一种钒渣的综合利用方法技术

本发明专利技术提供一种钒渣的综合利用方法，其特征在于按以下步骤进行：⑴破碎和粉磨、⑵混料、⑶熔融、⑷溶解和过滤、⑸钒的沉淀、⑹氧化铁的制备。本发明专利技术的原料来源广泛，一次性整体利用钒渣，并实现中间产物循环利用，降低了原材料和水的消耗，无二次污染，工艺简单，操作条件温和，成本低，产品附加值高，经济效益高。既解决了生产高纯度五氧化二钒的过程中有效去除铁的问题，又合理利用了钒和铁等资源，为钒渣提供了综合利用的新途径。

Comprehensive utilization method of vanadium slag

The present invention provides a method for comprehensive utilization of vanadium slag, which is characterized by the following steps: firstly, crushing and grinding, mixing, melting, and the dissolution and filtration, the vanadium precipitation, the preparation of iron oxide. The invention has wide source of raw materials, disposable overall utilization of vanadium slag, and realize the recycling of intermediate products, reducing raw material and water consumption, no two pollution, simple process, mild operating condition, low cost, high added value, high economic benefit. The invention not only solves the problem of effectively removing iron in the process of producing high-purity five oxide two vanadium, but also rationally utilizes the resources of vanadium and iron, thereby providing a new way for comprehensive utilization of vanadium slag.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于冶金

技术介绍
南非、俄罗斯和中国是世界产钒大国和出口大国，欧盟、日本和美国是主要进口 国。据预测，在未来10年间全球可提供钒(折合五氧化二钒)10万吨/年的市场空间。预 计从2011年到2020年间，世界钒需求量将保持持续增长趋势，年增长率4. 3%左右。钒通 常以含钒矿物或类质同相的形式存在，这使钒不能象铜铅锌等有色金属那样，通过机械选 矿的方法得到钒精矿，故现有的提钒工艺中，处理的矿石和/或废渣品位都较低，因此找到 一条适合对低品位钒矿石和/或废渣的处理工艺更具有现实意义。四川攀枝花、河北承德及安徽马鞍山等地都有大量的废弃钒渣，每年排放近 120万吨，这些钒渣中钒含量普遍较低，一般为2%左右，大部分存在于钒钛酸钙中，是提钒 的主要对象，由于含有近40%的CaO而较其它钒矿难以提取。专利申请号为200710202445. 8的技术采用钙化焙烧一硫酸浸出工艺，以CaCO3 作为钙源添加剂，对钒渣进行焙烧，并以硫酸浸出焙烧后产物中的钒。但该工艺存在如下 缺点⑴有新的废弃与新的污染，造成了部分矿物资源的流失；⑵浸出时间长，且耗酸量较 大，每产出It五氧化二钒要消耗81t硫酸，目前尚无法回收利用；⑶工艺过程中有二氧化硫 挥发，会产生较严重的空气污染及操作人员中毒等问题；⑷加热条件下硫酸具有强腐蚀性， 对设备腐蚀严重，生产上不安全。钠化焙烧提钒是含钒原料提钒应用较多的工艺，其基本原理是以食盐 或苏打等钠盐为添加剂，通过焙烧将多价态的钒转化为水溶性五价钒的钠盐 4NaCl+2V205+02=4NaV03+Cl2再对钠化焙烧产物直接水浸，可得到含钒及少量铝杂质的浸取液，后加入铵盐(酸性 铵盐沉淀法)制得偏钒酸铵沉淀，经焙烧得到粗五氧化二钒。再经碱溶、除杂并用铵盐二次 沉钒得偏钒酸铵，焙烧后可得到纯度大于98%的V205。也可用硫酸浸渍焙烧产物 2NaV03+H2S04=Na2S04+H20+ V2O5分离得到粗V2O5，后经碱溶、除杂并用铵盐二次沉钒得偏钒酸铵，经焙烧可得高纯五氧 化二钒。钠化焙烧提钒法工艺相对成熟、操作简单，早期投入小，因对钒选择性强、回收率 高，一直是我国从原矿中提钒的主要方法。但由于钠化焙烧时产生大量C12、HC1及等有 毒气体，随着全球对环境的保护和提高资源有效利用的重视，寻找新的低污染、高效率的提 钒工艺已成为全球钒冶炼工业中一个亟待解决的问题。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术提供，其目的是解决以往利用钒渣提 钒方法中所存在的高污染、低效率和不安全的问题；本专利技术从钒渣中获取五氧化二钒和氧 化铁。技术方案本专利技术是通过以下技术方案来实现的 ，其特征在于按以下步骤进行⑴破碎和粉磨将钒渣经破碎和粉磨得到直径70 170 μ m的粉末； ⑵混料将钒渣粉末与硫酸铵和硫酸铵钾混合均勻，物料混合按重量百分比为钒渣粉 末硫酸铵硫酸铵钾=1 5 12 2 5 ；⑶熔融将上述混勻的物料升温至270 440°C并保温10 45min，得到块状固体和氨气；⑷溶解和过滤将上述所获块状固体置于浓度为0. 1 0. 3mol/L的EDTA的水溶液中 溶解，使块状固体中的铁与EDTA发生螯合反应，形成稳定的螯合物，且EDTA与块状固体中 的铁的摩尔比为0. 5 1. 1:1，然后过滤得到滤液和残渣，残渣为铁水泥；⑶钒的沉淀向上述的滤液中通入步骤⑶得到的氨气，并控制ρΗ为1. 3 2. 7，温度为 40 80°C，使滤液中的钒沉淀，并在220 360°C灼烧30 150min，得到五氧化二钒；(6)氧化铁的制备向钒沉淀的母液中通入步骤⑶得到的氨气，调节ρΗ为6. 8 7. 5，并 将母液在400 520°C灼烧30 60min，获取氧化铁；将灼烧过程中产生的气态物质冷却， 得到硫酸铵和硫酸铵钾混合物，该混合物循环到步骤⑵进行再利用。“ (1) ”步骤中所述的钒渣，铁的重量百分比为20 % 30 %，钒的重量百分比为 0. 8% 3. 0%。所述的步骤⑷的滤液中，水溶性钒占钒渣中钒的总重量的百分比> 93 %，水溶性 铁占钒渣中铁的总重量的百分比彡30%。所述的步骤ω中以五氧化二钒形式沉淀的钒占滤液中钒总重量的百分比彡99% ； 以氧化铁形式沉淀的铁占滤液中铁总重量的百分比< 0. 0005%。所述的产物五氧化二钒重量纯度> 98% ；氧化铁重量纯度> 99%，其晶型为纳米氧 化铁。优点及效果与现有技术相比，本专利技术的特点及其有益效果是将钒渣粉末与硫酸铵、硫酸铵钾混合均勻，是利用了硫酸铵钾特殊的化学性质，使 熔融反应更具选择性使更多的钒通过化学反应转化为水溶性钒，而使更少的铁转化为 水溶性铁，进行铁和钒的初步分离(通常情况下，熔融反应不具选择性，如专利申请号为 201010576256. 9的技术)。水溶性钒占钒渣中钒的总重量的百分比> 93%，说明其转化率 高，是现有技术无法实现的。将熔融反应所获块状固体直接置于EDTA的水溶液中溶解，并在钒的沉淀过程中 控制ρΗ和温度，选择性地使钒沉淀，而铁不沉淀，因而产物五氧化二钒和氧化铁纯度高，实 现了钒渣中钒和铁的彻底分离，是现有技术无法实现的。同时，熔融反应所获块状固体经溶 解和过滤产生的残渣用作铁水泥——新型高性能特种水泥。将含!^e母液在400 520°C灼烧30 60min后获取的氧化铁，其晶型为纳米氧化 铁，不同于普通氧化铁，故具有特殊的物理化学性质和用途，大大提高了产品的附加值，是 现有技术无法实现的。将钒的沉淀物在220 360°C灼烧30 150min，得到的五氧化二钒具有较高的晶 化程度。一般认为，从水溶液中得到的沉淀物晶化程度低，甚至为非晶，但本专利技术通过灼烧，大大提高了五氧化二钒的晶化程度。对铁和钒的分离而言，铁的百分含量越高，其分离的难度越大。因此，对铁的重量 百分比为20% 30%的原料，如钒渣的铁和钒的分离工艺一直是研究的空白，本专利技术很好 的实现了钒渣中钒和铁的彻底分离，是技术上显著的进步。综上所述，本专利技术的原料来源广泛，一次性整体利用钒渣，并实现中间产物循环利 用，降低了原材料和水的消耗，无二次污染，工艺简单，操作条件温和，成本低，产品附加值 高，经济效益高。既解决了生产高纯度五氧化二钒的过程中有效去除铁的问题，又合理利用 了钒和铁等资源，为钒渣提供了综合利用的新途径，且本专利技术方法易于实现工业化生产，具 有可观的环境效益、社会效益和经济效益。附图说明图1为本专利技术的工艺流程框图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术做进一步的说明下面结合实施例对本专利技术作详细说明，但本专利技术的保护范围不仅限于下述的实施例。实施例1 ⑴破碎和粉磨将含铁的重量百分比为四％，钒的重量百分比为1.0%的钒渣经破碎 和粉磨得到直径80 μ m的粉末；⑵混料按重量比钒渣粉末硫酸铵硫酸铵钾=1:7:3称取原料，将钒渣粉末与硫酸 铵、硫酸铵钾混合均勻；⑶熔融将上述混勻的物料升温至300°C并保温15min，得到块状固体和氨气； ⑷溶解和过滤将上述所获块状固体置于浓度为0. 15mol/L的EDTA的水溶液中溶解， 且EDTA与铁的摩尔比为0. 6 1，然后过滤得到滤液和残渣，残渣为铁水泥，滤液水溶性钒占 钒渣中钒的总重量的本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种钒渣的综合利用方法，其特征在于按以下步骤进行：⑴破碎和粉磨：将钒渣经破碎和粉磨得到直径７０～１７０μｍ的粉末；⑵混料：将钒渣粉末与硫酸铵和硫酸铵钾混合均匀，物料混合按重量百分比为钒渣粉末：硫酸铵：硫酸铵钾＝１：５～１２：２～５；⑶熔融：将上述混匀的物料升温至２７０～４４０℃并保温１０～４５ｍｉｎ，得到块状固体和氨气；⑷溶解和过滤：将上述所获块状固体置于浓度为０．１～０．３ｍｏｌ／Ｌ的ＥＤＴＡ的水溶液中溶解，使块状固体中的铁与ＥＤＴＡ发生螯合反应，形成稳定的螯合物，且ＥＤＴＡ与块状固体中的铁的摩尔比为０．５～１．１：１，然后过滤得到滤液和残渣，残渣为铁水泥；⑸钒的沉淀：向上述的滤液中通入步骤⑶得到的氨气，并控制ｐＨ为１．３～２．７，温度为４０～８０℃，使滤液中的钒沉淀，并在２２０～３６０℃灼烧３０～１５０ｍｉｎ，得到五氧化二钒；⑹氧化铁的制备：向钒沉淀的母液中通入步骤⑶得到的氨气，调节ｐＨ为６．８～７．５，并将母液在４００～５２０℃灼烧３０～６０ｍｉｎ，获取氧化铁；将灼烧过程中产生的气态物质冷却，得到硫酸铵和硫酸铵钾混合物，该混合物循环到步骤⑵进行再利用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：薛向欣，张悦，赵京京，杨合，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：89