处理转炉钒铬渣的系统和方法与流程

本发明属于冶金技术领域，具体而言，本发明涉及一种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(或简称钒铬渣)。转炉钒铬渣属钒铬相当或低钒高铬的高铬型钒渣，其铬含量(5％～13％)是普通钒渣的近10倍，具有较大的应用价值。现有技术对于该钒铬渣进行高温氧化钠化焙烧－水浸得到的低钒高铬溶液，含有较多的硅、铁、铝、磷等杂质，沉钒产品纯度不高，且得到的高铬溶液中含少量钒难以去除，目前条件下无法获得合格的铬产品。

迄今为止，钒铬渣中钒、铬提取及分离尚未有工业化生产的工艺技术，其主要的技术难点在于钒、铬难于实现高效提取且分离困难，钒铬资源的高效、清洁利用更是一大难题。

目前对钒铬渣的研究集中在如果经济高效地分离钒和铬上，而忽略了钒铬渣中铁资源的同步提取。而且现有氧化焙烧-湿法浸出技术处理钒铬渣得到的钒铬溶液中钒和铬分离难度大，没有工业化前景。

因此，现有的处理转炉钒铬渣的技术有待进一步改进。

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一种处理转炉钒铬渣的系统和方法，采用该系统可以实现钒铬渣中铁、钒和铬资源的高效回收，并且铁的回收率不低于87％，钒的回收率不低于90％，铬的回收率不低于88％。

在本发明的一个方面，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，所述系统包括：

氧化磁化焙烧装置，所述氧化磁化焙烧装置具有转炉钒铬渣入口、空气入口和磁性焙砂出口；

磁选装置，所述磁选装置具有磁性焙砂入口、铁精矿出口和除铁钒铬渣出口，所述磁性焙砂入口与所述磁性焙砂出口相连；

氧化钙化焙烧装置，所述氧化钙化焙烧装置具有除铁钒铬渣入口、钙盐入口、空气入口和高价钒酸钙熟料出口，所述除铁钒铬渣入口与所述除铁钒铬渣出口相连；

碳酸浸出装置，所述碳酸浸出装置具有高价钒酸钙熟料入口、碳酸溶液入口、铬渣出口和含钒浸出液出口，所述高价钒酸钙熟料入口与所述高价钒酸钙熟料出口相连；

沉钒-煅烧单元，所述沉钒-煅烧单元具有含钒浸出液入口、铵盐入口、酸度调节剂入口和五氧化二钒出口，所述含钒浸出液入口与所述含钒浸出液出口相连。

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依次进行氧化磁化焙烧和磁选处理，可以分离得到铁精矿，从而回收了钒铬渣中的铁资源，并且使得所得除铁钒铬渣中钒和铬的品位大幅提升，从而有利于后续提钒和提铬，同时铁是钒铬回收中的有害元素，除铁或更有利于后续过程中钒和铬的回收，然后将所得除铁钒铬渣依次通过氧化钙化焙烧和碳酸浸出处理，可以实现铬资源的高效回收，接着将所得含钒浸出液再进行沉钒和煅烧处理，可以实现钒资源的高效回收。由此，采用该系统可以实现钒铬渣中铁、钒和铬资源的高效回收，并且铁的回收率不低于87％，钒的回收率不低于90％，铬的回收率不低于88％。

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，所述氧化磁化焙烧装置为转底炉、隧道窑、回转窑或多层焙烧炉，优选转底炉。

在本发明的一些实施例中，所述氧化钙化焙烧装置为转底炉、回转窑、隧道窑或多层焙烧炉，优选回转窑或多层焙烧炉。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种采用上述系统处理转炉钒铬渣的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：

(1)将转炉钒铬渣与空气供给至所述氧化磁化焙烧装置中进行氧化磁化焙烧处理，以便得到磁性焙砂；

(2)将所述磁性焙砂供给所述磁选装置中进行磁选处理，以便得到铁精矿和除铁钒铬渣；

(3)将所述除铁钒铬渣、钙盐和空气供给至所述氧化钙化焙烧装置中进行氧化钙化焙烧处理，以便得到高价钒酸钙熟料；

(4)将所述高价钒酸钙熟料与碳酸溶液供给至所述碳酸浸出装置中进行浸出处理，以便得到含钒浸出液和铬渣；

(5)将所述含钒浸出液与铵盐和酸度调节剂供给至所述沉钒-煅烧单元中进行处理，以便得到五氧化二钒。

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依次进行氧化磁化焙烧和磁选处理，可以分离得到铁精矿，从而回收了钒铬渣中的铁资源，并且使得所得除铁钒铬渣中钒和铬的品位大幅提升，从而有利于后续提钒和提铬，同时铁是钒铬回收中的有害元素，除铁或更有利于后续过程中钒和铬的回收，然后将所得除铁钒铬渣依次通过氧化钙化焙烧和碳酸浸出处理，可以实现铬资源的高效回收，接着将所得含钒浸出液再进行沉钒和煅烧处理，可以实现钒资源的高效回收。由此，采用该方法可以实现钒铬渣中铁、钒和铬资源的高效回收，并且铁的回收率不低于87％，钒的回收率不低于90％，铬的回收率不低于88％。

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，在步骤(1)中，所述转炉钒铬渣中Cr₂O₃质量分数为8～16％，V₂O₅质量分数为8～16％，Fe质量分数为20～35％。

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述氧化磁化焙烧处理的温度为300～500摄氏度，时间为5～20min，所述空气中氧气浓度按体积百分比计为0.5～2％。由此，可以显著提高后续过程中铁的回收率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述除铁钒铬渣中铁质量分数不大于8％。由此，可以显著提高后续过程中钒和铬的回收率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述氧化钙化焙烧处理的温度为900～1100摄氏度。由此，可以进一步提高后续过程中钒和铬的回收率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述除铁钒铬渣与所述钙盐的混合质量比100:(5～15)。由此，可以进一步提高后续过程中钒和铬的回收率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述钙盐为选自碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙、硫酸钙和氯化钙中的至少一种。由此，可以进一步提高后续过程中钒和铬的回收率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(4)中，所述浸出温度为85～95摄氏度，时间为30～120分钟，液固比为(3～5):1。由此，可以进一步提高后续过程中钒和铬的回收率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(4)中，所述碳酸溶液为选自碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液中的至少一种。由此，可以进一步提高后续过程中钒和铬的回收率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(4)中，所述碳酸溶液的质量浓度为10～20％。由此，可以进一步提高后续过程中钒和铬的回收率。

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。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此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，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的一个方面，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：氧化磁化焙烧装置100、磁选装置200、氧化钙化焙烧装置300、碳酸浸出装置400和沉钒-煅烧单元500。

根据本发明的实施例，氧化磁化焙烧装置100具有转炉钒铬渣入口101、空气入口102和磁性焙砂出口103，且适于将转炉钒铬渣与空气接触进行氧化磁化焙烧处理，以便得到磁性焙砂。具体的，转炉钒铬渣为将钒钛磁铁矿经过高炉冶炼成含钒铬铁水，然后在转炉中氧化吹炼出得到的矿渣，转炉钒铬渣中铁主要以钒铁尖晶石FeO·V₂O₃、铬铁尖晶石FeO·Cr₂O₃和铁橄榄石FeO·SiO₂的形式存在，并且转炉钒铬渣中Cr₂O₃质量分数为8～16％，V₂O₅质量分数为8～16％，Fe质量分数为20～35％，该步骤中，转炉钒铬渣进行氧化磁化焙烧得到磁性焙砂，钒铁尖晶石、钒铬尖晶石和铁橄榄石中的FeO被氧化成Fe₃O₄，这一过程中可能会有一部分钒被氧化，具体发生的反应如(1)～(3)所示：

3(2FeO·SiO₂)+O₂＝2Fe₃O₄+3SiO₂ (1)

6(FeO·V₂O₃)+O₂＝2Fe₃O₄+6V₂O₃ (2)

6(FeO·Cr₂O₃)+O₂＝2Fe₃O₄+6Cr₂O₃ (3)

根据本发明的一个实施例，氧化磁化焙烧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，根据本发明的一个具体实施例，氧化磁化焙烧处理的温度可以为300～500摄氏度，时间为5～20min。发明人发现，若氧化磁化焙烧处理温度过低或时间过短，钒铬渣中FeO被氧化成Fe₃O₄的反应进行的不充分，从而影响铁的回收；而温度过高或时间过长，钒铬渣中FeO容易被过度氧化到Fe₂O₃，由于Fe₂O₃不具有磁性，不能被磁选回收，也会影响铁的回收。由此，采用本申请的氧化磁化焙烧条件可以显著提高后续所得铁的回收率。

根据本发明的再一个实施例，该步骤中，空气中氧含量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，采用空气中氧气浓度按体积百分比计为0.5～2％。发明人发现，若空气中氧气浓度过低，使得钒铬渣中FeO被氧化成Fe₃O₄的反应进行的不充分，影响铁的回收；而若空气中氧气浓度过高，钒铬渣中FeO容易被过度氧化到Fe₂O₃，由于Fe₂O₃不具有磁性，不能被磁选回收，也会影响铁的回收。由此与，采用本申请的空气浓度可以显著提高后续所得铁的回收率。

根据本发明的又一个实施例，氧化磁化焙烧装置可以为转底炉、隧道窑、回转窑或多层焙烧炉，优选转底炉。

根据本发明的实施例，磁选装置200具有磁性焙砂入口201、铁精矿出口202和除铁钒铬渣出口203，磁性焙砂入口201与磁性焙砂出口103相连，且适于将上述得到的磁性焙烧进行磁选处理，以便分离得到铁精矿和除铁钒铬渣。具体的，该步骤中，磁性焙砂经过磁选后将Fe₃O₄进行回收，经过磁选后Fe₃O₄进入磁性部分的铁精矿(铁精矿中四氧化三铁中的铁占全铁比例不低于90％)，而钒铬氧化物进入非磁性的部分的除铁钒铬渣。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对磁选处理的条件进行选择。

根据本发明的一个实施例，除铁钒铬渣中铁质量分数不大于8％。发明人发现，铁是钒铬回收中的有害元素，除铁有利于后续过程中钒和铬的回收。由此，本申请中通过将除铁钒铬渣中铁质量分数控制在不大于8％时可以保证后续过程中钒铬具有较高的回收率。

根据本发明的实施例，氧化钙化焙烧装置300具有除铁钒铬渣入口301、钙盐入口302、空气入口303和高价钒酸钙熟料304，除铁钒铬渣入口301与除铁钒铬渣出口203相连，且适于将上述得到的除铁钒铬渣与钙盐和空气接触进行氧化钙化焙烧处理，以便得到高价钒酸钙熟料(高价钒酸钙熟料中五价钒占全钒比例不低于95％)。具体的，除铁钒铬渣中的三氧化二钒与钙盐和氧气发生反应得到高价钒酸钙。具体的，钙盐以氧化钙为例，该过程具体发生的反应如(4)～(6)所示：

CaO+V₂O₃+O₂＝CaV₂O₆ (4)

2CaO+V₂O₃+O₂＝Ca₂V₂O₇ (5)

3CaO+V₂O₃+O₂＝Ca₃V₂O₈ (6)

根据本发明的一个实施例，该步骤中，氧化钙化焙烧处理的温度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，氧化钙化焙烧处理的温度可以为900～1100摄氏度。发明人发现，若氧化钙化焙烧温度过低，钒的氧化钙化反应不能进行或进行效率低下；氧化钙化焙烧温度过高，并不能提高钒酸钙的转化率，还会导致复杂化合物的生成，不利于后续碳酸浸出，造成钒损失。由此，采用该氧化钙化焙烧处理温度可以显著提高后续钒铬的回收率。

根据本发明的再一个实施例，除铁钒铬渣与钙盐的混合比例并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，除铁钒铬渣与钙盐的混合质量比可以为100:(5～15)。发明人发现，若钙盐配入过少，钒酸钙的生成反应进行的不充分，碳酸浸出时会导致钒的损失；而若钙盐配入过多，并不能提高钒的浸出率，相反，过量的氧化钙在碳酸浸出时还会消耗大量的碳酸溶剂，造成浪费。发明人经过大量试验发现，除铁钒铬渣与钙盐的混合质量比可以为100:(5～15)时，钒酸钙的生成和碳酸浸出反应效果最好。

根据本发明的又一个实施例，该过程中，钙盐的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，钙盐可以为碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙、硫酸钙和氯化钙中的至少一种。发明人发现，采用该类钙盐与除铁钒铬渣接触进行氧化钙化焙烧处理可以明显优于其他类型钙盐提高V₂O₃的氧化钙化焙烧效率，从而提高后续过程中钒的回收率。

根据本发明的又一个实施例，氧化钙化焙烧装置可以为转底炉、回转窑、隧道窑或多层焙烧炉，优选回转窑或多层焙烧炉。

根据本发明的实施例，碳酸浸出装置400具有高价钒酸钙熟料入口401、碳酸溶液入口402、铬渣出口403和含钒浸出液出口404，高价钒酸钙熟料入口401与高价钒酸钙熟料出口304相连，且适于将高价钒酸钙熟料与碳酸溶液接触，得到铬渣和含钒浸出液。具体的，将高价钒酸钙熟料与碳酸溶液接触，可以将钒酸根置换出来进入溶液，即高价钒酸钙熟料通过碳酸浸出将钒转移到液相中与铬渣分离，而铬渣中的铬得到富集可以单独作为提铬资源利用，含钒浸出液再利用酸性铵盐沉淀生成多聚钒酸铵。具体的，钙盐以氧化钙为例，该过程具体发生的反应如(7)所示：

Ca(VO₃)₂+CO₃^2-＝CaCO₃+2VO₃^- (7)

根据本发明的一个实施例，浸出过程中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，根据本发明的一个具体实施例，该过程中，浸出温度可以为85～95摄氏度，时间可以为30～120分钟，液固比可以为(3～5):1。发明人发现，若浸出温度、时间和液固比过高过低都会影响钒的浸出，而发明人通过大量试验意外发现，浸出温度85～95摄氏度，时间30～120分钟，液固质量比(3～5)：1，钒的碳酸浸出效果最好。

根据本发明的再一个实施例，碳酸溶液的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，碳酸溶液可以为选自碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液中的至少一种。发明人发现，该类碳酸溶液可以显著优于其他类型提高钒酸根的转化率，从而提高后续过程中钒的回收率。

根据本发明的又一个实施例，碳酸溶液的浓度不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，碳酸溶液的质量浓度可以为10～20％。发明人发现，若碳酸溶液的质量浓度过低会影响钒的浸出，碳酸溶液的质量浓度过高并不能提高钒的浸出率，还会导致化学试剂浪费，而发明人通过大量试验意外发现，碳酸溶液的质量浓度为10～20％，钒的碳酸浸出效果最好。

根据本发明的实施例，沉钒-煅烧单元500具有含钒浸出液入口501、铵盐入口502、酸度调节剂入口503和五氧化二钒出口504，含钒浸出液入口501与含钒浸出液出口404相连，且适于将上述得到的含钒浸出液与铵盐和酸度调节剂混合进行沉钒和煅烧处理，以便得到五氧化二钒。具体的，沉钒-煅烧单元为沉钒装置和煅烧装置的联动装置，将上述得到的含钒浸出液与铵盐和酸度调节剂供给至沉钒装置中进行沉钒处理，使得含钒浸出液中钒在酸性铵盐环境下沉淀生成多聚钒酸铵，然后将得到的多聚钒酸铵供给至煅烧装置中进行煅烧处理，得到五氧化二钒。具体的，该过程具体发生的反应如(8)～(10)所示：

10VO₃^-+6H⁺＝H₂V₁₀O₂₈^4-+2H₂O (8)

3H₂V₁₀O₂₈^4-+10NH₄⁺+2H⁺＝5(NH₄)₂V₆O₁₆↓+4H₂O (9)

(NH₄)₂V₆O₁₆＝3V₂O₅+2NH₃↑+H₂O (10)

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依次进行氧化磁化焙烧和磁选处理，可以分离得到铁精矿，从而回收了钒铬渣中的铁资源，并且使得所得除铁钒铬渣中钒和铬的品位大幅提升，从而有利于后续提钒和提铬，同时铁是钒铬回收中的有害元素，除铁或更有利于后续过程中钒和铬的回收，然后将所得除铁钒铬渣依次通过氧化钙化焙烧和碳酸浸出处理，可以实现铬资源的高效回收，接着将所得含钒浸出液再进行沉钒和煅烧处理，可以实现钒资源的高效回收。由此，采用该系统可以实现钒铬渣中铁、钒和铬资源的高效回收，并且铁的回收率不低于87％，钒的回收率不低于90％，铬的回收率不低于88％。

如上所述，根据本发明实施例的处理转炉钒铬渣的系统可以具有选自下列的优点至少之一：

根据本发明实施例的处理转炉钒铬渣的系统通过对转炉钒铬渣进行磁化焙烧处理，磁选后回收铁资源，除铁钒铬渣氧化钙化焙烧-碳酸浸出提钒得到五氧化二钒和铬渣，铬渣可以作为单独作为提铬原料，最终实现铁、钒、铬资源的综合回收。

根据本发明实施例的处理转炉钒铬渣的系统除铁后的转炉钒铬渣中钒和铬的品位大幅提升，有利于后续提钒和提铬。

根据本发明实施例的处理转炉钒铬渣的系统中铁是钒、铬回收中的有害元素，除铁后更有利于后续转炉钒铬渣中钒和铬的回收。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种采用上述的系统处理转炉钒铬渣的方法。根据本发明的实施例，参考图2，该方法包括：

S100：将转炉钒铬渣与空气供给至氧化磁化焙烧装置中进行氧化磁化焙烧处理

该步骤中，将转炉钒铬渣与空气供给至氧化磁化焙烧装置中进行氧化磁化焙烧处理，以便得到磁性焙砂。具体的，转炉钒铬渣为将钒钛磁铁矿经过高炉冶炼成含钒铬铁水，然后在转炉中氧化吹炼出得到的矿渣，转炉钒铬渣中铁主要以钒铁尖晶石FeO·V₂O₃、铬铁尖晶石FeO·Cr₂O₃和铁橄榄石FeO·SiO₂的形式存在，并且转炉钒铬渣中Cr₂O₃质量分数为8～16％，V₂O₅质量分数为8～16％，Fe质量分数为20～35％，该步骤中，转炉钒铬渣进行氧化磁化焙烧得到磁性焙砂，钒铁尖晶石、钒铬尖晶石和铁橄榄石中的FeO被氧化成Fe₃O₄，这一过程中可能会有一部分钒被氧化，具体发生的反应如(a)～(c)所示：

3(2FeO·SiO₂)+O₂＝2Fe₃O₄+3SiO₂(a)

6(FeO·V₂O₃)+O₂＝2Fe₃O₄+6V₂O₃(b)

6(FeO·Cr₂O₃)+O₂＝2Fe₃O₄+6Cr₂O₃(c)

根据本发明的一个实施例，氧化磁化焙烧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，根据本发明的一个具体实施例，氧化磁化焙烧处理的温度可以为300～500摄氏度，时间为5～20min。发明人发现，若氧化磁化焙烧处理温度过低或时间过短，钒铬渣中FeO被氧化成Fe₃O₄的反应进行的不充分，从而影响铁的回收；而温度过高或时间过长，钒铬渣中FeO容易被过度氧化到Fe₂O₃，由于Fe₂O₃不具有磁性，不能被磁选回收，也会影响铁的回收。由此，采用本申请的氧化磁化焙烧条件可以显著提高后续所得铁的回收率。

根据本发明的再一个实施例，该步骤中，空气中氧含量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，采用空气中氧气浓度按体积百分比计为0.5～2％。发明人发现，若空气中氧气浓度过低，使得钒铬渣中FeO被氧化成Fe₃O₄的反应进行的不充分，影响铁的回收；而若空气中氧气浓度过高，钒铬渣中FeO容易被过度氧化到Fe₂O₃，由于Fe₂O₃不具有磁性，不能被磁选回收，也会影响铁的回收。由此与，采用本申请的空气浓度可以显著提高后续所得铁的回收率。

根据本发明的又一个实施例，氧化磁化焙烧装置可以为转底炉、隧道窑、回转窑或多层焙烧炉，优选转底炉。

S200：将磁性焙砂供给磁选装置中进行磁选处理

该步骤中，将上述得到的磁性焙砂供给磁选装置中进行磁选处理，以便分离得到铁精矿和除铁钒铬渣。具体的，该步骤中，磁性焙砂经过磁选后将Fe₃O₄进行回收，经过磁选后Fe₃O₄进入磁性部分的铁精矿(铁精矿中四氧化三铁中的铁占全铁比例不低于90％)，而钒铬氧化物进入非磁性的部分的除铁钒铬渣。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对磁选处理的条件进行选择。

根据本发明的一个实施例，除铁钒铬渣中铁质量分数不大于8％。发明人发现，铁是钒铬回收中的有害元素，除铁有利于后续过程中钒和铬的回收。由此，本申请中通过将除铁钒铬渣中铁质量分数控制在不大于8％时可以保证后续过程中钒铬具有较高的回收率。

S300：将除铁钒铬渣、钙盐和空气供给至氧化钙化焙烧装置中进行氧化钙化焙烧处理

该步骤中，将上述得到的除铁钒铬渣、钙盐和空气供给至氧化钙化焙烧装置中进行氧化钙化焙烧处理，以便得到高价钒酸钙熟料(高价钒酸钙熟料中五价钒占全钒比例不低于95％)。具体的，除铁钒铬渣中的三氧化二钒与钙盐和氧气发生反应得到高价钒酸钙。具体的，钙盐以氧化钙为例，该过程具体发生的反应如(d)～(f)所示：

CaO+V₂O₃+O₂＝CaV₂O₆ (d)

2CaO+V₂O₃+O₂＝Ca₂V₂O₇ (e)

3CaO+V₂O₃+O₂＝Ca₃V₂O₈ (f)

根据本发明的一个实施例，该步骤中，氧化钙化焙烧处理的温度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，氧化钙化焙烧处理的温度可以为900～1100摄氏度。发明人发现，若氧化钙化焙烧温度过低，钒的氧化钙化反应不能进行或进行效率低下；氧化钙化焙烧温度过高，并不能提高钒酸钙的转化率，还会导致复杂化合物的生成，不利于后续碳酸浸出，造成钒损失。由此，采用该氧化钙化焙烧处理温度可以显著提高后续钒铬的回收率。

根据本发明的再一个实施例，除铁钒铬渣与钙盐的混合比例并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，除铁钒铬渣与钙盐的混合质量比可以为100:(5～15)。发明人发现，若钙盐配入过少，钒酸钙的生成反应进行的不充分，碳酸浸出时会导致钒的损失；而若钙盐配入过多，并不能提高钒的浸出率，相反，过量的氧化钙在碳酸浸出时还会消耗大量的碳酸溶剂，造成浪费。发明人经过大量试验发现，除铁钒铬渣与钙盐的混合质量比可以为100:(5～15)时，钒酸钙的生成和碳酸浸出反应效果最好。

根据本发明的又一个实施例，该过程中，钙盐的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，钙盐可以为碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙、硫酸钙和氯化钙中的至少一种。发明人发现，采用该类钙盐与除铁钒铬渣接触进行氧化钙化焙烧处理可以明显优于其他类型钙盐提高V₂O₃的氧化钙化焙烧效率，从而提高后续过程中钒的回收率。

根据本发明的又一个实施例，氧化钙化焙烧装置可以为转底炉、回转窑、隧道窑或多层焙烧炉，优选回转窑或多层焙烧炉。

S400：将高价钒酸钙熟料与碳酸溶液供给至碳酸浸出装置中进行浸出处理

该步骤中，将上述得到的高价钒酸钙熟料与碳酸溶液供给至碳酸浸出装置中进行浸出处理，得到铬渣和含钒浸出液。具体的，将高价钒酸钙熟料与碳酸溶液接触，可以将钒酸根置换出来进入溶液，即高价钒酸钙熟料通过碳酸浸出将钒转移到液相中与铬渣分离，而铬渣中的铬得到富集可以单独作为提铬资源利用，含钒浸出液再利用酸性铵盐沉淀生成多聚钒酸铵。具体的，钙盐以氧化钙为例，该过程具体发生的反应如(g)所示：

Ca(VO₃)₂+CO₃^2-＝CaCO₃+2VO₃^- (g)

根据本发明的一个实施例，浸出过程中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，根据本发明的一个具体实施例，该过程中，浸出温度可以为85～95摄氏度，时间可以为30～120分钟，液固比可以为(3～5):1。发明人发现，若浸出温度、时间和液固比过高过低都会影响钒的浸出，而发明人通过大量试验意外发现，浸出温度85～95摄氏度，时间30～120分钟，液固质量比(3～5)：1，钒的碳酸浸出效果最好。

根据本发明的再一个实施例，碳酸溶液的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，碳酸溶液可以为选自碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液中的至少一种。发明人发现，该类碳酸溶液可以显著优于其他类型提高钒酸根的转化率，从而提高后续过程中钒的回收率。

根据本发明的又一个实施例，碳酸溶液的浓度不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，碳酸溶液的质量浓度可以为10～20％。发明人发现，若碳酸溶液的质量浓度过低会影响钒的浸出，碳酸溶液的质量浓度过高并不能提高钒的浸出率，还会导致化学试剂浪费，而发明人通过大量试验意外发现，碳酸溶液的质量浓度为10～20％，钒的碳酸浸出效果最好。

S500：将含钒浸出液与铵盐和酸度调节剂供给至沉钒-煅烧单元中进行处理

该步骤中，将上述得到的含钒浸出液与铵盐和酸度调节剂供给至沉钒-煅烧单元中进行处理，以便得到五氧化二钒。具体的，沉钒-煅烧单元为沉钒装置和煅烧装置的联动装置，将上述得到的含钒浸出液与铵盐和酸度调节剂供给至沉钒装置中进行沉钒处理，使得含钒浸出液中钒在酸性铵盐环境下沉淀生成多聚钒酸铵，然后将得到的多聚钒酸铵供给至煅烧装置中进行煅烧处理，得到五氧化二钒。具体的，该过程具体发生的反应如(h)～(j)所示：

10VO₃^-+6H⁺＝H₂V₁₀O₂₈^4-+2H₂O (h)

3H₂V₁₀O₂₈^4-+10NH₄⁺+2H⁺＝5(NH₄)₂V₆O₁₆↓+4H₂O (i)

(NH₄)₂V₆O₁₆＝3V₂O₅+2NH₃↑+H₂O (j)

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依次进行氧化磁化焙烧和磁选处理，可以分离得到铁精矿，从而回收了钒铬渣中的铁资源，并且使得所得除铁钒铬渣中钒和铬的品位大幅提升，从而有利于后续提钒和提铬，同时铁是钒铬回收中的有害元素，除铁或更有利于后续过程中钒和铬的回收，然后将所得除铁钒铬渣依次通过氧化钙化焙烧和碳酸浸出处理，可以实现铬资源的高效回收，接着将所得含钒浸出液再进行沉钒和煅烧处理，可以实现钒资源的高效回收。由此，采用该方法可以实现钒铬渣中铁、钒和铬资源的高效回收，并且铁的回收率不低于87％，钒的回收率不低于90％，铬的回收率不低于88％。

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％)在隧道窑内进行氧化磁性焙烧，温度300℃，氧气浓度0.5％，焙烧时间5min，得到磁性焙砂，其中磁性焙砂中四氧化三铁中的铁占全铁比例为92％，在磁选装置(磁选机)内对磁性焙砂进行磁选处理，得到磁性铁精矿和非磁性的除铁钒铬渣(铁质量分数7.5％)，铁精矿可以作为高炉炼铁的优质原料，然后将除铁钒铬渣与氧化钙按质量比100:5混合后在回转窑内900℃氧化钙化焙烧1h得到高价钒酸钙熟料，高价钒酸钙熟料中五价钒占全钒的比例为95％，将高价钒酸钙熟料进行碳酸浸出，碳酸浸出的条件为浸出剂为碳酸钠溶液，浸出剂质量浓度为10％，浸出温度为85℃，浸出液固比为5:1，浸出时间为120min，浸出结束后得到含钒浸出液和铬渣(Cr₂O₃质量分数为12％)，钒的转浸率为90％，再将含钒浸出液进行酸性铵盐沉淀处理得到多聚钒酸铵，多聚钒酸铵在煅烧炉内500℃煅烧处理得到五氧化二钒。整个工艺铁回收率87％，钒回收率90％，铬回收率88％。

实施例2

将转炉钒铬渣(Cr₂O₃质量分数为10％，V₂O₅质量分数为10％，Fe质量分数为24％)在隧道窑内进行氧化磁性焙烧，温度500℃，氧气浓度1.5％，焙烧时间15min，得到磁性焙砂，其中磁性焙砂中四氧化三铁中的铁占全铁比例为94％，在磁选装置(磁选机)内对磁性焙砂进行磁选处理，得到磁性铁精矿和非磁性的除铁钒铬渣(铁质量分数7.2％)，然后将除铁钒铬渣与氢氧化钙按质量比100:10混合后在回转窑内1000℃氧化钠化焙烧1.5h得到高价钒酸钙熟料，高价钒酸钙熟料中五价钒占全钒的比例为96.5％，将高价钒酸钙熟料进行碳酸浸出，碳酸浸出的条件为浸出剂为碳酸氢钠溶液，浸出剂质量浓度为15％，浸出温度为90℃，浸出液固比为4:1，浸出时间为90min，浸出结束后得到含钒浸出液和铬渣(Cr₂O₃质量分数为15％)，钒的转浸率为92％，再将含钒浸出液进行酸性铵盐沉淀处理得到多聚钒酸铵，多聚钒酸铵在煅烧炉内500℃煅烧处理得到五氧化二钒。整个工艺铁回收率89％，钒回收率92％，铬回收率89％。

实施例3

将转炉钒铬渣(Cr₂O₃质量分数为12％，V₂O₅质量分数为12％，Fe质量分数为30％)在隧道窑内进行氧化磁性焙烧，温度450℃，氧气浓度2％，焙烧时间20min，得到磁性焙砂，其中磁性焙砂中四氧化三铁中的铁占全铁比例为96％(铁质量分数6.5％)，在磁选装置(磁选机)内对磁性焙砂进行磁选处理，得到磁性铁精矿和非磁性的除铁钒铬渣，然后将除铁钒铬渣与碳酸钙按质量比100:12混合后在多层焙烧炉内1050℃氧化钠化焙烧2h得到高价钒酸钙熟料，高价钒酸钙熟料中五价钒占全钒的比例为97％，将高价钒酸钙熟料进行碳酸浸出，碳酸浸出的条件为浸出剂为碳酸钠溶液，浸出剂质量浓度为20％，浸出温度为95℃，浸出液固比为3:1，浸出时间为60min，浸出结束后得到含钒浸出液和铬渣(Cr₂O₃质量分数为18％)，钒的转浸率为94％，再将含钒浸出液进行酸性铵盐沉淀处理得到多聚钒酸铵，多聚钒酸铵在煅烧炉内500℃煅烧处理得到五氧化二钒。整个工艺铁回收率90％，钒回收率94％，铬回收率90％。

实施例4

将转炉钒铬渣(Cr₂O₃质量分数为16％，V₂O₅质量分数为16％，Fe质量分数为35％)在隧道窑内进行氧化磁性焙烧，温度350℃，氧气浓度1.5％，焙烧时间15min，得到磁性焙砂，其中磁性焙砂中四氧化三铁中的铁占全铁比例为91％，在磁选装置(磁选机)内对磁性焙砂进行磁选处理，得到磁性铁精矿和非磁性的除铁钒铬渣(铁质量分数5.9％)，然后将除铁钒铬渣与氯化钙按质量比100:15混合后在多层焙烧炉内1100℃氧化钠化焙烧1.5h得到高价钒酸钙熟料，高价钒酸钙熟料中五价钒占全钒的比例为98％，将高价钒酸钙熟料进行碳酸浸出，碳酸浸出的条件为浸出剂为碳酸氢钠溶液，浸出剂质量浓度为20％，浸出温度为95℃，浸出液固比为3:1，浸出时间为30min，浸出结束后得到含钒浸出液和铬渣(Cr₂O₃质量分数为20％)，钒的转浸率为97％，再将含钒浸出液进行酸性铵盐沉淀处理得到多聚钒酸铵，多聚钒酸铵在煅烧炉内500℃煅烧处理得到五氧化二钒。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。