[发明专利]一种从转炉钒铬渣中提取钒和铬的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种冶金炉渣资源化利用的方法，具体涉及一种从转炉钒铬渣中有效提取和分离钒和铬的方法，属于钒和铬资源的提取和回收领域。

 

背景技术

中国攀西地区蕴藏着丰富的钒钛磁铁矿，是重要的钒、钛、铁资源。典型的钒钛磁铁矿冶炼工艺是预先在高炉、熔融还原炉或转底炉中将其还原，得到含钒铁水。然后将其倒入专用提钒转炉中吹入氧气使含钒铬铁水中的绝大部分Si、Ti、Mn和大部分V、Cr以及部分C发生氧化反应，进入到渣相中（C的氧化产物进入炉气），形成含钒的炉渣，一般称为转炉钒渣。转炉钒渣一般含5~20wt%的V₂O₃，是后续钠化焙烧或钙化焙烧提钒的重要原料。由于一般的转炉钒渣中Cr₂O₃含量较低，低于4wt%，所以目前绝大多数的研究和提取工艺均是针对转炉钒渣中钒资源的直接回收利用，对铬资源的回收则是当其在沉钒废水浓度富集后中进行回收。采用现行转炉提钒工艺或类似地火法工艺冶炼高铬型钒钛磁铁矿，例如红格矿其含Cr₂O₃含量为0.2~0.8wt%，得到的含钒铁水中铬含量将明显增加，相应地，转炉钒渣中Cr₂O₃含量也将明显增加，此时可将这种转炉钒渣称为转炉钒铬渣，其中V₂O₃含量为5~20wt%、Cr₂O₃含量可达5~15wt%。由于红格矿中Cr₂O₃总量达900万吨，占全国总铬资源的一半以上，是我国重要的铬资源，所以这种转炉钒铬渣将是一种非常重要的提取钒和铬的中间产物。

针对转炉钒渣中钒的提取，冶金工作者开发了多种提钒方法。传统的提钒方法是将钒渣与NaCl、Na₂SO₄和Na₂CO₃中的一种或多种钠盐混合焙烧使低价钒转化成高价的钒酸盐，焙烧后用水浸出。但使用NaCl和Na₂SO₄作为添加剂进行焙烧时将产生Cl₂、HCl和SO₂等污染性气体，危害环境。因此，新兴的清洁提钒方法是将钒渣与CaCO₃或CaO混合焙烧，用酸性或碱性浸出剂将钒浸出。然而，若采用CaCO₃或CaO等钙盐作为添加剂与转炉钒铬渣进行焙烧，将不可避免地产生CaCrO₄等有毒物质，对环境也构成巨大的危害。目前工业生产中以铬铁矿为原料的铬盐生产均逐步实现了纯钠盐焙烧，取消了钙盐的添加。对于转炉钒铬渣的资源利用，目前可见的研究较少。尽管中国科学院过程工程研究所提出了一种采用NaOH-NaNO₃熔盐来处理钒铬渣可实现钒和铬的同时转化，但是在此工艺中需要大量的熔盐以及熔盐的循环利用还有待进一步研究。另外，钒和铬的同步转化也将增大后续分离钒和铬的难度。

 

发明内容

针对现有工艺方法难以有效地从转炉钒铬渣中分离提取钒和铬的不足，本发明的目的是提供一种工艺简单，钒和铬转浸率高、且便于钒和铬后续分离的从转炉钒铬渣中提取钒和铬的方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种从转炉钒铬渣中提取钒和铬的方法，其步骤为：

1）向钒铬渣中加入Na₂CO₃并混合均匀后进行氧化焙烧，Na₂CO₃添加量按钒铬渣中V₂O₃/Na₂CO₃摩尔比为0.1~0.4控制，焙烧熟料磨细后用水浸出，得到一次焙烧浸出液和残渣；

2）将残渣烘干磨细后作为第二步提取钒和铬的原料，向该残渣中加入Na₂CO₃并混合均匀后进行氧化焙烧，Na₂CO₃添加量按残渣中(V₂O₃+Cr₂O₃)/Na₂CO₃摩尔比为0.1~0.4控制，焙烧熟料磨细后用水浸出，得到二次焙烧浸出液；

3）从一次焙烧浸出液和二次焙烧浸出液中分别分离和提取出钒和铬。