[发明专利]一种使用氢氧化钠熔盐分解含铬钒渣的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碱法处理含铬钒渣的方法，特别涉及一种使用氢氧化钠熔盐分解含铬钒渣的方法。

背景技术

钒是一种重要的金属元素，在冶金和化工部门有着广泛的用途。钢铁工业中由钒钛磁铁矿生产的钒渣是提钒的主要原料，我国约80％的钒化合物以钒渣为原料生产。钒钛磁铁矿经高炉或直接还原流程生产的含钒生铁，进一步通过选择性氧化铁水，使钒氧化后进入炉渣，得到钒含量较高的钒渣。在转炉吹钒过程中，如铁矿中含铬，因钒、铬性质相近，铬也一并氧化进入钒渣。

钠化焙烧是钒渣提钒的传统工艺。钠化焙烧工艺的基本原理是以碳酸钠和食盐为添加剂，通过高温钠化焙烧(750-850℃)将低价态的钒转化为水溶性五价钒的钠盐，再对钠化焙烧产物直接水浸，得到含钒的浸取液，后加入铵盐制得多钒酸铵沉淀，经还原焙烧后获得钒的氧化物产品。钠化焙烧工艺钒回收率低，单次焙烧钒回收率为70％左右，经多次再焙烧后钒的回收率也仅为80％；钒渣中伴生的铬不能同时回收利用，造成了资源的浪费；钠化焙烧温度高，且需多次焙烧，能耗偏高；在焙烧过程中可能会产生有害的HCl、Cl₂等毒性气体，污染环境。

中国专利CN1884597A、CN86108218A、CN101215005A等都对钠化焙烧工艺的添加剂及温度制度进行了不同改进，基本原理都是通过使用不同配比的添加剂(Na₂CO₃、NaCl、Na₂SO₄、Na₂SO₃、K₂CO₃、KCl等)及不同的温度制度改进和提高钒的提取率、焙烧时间、炉料烧结等指标，但以上工艺与传统的钠化焙烧原理、操作过程、操作温度基本相同，无法避免焙烧温度过高以及铬无法同时回收等问题。

中国专利CN101161831A提出了一种钒渣钙化焙烧的方法，与钠化焙烧工艺相比，钙化焙烧时无需经过低温到高温逐步升温的过程，而是直接高温焙烧，使焙烧炉的温度更容易控制，并且缩短了焙烧时间，设备的产能也有所提高。但钙化焙烧的焙烧温度仍然很高(600-950℃)，且钒的回收率低(约80％)，铬无法同步回收。

中国科学院过程工程研究所提出的专利CN1226512A成功解决了熔盐液相氧化铬铁矿生产铬酸钠的技术，该技术取代现有的铬铁矿高温氧化焙烧的老方法，在反应温度为500-550℃，氢氧化钠与矿的质量比为3∶1-6∶1，反应时间为1-6小时条件下，铬的回收率可达99％。

发明内容

本发明的目的是提供一种使用氢氧化钠熔盐分解含铬钒渣的方法，该方法在低于传统提取工艺的焙烧温度下，大幅度提高钒的资源利用率，使钒单次转化率可大于95％，同时实现铬的高效回收利用，使尾渣中的Cr含量降低到0.5-1wt％(以Cr₂O₃计)，解决现有钒渣钠化焙烧提钒生产过程中钒回收率低、钒渣中伴生的铬不能回收利用，及含氯气体污染环境的不足。

本发明的目的是这样实现的：

本发明具体步骤如下：

1)首先称取物料：按照氢氧化钠用量与钒渣的质量比为2.5∶1-6∶1称取NaOH和钒渣；

2)液相氧化反应：将步骤1)称取好的NaOH置于常压反应釜中，开始升温至500-600℃，再把称取好的钒渣加入到NaOH熔盐中，然后通入氧化性气体进行液相氧化反应，液相氧化反应温度为500-600℃，反应时间为0.5-6h，反应结束后得到反应浆料；其中，钒渣中的低价钒被氧化成五价钒，生成钒酸钠，同时三价铬被氧化为六价铬，生成铬酸钠；分解过程按以下方式进行：

FeO·V₂O₃+6NaOH+5/4O₂→1/2Fe₂O₃+3H₂O+2Na₃VO₄

FeO·Cr₂O₃+2NaOH+1/4O₂→1/2Fe₂O₃+H₂O+Na₂CrO₄；

3)反应浆料稀释：对步骤2)得到的反应浆料用稀释剂进行稀释，控制稀释终点为浆料氢氧化钠浓度为100-500g/L，得到含氢氧化钠、钒酸钠、铬酸钠以及尾渣的混合浆料；