[发明专利]一种氢氧化钾溶液中电化学分解钒渣同步提取钒铬的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电化学分解钒渣同步提取钒铬的方法，特别涉及一种氢氧化钾溶液中电化学分解钒渣同步提取钒铬的方法。

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。钒渣的成份与钒钛磁铁矿成份以及生产方法有关，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。

当前以钒钛磁铁矿为原料生产钒产品的企业均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。钠化焙烧的工艺基本原理是以Na₂CO₃、NaCl、Na₂SO₄等钠盐为添加剂，通过高温钠化焙烧（750-850℃）将低价态的非水溶性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，经多次焙烧后钒的回收率也仅为80%，且铬不能提取；焙烧温度高（750-850℃），能耗偏高；此外，在焙烧过程中会产生有害的HCl、Cl₂等侵蚀性气体，污染环境。

CN101215005A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%。

CN1884597A、CN86108218A、CN102477491A、CN102242274A等都对钠化焙烧工艺的添加剂及温度控制等因素进行了不同改进，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。

CN101161831A提出了一种钙化焙烧钒渣的方法，钒渣与石灰或石灰石混匀后不经过从低温至高温的逐步升温过程，直接进入600℃以上的焙烧炉进行钙化焙烧，使钒渣中的钒转变为钒酸钙；焙烧熟料内，钒经硫酸酸浸进入溶液，进而制备钒氧化物产品。与钠化焙烧工艺相比，该法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℃），且钒渣内铬并未被回收。

CN102127655A提出了一种NaOH溶液常压分解钒渣的方法，反应温度为180~260℃；与焙烧工艺相比，提钒过程温度大大降低，能耗降低，且提钒效率明显提高，但是无法实现铬的提取；CN102127654A提出了一种使用氢氧化钠熔盐分解含钒铬渣的方法，反应温度500~600℃，该工艺可实现钒铬共提，但熔盐反应过程温度较高；CN102127656A提出了一种液相氧化分解钒渣的方法，通过使用氢氧化钠、硝酸钠介质，氧化分解钒渣过程得到强化，较氢氧化钠熔盐介质反应温度降低，但引入了硝酸钠介质，后续分离过程步骤增加；CN102531056A提出一种钒渣加压浸出清洁生产钒酸钠铬酸钠的方法，反应温度100-400℃，压力0.1-5.0MPa，该法可实现钒铬共提，但反应温度较高，且需加压操作；CN101812588A提出了一种氢氧化钾溶液常压分解钒渣的方法，在180~260℃反应，温度大大降低，并可实现钒铬共提，然而该方法以高温高浓度KOH溶液为反应介质，对设备材质要求很高；CN102534232A提出一种氢氧化钠溶液添加含碳物质常压分解钒渣提取钒铬的方法，该法可实现钒铬共提，但铬提取率依然较低（不足20%）。