一种碱性条件下含钒尾渣脱钠的方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于化工尾渣处理技术领域，涉及一种含钒尾渣脱钠的方法，尤其涉及一种碱性条件下含钒尾渣脱钠的方法。
【背景技术】
[0002]钒的主要来源是含钒矿物，在65种主要含钒矿物中，以钒钛磁铁矿最为典型，目前，全世界钒年产量的88 %来自于钒钛磁铁矿。钒钛磁铁矿含钒量(以V2O5计)从0.2?2.5 %不等，且钒主要以Fe0.V2O3尖晶石形式存在。利用钒钛磁铁矿提钒的常用方法是将钒钛磁铁矿在高炉中冶炼出含钒生铁，通过选择性氧化铁水，使钒氧化后进入炉渣，生成钒渣;再以钠盐(主要为碳酸钠)为添加剂，通过焙烧将钒渣中多价态的钒转化为水溶性五价钒的钠盐(Na20.nV205);再对钠化焙烧产物直接水浸，得到含钒及少量杂质的浸取液;除杂后调节溶液到一定的pH值，加入铵盐沉钒，制得偏钒酸铵或多钒酸铵，热分解得到五氧化二钒。钒渣经过提钒后得到的终渣即为含钒尾渣，传统的钠化焙烧提钒技术的钒回收率低，经过多次焙烧后的钒回收率仅为80%，且提钒过程三废治理代价大，含钒尾渣排放量大，环境资源负载极为沉重。
[0003]含钒尾渣正是钢铁企业采用钒渣提钒后产生的尾渣，目前我国钢铁行业每年产生提钒尾渣约100万吨，并呈逐年上升趋势，仅攀钢、承钢每年排放的提钒尾渣就达60多万吨。含隹凡尾渣是一种可利用的资源，其中V2O5的含量在I?3%，Fe203含量在40?45%，另外还含有少量的此、1^、0和41等元素。含钒尾渣中的￥、？6、0和11等都是国家紧缺战略性金属资源，作为废弃物处置是对资源的巨大浪费，亟待资源化利用。但含钒尾渣含碱高，碱含量在5%左右，导致其利用难度非常大，至今没有经济、环保、有效的处理方法，并且其中毒性V5+等对人体健康危害极大，为国家重点控制的二类重金属，环境问题突出。因此，如何高效提取含钒尾渣中的有价金属元素如钒、硅、铁、钛和锰等，实现含钒尾渣的有价金属回收和资源化利用，成为迫切需要解决的重要课题。
[0004]基于含钒尾渣中的V和Fe等元素是高价金属资源，作为废弃物处置是对资源的巨大浪费，也会造成潜在的环境污染;同时，含钒尾渣中碱金属含量高，如直接返回高炉炼铁，会加剧烧结矿还原粉化、引起球团矿异常膨胀以及破坏高炉内衬等问题，使含钒尾渣难以规模化利用。
[0005]CN 103952558A公开了一种钒钛磁铁矿提钒尾渣脱钠的方法，所述方法为:向设定量和浓度的酸溶液中加入所述提钒尾渣;使所述酸溶液与所述提钒尾渣在设定温度下反应设定时间，以去除所述提钒尾渣中的Na2O;分离反应完成后的所述提钒尾渣与所述酸溶液。该方法中需要使用大量的酸液，并且处理后的废液量大且不易处理，工艺成本较大。
【发明内容】
[0006]针对现有技术中存在的含钒尾渣大量堆存造成的环境污染问题，以及含钒尾渣中V、Fe等高价金属资源在回收过程中存在的含钒尾渣含钠高，难以规模化利用等问题。本发发明提供了一种碱性条件下含钒尾渣脱钠的方法，所述方法在碱性条件下，通过钙质添加剂和碱性物料的协同作用，可以实现含钒尾渣中钠的高效脱除，使处理后获得的含钒尾渣中的碱金属(以Na2O计)含量由>4wt%降低到lwt%以下，脱钠后的含钒尾渣满足直接应用于高炉炼铁的要求，有效避免了由于钠的存在造成的烧结矿还原粉化、引起球团矿异常膨胀等问题，有效提高了高炉的炉衬使用寿命，实现了大宗化工固废“含钒尾渣”的资源化增值利用。
[0007]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0008]本发明提供了一种碱性条件下含钒尾渣脱钠的方法，所述方法包括以下步骤:
[0009](I)向含钒尾渣中加入钙质添加剂和碱性物料，混合均匀后配制成料浆；
[0010](2)将步骤(I)配制得到的料浆置于反应釜中加热搅拌发生反应；
[0011](3)将反应后的料浆降温后进行固液分离，得到分离尾渣；
[0012](4)对分离尾渣进行洗涤，得到脱钠后的含钒尾渣。
[0013]本发明中，通过添加碱性物质，添加的钙质添加剂在碱性体系下可以有效的调控尾渣中Na2O的含量。
[0014]以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
[0015]作为本发明优选的技术方案，步骤(I)所述钙质添加剂为含钙物质。
[0016]优选地，所述含钙物质为CaO、Ca(OH)2、CaCl2或Ca(NO3)2中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有:CaO和Ca(OH)2的组合，Ca(OH)2和CaCl2的组合，CaCl2 和 Ca(NO3)2 的组合，CaOXa(OH)2 和 CaCl2 的组合，Ca(OH)2XaCl2 和 Ca(NO3)2 的组合，CaO、Ca(OH)2、CaCl2和Ca(NO3)2的组合，进一步优选为Ca0、Ca(0H)2、或CaCl2中任意一种或至少两种的组合，例如CaO和Ca(OH)2的组合，Ca(OH)2和CaCl2的组合，CaOXa(OH)2和CaCl2的组合，特别优选为CaO。
[0017]作为本发明优选的技术方案，步骤(I)所述钙质添加剂与含钒尾渣中Na2O的摩尔比为(0.5 ?3.0):1，例如0.5:1、0.7:1、1:1、1.3:1、1.5:1、1.7:1、2:1、2.3:1、2.5:1、2.7:1或3.0:1等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行，进一步优选为(1.0?2.5):1，特别优选为2.0:1。
[0018]本发明中，当反应温度一定时，在其他条件保持稳定的情况下，随钙质添加剂用量的增加，所得终渣中Na2O含量呈先降低后升高的趋势，当钙质添加剂与含钒尾渣中Na2O的摩尔比大于3.0:1时，终渣中Na2O含量会急剧升高。
[0019]作为本发明优选的技术方案，步骤(I)所述碱性物质为Na0H、K0H、Na2C0^K2C03中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性的实例有:NaOH和KOH的组合，KOH和Na2CO3的组合，Na2⑶3和K2CO3的组合，NaOH、KOH和Na2CO3的组合，NaOH、KOH和Na2CO3的组合，NaOH、KOH、Na2CO3和K2CO3的组合等，进一步优选为NaOH和/或KOH，特别优选为NaOH。
[0020]本发明中，添加碱性物质可以使反应体系呈碱性，使得含钒尾渣中的含钠相-铝硅酸钠物相可以在碱性物质和钙质添加剂的共同作用下实现高效分解，进而达到脱钠的目的。
[0021]作为本发明优选的技术方案，步骤(I)所述碱性物质的添加量为含钒尾渣的I?10wt%，例如lwt% N1wt%、20wt%、30wt%、40wt%、50wt%、60wt%、70wt%、80wt%、90wt %或10wt %等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行，进一步优选为20?90wt%，特别优选为60wt%。
[0022 ]作为本发明优选的技术方案，步骤(I)所述料浆的液固比为2?1，例如2、3、4、5、
6、7、8、9或10等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行，进一步优选3?9，特别优选为6。
[0023]作为本发明优选的技术方案，步骤(2)中反应在密闭条件下进行。
[0024]优选地，步骤(2)中反应温度为80?200V，例如80 °C、90 °C、100 °C、110 °C、120 °C、130°C、140°C、150°C、160°C、170°C、180°C、190°C或200°C等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行，进一步优选为150?200°C，特别优选为200°C。
[0025]优选地，步骤(2)中反应时间为0.5?611，例如0.511、111、1.511、211、2.511、311、3.511、4h、4.5h、5h、5.5h或6h等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行，进一步优选为2h?5h，特别优选为4h。
[0026]作为本发明优选的技术方案，步骤(3)中固液分离在40?100°C下进行，例如40 V、50 °C、60 °C、70 °C、80 °C、90 °C或100 °C等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行。
[0027]作为本发明优选的技术方案，步