【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于资源化利用及冶金领域，尤其涉及一种生物质还原提钒尾渣制取铬铁合金的方法。
技术介绍
1、钒钛磁铁矿是一种复合矿，含有的主要元素为铁、钒、钛、铬等。我国钒总产量的50％～60％是通过钒钛磁铁矿高炉炼铁-转炉吹钒-钠化焙烧-水浸提钒工艺制备而成，该工艺产生出两种主要的提钒尾渣，分别为含有30％以上有价铁组分的水浸提钒废渣和含有40％以上的有价铬组分的沉钒废渣，二者均具有较高的回收利用价值。
2、提钒尾渣属于典型的矿产资源型固体废物，目前这两种废渣的年产量可达到近百万吨，但其中大部分处于堆放处理，不仅造成了废渣中有价金属资源的大量浪费，且占用大量土地资源，此外提钒尾渣中含有v5+、cr6+等重金属离子，容易渗入地下带来严重的环境污染。
3、目前对于提钒尾渣的资源化利用及无害化处理还比较有限，大多企业采用简单的堆放暂存或填埋处理，易对土壤和地下水造成污染。目前对于提钒尾渣回收利用的研究仍集中在回收其中的铁元素，磁化焙烧-磁选提铁法和高温还原是目前常用的提铁方法，但提钒尾渣(尤其是沉钒废渣)中丰富的铬元素的回收再利用则鲜有研究。从资源利用角度而言，铬是重要的战略资源，许多特殊性能的钢中都需要添加铬，但受限于铬矿储量和开采成本，我国铬矿产量很低；从环境保护角度而言，包裹在提钒尾渣中的六价铬离子若渗入地下水，产生的污染会对人体呼吸、消化系统及其他重要器官产生损害，具有较大的安全隐患。
4、综上所述，为了对提钒尾渣进行资源化利用回收铁、铬金属，需要寻找一种新的工艺对沉钒废渣进行利用，实现无害化的
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种生物质还原提钒尾渣制取铬铁合金的方法，采用碳基还原剂在高温下对提钒尾渣进行还原，回收其中的铁、铬金属，并制备符合国家标准的铬铁合金用作炼钢过程的添加剂。
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种生物质还原提钒尾渣制取铬铁合金的方法，包括以下步骤：
4、(1)将水浸提钒废渣、沉钒废渣和碳基还原剂分别干燥、破碎磨细、筛分，得到细小颗粒；
5、(2)将水浸提钒废渣、沉钒废渣和碳基还原剂三种细小颗粒按一定比例混合均匀后压成提钒尾渣球团；
6、(3)将提钒尾渣球团隔绝氧气加热，通过高温还原得到固相产物，并产生还原尾气；
7、(4)将固相产物进行高温熔化，渣液相分离得到液相铬铁合金，冷却；
8、(5)将还原反应产生的还原尾气燃烧，放出的热量用于钒尾渣球团加热及高温还原过程。
9、优选地，步骤(1)中，所选的碳基还原剂选用为木质类生物质中的一种或几种混合物。
10、优选地，步骤(1)中，水浸提钒废渣、沉钒废渣和碳基还原剂破碎磨细后各自筛分至200目以下。
11、优选地，步骤(2)中，计算三种颗粒混合比例时，所述水浸提钒废渣、沉钒废渣中铁元素以fe2o3计、铬元素以cr2o3计；根据国家标准(gb5683-2008)中不同型号的铬铁合金中铬、铁等元素含量，对这两种提钒尾渣按比例混合；碳基还原剂添加量按下式计算：
12、
13、式中，m混合渣为水浸提钒废渣、沉钒废渣按比例混合后的渣的质量；fe2o3、cr2o3分别为混合渣中fe2o3、cr2o3质量含量百分比；c、h、o分别为碳基还原剂中碳、氢、氧元素质量含量百分比；α为调整系数，可根据碳基还原剂性质的不同，设置不同的调整系数；优选的，α为3～4。
14、优选地，步骤(2)中，提钒尾渣和碳基还原剂混合粉末在压球机内压制为球团，优选的，压球机挤压压力不低于30mpa。
15、优选地，步骤(3)中，还原温度为1350℃～1500℃，时间为60min～240min。
16、优选地，步骤(4)中，熔化分离的温度为1600℃～1700℃，时间为60min～120min。
17、优选地，步骤(5)中，还原反应产生的还原尾气，其包含有多种可燃气体，包括co、ch4。
18、本专利技术中的还原温度为1350℃～1500℃，一方面金属铬在1400℃左右才会被大量还原，而铬氧化物的还原反应为吸热反应，所以升高还原温度，有利于还原反应的进行。另一方面随着温度的升高加快碳基还原剂的热解，c、co、h2、ch4等还原性物质的活性也随之提高，炉膛中c、co、h2、ch4等物质的浓度增大，还原气氛增强，也会有助于还原反应的进行。若还原温度继续升高，铁还原率逐渐下降，是由于在该温度范围，铁氧化物主要以feo的形式存在，feo被co还原为单质的反应是放热反应，在高温时，反应被抑制，导致铁还原率下降。本专利技术中的反应时间为使得反应充分进行从而提高产物中金属化率。
19、本专利技术的有益效果为：
20、1.本专利技术提供一种新方法对提钒后的提钒废渣里的铬、铁金属元素进行回收利用，不仅解决了土地资源废渣无处堆放污染环境等问题，而且变废为宝，为冶金企业赋能，突破新瓶颈，研究新技术，有利于生态资源的可持续利用和发展。
21、2.生物质作为一种可再生能源，具有资源丰富、可回收利用、产生的含硫物质少、清洁环保等优点。本专利技术采用生物质替代煤作为冶炼金属铬和铁的还原剂，能够有效减少含硫、含氮气体排放，为生物质作为还原剂在工业生产中的应用提供参考。
22、3.将水浸两种废渣中的铁和铬提取后制备铬铁合金具有很高的回收利用价值。铬铁合金可以作为合金添加剂加入钢中，能够显著提高钢的耐腐蚀性，提高材料的熔点，增强材料的抗氧化特性。
23、4.本专利技术所提供的方法通过还原尾气为高温还原反应提供热量，根据检测及计算数据，在不考虑能量损失的情况下在碳基还原剂添加量足以保证还原反应充分进行的情况下，反应产生的还原气燃烧放热可使得系统无需额外补充热量，实现系统能量的自给自足。
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1.一种生物质还原提钒尾渣制取铬铁合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种生物质还原提钒尾渣制取铬铁合金的方法，其特征在于，步骤(1)中，所选的碳基还原剂选用为木质类生物质中的一种或几种混合物；
3.根据权利要求1所述的一种生物质还原提钒尾渣制取铬铁合金的方法，其特征在于，步骤(2)中，提钒尾渣和碳基还原剂混合粉末在压球机内压制为球团，压球机挤压压力不低于30Mpa。
4.根据权利要求1所述的一种生物质还原提钒尾渣制取铬铁合金的方法，其特征在于，步骤(2)中，计算三种颗粒混合比例时，所述水浸提钒废渣、沉钒废渣中铁元素以Fe2O3计、铬元素以Cr2O3计；所述碳基还原剂添加量按下式计算：
5.根据权利要求1所述的一种生物质还原提钒尾渣制取铬铁合金的方法，其特征在于，步骤(3)中，还原温度为1350℃～1500℃，还原时间为60min～240min。
6.根据权利要求1所述的一种生物质还原提钒尾渣制取铬铁合金的方法，其特征在于，步骤(4)中，熔化分离的温度为1600℃～1700℃，时间为60min
7.根据权利要求1所述的一种生物质还原提钒尾渣制取铬铁合金的方法，其特征在于，步骤(5)中，还原反应产生的还原尾气含有可燃气体，包括CO、CH4。
...【技术特征摘要】
1.一种生物质还原提钒尾渣制取铬铁合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种生物质还原提钒尾渣制取铬铁合金的方法，其特征在于，步骤(1)中，所选的碳基还原剂选用为木质类生物质中的一种或几种混合物；
3.根据权利要求1所述的一种生物质还原提钒尾渣制取铬铁合金的方法，其特征在于，步骤(2)中，提钒尾渣和碳基还原剂混合粉末在压球机内压制为球团，压球机挤压压力不低于30mpa。
4.根据权利要求1所述的一种生物质还原提钒尾渣制取铬铁合金的方法，其特征在于，步骤(2)中，计算三种颗粒混合比例时，所述水浸提钒废渣、沉钒废渣中铁元素...
【专利技术属性】
技术研发人员：周密，谢华清，孙超，赵熙，张世一，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：
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