[发明专利]一种钒渣无钠焙烧清洁高效回收钒的方法

说明书

技术领域

本发明属于钒化工冶金技术领域，尤其是一种钒渣无钠焙烧清洁高效回收钒的方法。

背景技术

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。钠化焙烧的工艺基本原理是以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，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85％；焙烧温度高(750-850℃)，且需多次焙烧，能耗偏高；在焙烧过程中会产生有害的HC1、C1₂等侵蚀性气体，污染环境。

中国专利CN1082617A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氧化二钒，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，但存在金属铁无法回收，且钒回收率低的问题。

中国专利CN101899582A提出来一种由钒渣提取五氧化二钒的方法，钒渣于800～1000℃焙烧，熟料经过20～50％碱浓度的碱液碱浸，后经过除硅、冷却结晶得到正钒酸钠晶体，后经过转溶、酸性铵盐沉钒得到钒酸铵。该方法存在杂质难以脱除、过滤困难的问题，同时避免不了酸性氨氮废水的问题，且其钒回收率低于90％。

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℃)，且钒的回收率很低，仍避免不了酸性废水的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种不烧结、钒回收过程清洁、回收率高的钒渣提钒的方法。

为解决上述技术问题，本发明采取下述工艺步骤：

一种钒渣无钠焙烧清洁高效回收钒的方法，其特征在于，该方法包括下述工艺步骤：

(1)钒渣与0～30％的附加剂进行混料，然后在400～1300进行氧化焙烧，得到焙烧熟料；

(2)所述的焙烧熟料出炉直接进入一段浸出碱液中冷却并浸出，浸出温度为70～150℃，得到一段碱浸液和一次渣；

(3)一段碱浸液经过加钙分离而得到钒酸钙产品，也可以直接并入传统的酸性铵盐沉钒工艺中得到钒酸铵产品；

(4)一次渣进入二段碱浸过程，浸出温度为100～300℃，得到二段碱浸液和二次渣，二段碱浸液经过冷却结晶得到钒酸盐晶体；

(5)钒酸盐晶体经过钙化转化得到钒酸钙产品。

本发明所述步骤(1)中的附加剂为铝制或(和)钙制添加剂，铝制添加剂包括氧化铝、铝酸钠、氢氧化铝、氯化铝、硫酸铝等的一种或几种组合，钙制添加剂包括氧化钙、碳酸钙、氢氧化钙、硫酸钙、氯化钙等的一种或几种组合，焙烧气氛为空气、氧气、臭氧、富氧空气等。

本发明所述步骤(2)中的一段浸出碱液为NaOH、Na₂CO₃、KOH、K₂CO₃溶液中的至少一种，其浓度为0～15％。

本发明所述步骤(3)中的加钙分离所用的添加剂为氧化钙、氢氧化钙、石灰乳中的至少一种，用量为碱浸液中钒摩尔量的1～3倍。

本发明所述步骤(4)中的二段碱浸过程所用的碱液为NaOH、Na₂CO₃、KOH、K₂CO₃溶液中的至少一种，碱液浓度为10～30％。

本发明所述步骤(5)中的钒酸钠晶体转溶所用碱溶液同浸出过程的，且碱浓度低于300g/L，所用钙量为转溶溶液中钒摩尔量的1～3倍，沉钒后液可用于一段浸出过程。

传统的钠化焙烧提钒过程因焙烧过程会有低熔点硅酸盐相的生成，存在烧结问题，所以钒渣在回转窑中要分段焙烧，焙烧过程要精确控制炉温，避免烧结现象，且后续分离钒的过程避免不了酸性氨氮废水的排放，造成环境压力；而采用专利CN101899582A由钒渣提取五氧化二钒的方法存在杂质难以脱除、过滤困难的问题，同时避免不了酸性氨氮废水的问题，且其钒回收率低于90％。