[发明专利]一种氢氧化钠溶液添加含碳物质常压分解钒渣的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种湿法处理钒渣的方法，特别涉及一种氢氧化钠溶液添加含碳物质常压分解钒渣提取钒和铬的方法。

背景技术

钒渣是由含钒铁水在含氧气体存在条件下吹炼出的一种钒富集物料，钢铁工业中由钒钛磁铁矿生产的钒渣是提钒的主要原料。钒渣的成份与生产方法以及钒钛磁铁矿的成份有关，一般来说，钒渣由V₂O₅、SiO₂、Al₂O₃、MgO、Cr₂O₃、TiO₂、CaO等组份组成，各工厂钒渣成份差异也很大，但其物相结构基本相同，均由尖晶石、橄榄石、石英等组成。

以钒钛磁铁矿为原料生产铁、钒产品的企业目前都采用传统的钒渣钠化焙烧工艺从钒渣中提钒，如我国的攀钢、承钢，南非海威尔德、新西兰钢铁公司等。钠化焙烧工艺的基本原理是以Na₂CO₃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，经过净化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，经多次焙烧后钒的回收率也仅为80％；焙烧温度高(750～850℃)，且需多次焙烧，能耗高；在焙烧过程中会产生有害的HCl、Cl₂等腐蚀性气体，污染环境。

CN 101215005A提出了一种钒渣和钠盐(碳酸钠、氯化钠)或钾盐(碳酸钾、氯化钾)焙烧的方法，该专利适用于高硅低钒钒渣，焙烧温度为700～820℃，多温段焙烧，通过控制温度制度及盐配比，可以防止炉料烧结，使工艺顺行，亦降低了焙烧保温时间，尾渣中V₂O₅含量可达到0.5～1％；

CN 101215005公开了一种利用钒渣生产五氧化二钒的方法：向钒渣中加入碱金属盐，充分混匀得到混合物，将所得到的混合物置于焙烧炉内进行氧化焙烧，获得钒渣熟料，快速冷却并进行水浸，过滤得到滤液除杂调整pH值后加入铵盐进行沉钒，煅烧沉钒滤饼得到五氧化二钒。该方法简单易用、设备要求低、操作方便、物耗成本低，且弃渣中五氧化二钒的残留量为0.55％～1.0％，具有很好的经济效益和社会效益。

CN 1884597A、CN 86108218A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等)及不同的温度制度来对钒的提取率、焙烧时间、炉料烧结等指标进行改进和提高，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等传统工艺的问题。

CN 1082617A提出了对吹炼得到的高温钒渣在900～1300℃直接吹氧进行处理，促使渣中的低价钒氧化成为五价钒，渣冷却破碎后，在一定的温度、碱浓度、氧分压下浸出渣中的钒，该方法不必在钒渣降温后再次高温焙烧，能耗大为降低，并且避免了钠化焙烧造成的环境污染。

钙化焙烧法是目前一种环保无污染的提钒方法，在生产中无有害烟气排放，废水永久循环。它是用碳酸钙加入钒矿土中，经高温焙烧后，通过酸浸法浸出，再用离子交换树脂吸附，然后除杂精制而成。

CN 101161831A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℃)。

目前已有利用钒渣提钒的技术，将钒钛磁铁矿炼钢后的钒渣球磨后，用硫酸直接浸出，不用焙烧工艺，但钒的浸出率较低。

CN 102127656A涉及一种液相氧化分解钒渣的方法，将NaOH、NaNO₃按照一定质量比，置于常压反应釜中，升温至330-480℃后将钒渣加入，并通入氧化性气体进行液相氧化反应，反应0.5-6小时后得到反应浆料；反应浆料用稀释剂稀释，稀释过滤分离得到尾渣和含有钒、铬的水溶液。该方法反应温度低，常压操作，安全性好，易于工业实施，可实现钒渣中钒铬共提且钒铬资源利用率高，但操作温度高，添加了NaNO₃氧化介质，增加了后续分离操作单元。