[发明专利]一种从铝热法钒铁炉渣中同步提取钒、铝的清洁生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种从铝热法钒铁炉渣中同步提取钒、铝的清洁生产工艺，属于冶金技术领域。

背景技术

目前，生产钒铁大都采用铝热还原法，生产过程中会产生大量的钒铁炉渣，我国每年铝热法钒铁炉渣产出在15000t以上。该炉渣中含有65-85%的氧化铝和1.3%-4%的五氧化二钒。由于钒铁炉渣是在近2000℃高温下形成，结晶致密，且成份复杂，钒铁炉渣成份波动较大。例如：攀宏公司生产的80钒铁炉渣中的Al₂O₃在78-83%，CaO在10-17%，MgO在1.0-2.5%，其主要物相组成为CA(CaO ·Al₂O₃)、CA₆(CaO·6 Al₂O₃)以及少量的刚玉相；承钢公司生产的80钒铁炉渣中的Al₂O₃在67-75%，CaO在3-6%，MgO在12-15%，其主要物相组成为MgO·Al₂O₃(镁铝尖晶石) 、CA(CaO ·Al₂O₃)以及少量的刚玉相。钒大都以低价钒存在，因此对钒、铝的高效回收极其困难，铝主要以镁铝尖晶石存在，使得其处理更加困难。背景技术对钒铁炉渣利用的研究报道和专利较少，目前，对钒铁炉渣的处理和回收利用主要有三种方法：一是用作耐火材料的原料，钒铁炉渣是高熔点、高化学惰性的固体废渣，耐火度大于1790℃，经过破碎和粉磨后可直接用作为普通耐火材料的原料使用，生产高铝复合浇注料、高铝水泥、铁钩捣打料、炮泥等产品；二是提取氧化铝，实验室采用拜耳法提取氧化铝，可实现铝的回收率在80%左右；三是生产铝酸盐胶凝材料，该方法适合氧化钙含量在10%以上的钒铁炉渣，其性质与铝酸盐水泥熟料性质接近，可将钒铁炉渣经过破碎和粉磨，用细度0.045mm的方口筛筛余不超过20%，即可得到铝酸盐胶凝材料，也可以添加无水石膏来改善炉渣的胶凝性能。上述方法都是对炉渣中铝的回收利用，钒在处理过程中都被浪费掉了。虽然钒铁炉渣中V₂O₅含量较低(1.3%-4%)，但是，它与石煤中V₂O₅含量(0.13-1.2%)相比，仍然要高出很多。相比石煤而言，钒铁炉渣也是很好的钒的二次资源。背景技术中，中国专利CN 1824607 A，为回收钒的工艺，采用碳酸钠(6.5-7.5%)做焙烧转化剂，并添加MgSO₄做转化剂，得到钒的回收率为65-75%，该工艺虽然能回收炉渣中一部分钒，但是钒的回收率低，炉渣中的铝未能资源化利用。

发明内容

本发明目的是提供一种从铝热法钒铁炉渣中同步提取钒、铝的清洁生产工艺，同时回收和利用钒铁炉渣中钒、铝，提高回收率，解决背景技术存在的上述问题。

本发明技术方案是：

一种从铝热法钒铁炉渣中同步提取钒、铝的清洁生产工艺，包含如下工艺：①将钒铁炉渣破碎细磨，在钒铁炉渣中加入Na₂CO₃，Na₂CO₃与钒铁炉渣之间的重量比为1：0.7到1：2之间，搅拌均匀，称为混合物料；②将混合物料在800-1000℃的温度下焙烧2-8h，制成熟料；③将熟料投入到水溶液中，在60-100℃的浸出温度下浸出，液固比为1.5:1到3:1之间；④浸出后过滤，过滤后的滤饼用60-100℃的水洗涤；控制浸出液的碱浓度≥13%，碱浓度就是Na₂O的含量，温度在20-45℃之间，结晶出含有氢氧化铝的钒酸钠晶体；⑤含有氢氧化铝的钒酸钠晶体加水浸泡后，清洗过滤出氢氧化铝固体，完成一部分提铝；得到含钒酸钠的水溶液，加入碳酸氢铵，即可析出钒酸氨沉淀，焙烧后得到V₂O₅，完成提钒；⑥结晶出含有氢氧化铝的钒酸钠晶体后的碳分溶液，通入CO₂，分解出氢氧化铝，完成另一部分提铝。

所述的浸出液碱浓度未达到结晶浓度要求时，浸出液作为钠盐返回浸出工序循环利用；本发明的尾渣洗液和氢氧化铝洗液返回浸出工序循环利用。

所述的钒铁炉渣破碎细磨，控制其颗粒的粒度在-120目以下。

所述的结晶出含有氢氧化铝的钒酸钠晶体后的碳分溶液，通入CO₂，分解出氢氧化铝，碳分时间2-5h，温度50-90℃保温过滤分离。