。当将第一焙烧后物料从第一焙烧温度升至第二焙烧温度，再在第二焙烧的温度下进行第二焙烧时，该升温过程对本发明的实际效果并没有影响，可以选择任何升温速度和升温方式进行升温，例如在40-100min内从第一焙烧温度升至第二焙烧温度。
[0021]根据本发明，将所述第二焙烧后的产物进行浸出，从而获得钒的浸出液。
[0022]根据本发明，所述浸出可以包括水浸、碱浸和酸浸中的一种或多种。优选情况下，所述浸出包括将第二焙烧后的产物进行水浸或碱浸后，再进行酸浸，即从水浸或碱浸浸出液中提取钒，而将滤渣在进行酸浸。特别优选地，所述浸出包括将第二焙烧后的产物进行水浸后，再进行酸浸。通过将第二焙烧后的产物进行水浸或碱浸后，再进行酸浸的浸出方法，特别是将第二焙烧后的产物进行水浸后，再进行酸浸的浸出方法，可以获得更高的钒浸出率。
[0023]其中，优选情况下，所述水浸的条件包括:温度为50-100°C，时间为10_120min。更优选地，所述水浸的条件包括:温度为70-85°C，时间为30-60min。对所述水浸采用的水并没有特别限定，只要能够以较高钒的浸出率浸出钒即可，例如可以是去离子水、蒸馏水、自来水和工业回用水等中的一种或多种。本发明对所述水浸中物料和水的重量比并没有特别的限定，可以采用本领域常规将进行水浸时所使用的比例。但是出于提高钒浸出率和节约水资源的考虑，优选地，水和所述第二焙烧后的产物的重量比为1-5:1，更优选为1-2:1。
[0024]其中，优选情况下，所述碱浸的条件包括:pH为11以上，温度为50-100°C，时间为10-120min。更优选地，所述碱浸的条件包括:pH为12以上，温度为70_85°C，时间为30-60min。本发明对所述碱浸所使用的碱溶液并无特别地限定，可以根据具体的焙烧物料进行选择，优选地，所述碱浸所使用的碱溶液的浓度为0.1-0.5mol/L。此外，本发明对所述碱溶液的种类并没有特别地限定，例如可以为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化锂溶液等中的一种或多种。本发明对所述碱浸中物料和水的重量比并没有特别的限定，可以采用本领域常规将进行碱浸时所使用的比例。但是出于提高钒浸出率和节约水资源的考虑，优选地，碱溶液和所述第二焙烧后的产物的重量比为1-4:1，更优选为1-2:1。
[0025]其中，优选情况下，所述酸浸的条件包括:pH为2以下，温度为40_80°C，时间为10-120min。更优选地，所述酸浸的条件包括:pH为1.5以下，温度为50_55°C，时间为30-60min。本发明对所述酸浸所使用酸溶液的浓度没有特别的限定，可以根据具体的焙烧物料进行选择，优选地，所述酸浸所使用酸溶液的浓度为2-30重量％，更优选为5-10重量％。此外，本发明对所述酸浸所采用的酸并没有特别地限定，例如可以为有机酸、无机酸，优选为无机酸，例如盐酸、硫酸、硝酸等中的一种或多种。本发明中，优选在第二焙烧后的产物进行水浸或碱浸后，再进行酸浸(即将经过水浸或碱浸后的滤渣再进行酸浸)。为了将钒更好地浸取出来，从而获得更高的钒浸出率，优选地，所述酸浸采用的酸溶液与水浸或碱浸后的滤渣的重量比为1-5:1，优选为1.5-3:1。
[0026]虽然本发明的方法是从钒铬渣中提取钒的方法，并且将第二焙烧后的产物进行所述浸出后获得钒的浸出液，实现了提钒的目的。但是，本领域技术人员应当理解的是，浸出后的滤渣中将残留着大部分的铬，如果需要的话，也可以从该浸出后的滤渣中提取铬。也就是说，实际上，本发明的方法也实现了将钒铬渣中的钒和铬进行分离的目的。
[0027]采用本发明的方法可以使得所述钒铬渣选择性地提取钒，即将焙烧后的钒铬渣进行浸出，可以选择性地仅将钒浸出到浸出液中，其中，钒浸出率可以达到91重量％以上，其分离方法简单，易于工业化生产。
[0028]以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
[0029]以下实施例和对比例中，
[0030]钒铬渣为经过含钒铬铁水吹炼后而得的渣料；
[0031]钒浸出率是指所得钒的浸出液中钒的含量/钒铬渣中的钒的含量X 100重量％ ；
[0032]铬浸出率是指所得铬的浸出液中铬的含量/钒铬渣中的铬的含量X 100重量％。
[0033]实施例1
[0034]本实施例用于说明本发明的从钒铬渣中分离回收钒和铬的方法。
[0035]将200g f凡铬洛(f凡元素的含量为5.95重量％ ,铬元素的含量为6.05重量％ )、6g的98重量％的硫酸水溶液和50g硫酸钠混合，并在200°C下焙烧30min，然后在50min内升温至800°C，并在800°C下焙烧90min ;将焙烧后的物料在70°C下水浸30min (液固比为2:1),并进行过滤,获得的滤液即为fL的浸出液,其中，银浸出率为74重量％ ,铬的浸出率为1.5重量％ ;将所得滤渣(229g)在50°C下、在5重量％的硫酸水溶液中(硫酸水溶液与滤渣的重量比为2:1)进行酸浸30min，过滤得到的滤液即为钒的浸出液，其中，钒浸出率为22%，铬的浸出率为0%。其中，水浸和酸浸的钒的总浸出率为96%，铬的总浸出率为1.5%。
[0036]实施例2
[0037]本实施例用于说明本发明的从钒铬渣中分离回收钒和铬的方法。
[0038]将200gf凡铬洛(f凡元素的含量为8重量％,铬元素的含量为2重量％ )、8.6g的70重量％的硫酸水溶液和140g硫酸钠混合，并在500°C下焙烧30min，然后直接在700°C下焙烧180min ;将焙烧后的物料在90°C下水浸120min(液固比为4:1)，并进行过滤，获得的滤液即为钒的浸出液，其中，钒浸出率为73%，铬的浸出率为0.5% ;将所得滤渣(225g)在70°C下、在2重量％的硫酸水溶液中(硫酸水溶液与滤渣的重量比为4:1)进行酸浸60min，过滤得到的滤液即为钒的浸出液，其中，钒浸出率为20%，铬的浸出率为0.3%。其中，水浸和酸浸的钒的总浸出率为93%，铬的总浸出率为0.8%。
[0039]实施例3
[0040]本实施例用于说明本发明的从钒铬渣中分离回收钒和铬的方法。
[0041]将200g I凡铬洛(钥;元素的含量为5.95重量％ ,铬元素的含量为6.05重量％ )、16g的80重量％的硫酸水溶液和60g硫酸钠混合，并在100°C下焙烧30min，然后在60min内升温至950°C，并且在950°C下焙烧60min ;将焙烧后的物料在50°C下水浸80min (液固比为1:1)，并进行过滤，获得的滤液即为fL的浸出液，其中，钥;浸出率为71%,铬的浸出率为
1.6% ;将所得滤渣(231g)在40°C下、在20重量％的硫酸水溶液中(硫酸水溶液与滤渣的重量比为1:1)进行酸浸20min，过滤得到的滤液即为钒的浸出液，其中，钒浸出率为24%，铬的浸出率为0.2%。其中，水浸和酸浸的钒的总浸出率为95%，铬的总浸出率为1.8%。
[0042]实施例4
[0043]本实施例用于说明本发明的从钒铬渣中分离回收钒和铬的方法。
[0044]将200g钒铬渣(钒元素的含量为7.5重量％，铬元素的含量为1.75重量％ )、9.4g的85重量％的硫酸水溶液和10g硫酸钠混合，并在300°C下焙烧30min，然后直接在850°C下焙烧120min ;将焙烧后的物料在85°C下水浸40min (液固比为1.5:1)，并进行过滤，获得的滤液即为钒的浸出液，其中，钒浸出率为72%，铬的浸出率为0.8% ;将所得滤渣(230g)在50°C下、在8重量％的盐酸水溶液中(盐酸水溶液与滤渣的重量比为2.5:1)进行酸浸10min,过滤得到的滤液即为钒的浸出液，其中，钒浸出率为19 %，铬的浸出率为0.35 %。其中，水浸和酸浸的钒的总浸出率为91%，铬的总浸出率为1.15%。
[0045]实施例5
[0046]本实施例用于说明本发明的从钒铬渣中分离回收钒和铬的方法。
[0047]根据实施例1的方法，所不同的是，将焙烧后的物料在80°C下、在0.2mol/L的氢氧化钠水溶液中进行碱浸50min (液固比为2:1),并进行过滤,获得的滤液即为fL的浸出液，其中，钒浸出率为70%，铬的浸出率为1.6%;将滤渣进行同样的酸浸，过滤得到的滤液即为钒的浸出液，其中，钒浸出率为22.5%，铬的浸出率为0%。其中，碱浸和酸浸的钒的总浸出率为92.5%，铬的总浸出率为1.6%。
[0048]实施例6
[0049]本实施例用于说明本发明的从钒铬渣中分离回收钒和铬的方法。
[0050]根据实施例1的方法，所不同的是，直接将焙烧后的物料进行酸浸，其焙烧后的物料与酸浸所采用的硫酸水溶液的液固比为4:1，过滤得到的滤液即为钒的浸出液，其中，钒浸出率为85%，铬的浸出率为1.5%。
[0051]对比例I
[0052]根据实施例1的方法，所不同的是，先在80°C下焙烧，再在800°C下焙烧。水浸后获得的滤液即为钒的浸出液，其中，钒浸出率为60%，铬的浸出率为1.2%;酸浸后得到的滤液即为钒的浸出液，其中，钒浸出率为15%，铬的浸出率为0%。其中，水浸和酸浸的钒的总浸出率为75%，铬的总浸出率为1.2%。
[0053]对比例2
[0054]根据实施例1的方法，所不同的是，先在600°C下焙烧，再在800°C下焙烧。水浸后获得的滤液即为钒的浸出液，其中，钒浸出率为65%，铬的浸出率为1.5%;酸浸后得到的滤液即为钒的浸出液，其中，钒浸出率为18%，铬的浸出率为0%。其中，水浸和酸浸的钒的总浸出率为83%，铬的总浸出率为1.5%。
[0055]以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0056]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，
[0057]为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0058]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【权利要求】
1.一种从钒铬渣中提取钒的方法，其特征在于，该方法包括:在第一焙烧条件下，将钒铬渣与硫酸溶液和硫酸钠进行第一焙烧，在第二焙烧条件下，将第一焙烧后的产物进行第二焙烧；然后，将第二焙烧后的产物进行浸出； 其中，所述第一焙烧的条件包括:焙烧的温度为100-500°c，焙烧的时间为20-120min ；所述第二焙烧的条件包括:焙烧的温度为700-950°C，焙烧的时间为60-180min。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一焙烧的条件包括:焙烧的温度为200-300°C，焙烧的时间为30-60min ;所述第二焙烧的条件包括:焙烧的温度为700-800°C，焙烧的时间为90-120min。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，以100重量份的所述钒铬渣为基准，以硫酸计的所述硫酸溶液的用量为1-20重量份,所述硫酸钠的用量为10-100重量份。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，以100重量份的所述钒铬渣为基准，以硫酸计的所述硫酸溶液的用量为1-10重量份,所述硫酸钠的用量为20-70重量份。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，所述硫酸溶液中的硫酸的含量为70重量％以上。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述浸出包括将第二焙烧后的产物进行水浸或碱浸后，再进行酸浸。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述水浸的条件包括:温度为50-100°C，时间为10_120min。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述碱浸的条件包括:pH为11以上，温度为50-100°C，时间为 10-120min。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述酸浸的条件包括:pH为2以下，温度为40-80°C，时间为 10-120min。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其中，所述钒铬渣中钒元素的含量为3-15重量％,铬元素的含量为1-30重量％。
【文档编号】C22B34/22GK104178639SQ201410372810
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2014年7月31日
【发明者】伍珍秀, 蒋霖, 高官金, 肖亮, 彭一村 申请人:攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司