[发明专利]提钒尾渣高效回收铁、钒和铬的方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金领域，尤其是一种提钒尾渣高效回收铁、钒和铬的方法。 

背景技术

钒钛磁铁矿提钒的主流方法是将钒钛磁铁精矿在高炉中冶炼出含钒铁水，通过选择性氧化生产钒渣；钒渣经氧化钠化焙烧水浸提取五氧化二钒，经提钒后得到的终渣即为提钒尾渣。提钒尾渣是非常宝贵的二次资源，其中TFe含量在25％～45％，V₂O₅含量在1％～3％，另外含有一定量的Cr、Mn、Ti等有价元素，然而由于其碱金属含量高，矿相及成分复杂，至今没有经济、环保、有效的处理方法，且提钒尾渣中含有高价钒和铬，对环境具有潜在危害。 

为解决提钒尾渣大量堆存及环境污染难题，国内外开展了大量的研究工作，已有研究主要集中在以下三方面：(1)提钒尾渣再提钒：主要有钠化焙烧法和酸浸法，钠化焙烧法主要是对原钠化焙烧的改进，但未能在提钒效果上取得实质性突破；酸浸提钒过程是采用硫酸或氢氟酸在加压或常压条件下酸浸提钒，但浸取液成分复杂，分离难度较大，且对设备材质要求较高。(2)提钒尾渣提铁：目前采用的提铁方法主要有水洗脱钾钠-磁化焙烧-磁选、螺旋溜槽-磁选、浮选提铁、配料炼铁等。磁化焙烧法是将尾渣水洗脱碱后采用还原法将其磁化焙烧进行磁选后炼铁，可较好地回收其中的铁，但产生大量碱性废水，且工艺过程繁琐；螺旋溜槽-磁选法可选出52％的铁精矿，但回收率仅为20％；浮选提铁是通过药剂作用强化铁矿物的分离，但单体解离度低、分离效率差；尾渣配料炼铁会造成烧结性能差、高炉顺行困难等问题。(3)用作建筑材料及颜料涂料：如用作水泥铁质校正原料、黑色陶瓷颜料及太阳能集热涂料，但因尾渣中含碱高难以达到建筑材料使用标准，而颜料涂料市场容量相对有限，难以消纳数量巨大的含钒尾渣。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种收率高、工艺简单的提钒尾渣高效回收铁、钒和铬的方法。 

为解决上述技术问题，本发明的工艺步骤为：(1)物料混合：将提钒尾渣、还原剂、添加剂、粘结剂按如下重量比混匀，提钒尾渣∶还原剂∶添加剂∶粘结剂＝100∶15～40∶3～7∶2～4；所述的添加剂为氧化铁、石灰、碳酸钠、萤石中的至少一种； 

(2)造球：将上述混匀的物料造球得到生球团； 

(3)还原：将生球团于1000～1400℃下一步还原，得到高温金属化球团； 

(4)分离：高温金属化球团经冷却、粉磨、磁选，得到钒铬海绵铁和含钛炉渣。 

本发明所述步骤(1)中优选的添加剂为氧化铁。所述步骤(1)中的还原剂为碳质还原剂，还原剂粒度D90≤120μm；所述粘结剂为聚乙烯醇或羧甲基纤维素。 

本发明所述步骤(2)中生球团的最大径向尺度为10mm～40mm。优选生球团的最大径向尺度为20mm。 

本发明所述步骤(3)中的还原时间为30min～120min。优选还原时间为60min。 

本发明所述步骤(4)中高温金属化球团直接进行水淬冷却至室温。所述步骤(4)中的粉磨采用湿式磨细，磨矿浓度为60～80wt％，磨矿粒度为D90小于74μm；所述磁选的磁场强度为60～180KA／m。 

本发明所述的提钒尾渣是指钒渣经过提钒工艺将钒氧化物提取出来后产生的固体废弃物，其中TFe含量为25～45wt％，V₂O₅含量为0.5～3wt％，钠和钾含量为2～5wt％。 

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明采用氧化铁、石灰、碳酸钠、萤石中的一种或几种作为添加剂，可使提钒尾渣的还原条件大为改善，降低反应活化能，促进还原反应的进行，极大地降低了还原温度和还原时间，节能降耗效果明显。在添加剂的作用下一步还原即可达到理想金属化率的球团，满足磁选分离的效果，实现高品质含钒、铬海绵铁的回收，能耗大幅度减低。因此，本发明具有产品收率高、工艺简单、节能环保的特点。 

本发明创造性的提出了高温金属化球团直接冷水强化冷却方法，有效解决了其他冷却方式所造成的金属化球团的二次氧化，间接提高了金属化率，提高了收率；且水淬冷却后的金属化球团质地紧密，铁明显聚合，分布均匀，更易于磁选分离；更为重要的是水淬能有效地去除还原产物中的有害元素S杂质。因此，本发明具有产品易于分离、分离效果好的特点，有效提高了产品适用性。